基于图论的景观连接度量化方法应用研究——以福建省闽清县自然森林为例

气候变化和人类活动导致的自然生境丧失和生境片断化使全球生物多样性面临威胁,而有效缓解这类问题的手段之一是维持自然生境的景观连接度。图论分析法作为景观连接度研究的新途径成为研究领域热点,但仍然存在提高距离阈值取值的科学性、充分解读图论连接度指数等有待探究的问题。以闽清县自然森林为对象使用图论分析方法进行了景观连接度的量化研究,提出并使用了距离阈值综合取值方法,联合使用了多种景观连接度指数。研究结果表明,距离阈值综合取值方法能够提高取值的准确性并具有广泛适用性,二进制连接度指数与概率连接度指数能够从不同角度指示景观结构和斑块重要性格局。研究区域90%以上的景观连接度由主要景观组分维持,数量很少的极高重要值斑块数能够对整体连接度水平产生显著影响。面积越大的斑块重要性指数越高,但是极高重要值斑块的重要性指数并不完全取决于斑块面积,而更多的与斑块位置等因素相关。本研究进一步完善图论分析法在景观连接度研究方面的应用,对生物多样性保护工作具有参考价值。     

福州市森林碳储量定量估算及其对土地利用变化的响应

基于RS与GIS技术,以遥感影像数据、土地利用数据、森林资源二类调查数据为主要数据源,采用逐步回归法建立森林蓄积量定量估测模型。根据"蓄积量-生物量-碳储量"推算方法,对福州市森林植被碳储量和碳密度进行估算。建立福州市土地利用转移矩阵,分析2000—2010年土地利用变化影响下的福州市森林碳储量变化特征。结果表明:(1)根据不同的森林类型,即常绿阔叶林、常绿针叶林、针阔混交林分别建立的多元线性回归模型修正决定系数分别为0.599、0.679、0.694,通过模型适用性检验和精度验证。(2)2000年、2010年福州市森林植被碳储量总量分别为12.499Tg、12.642Tg,植被碳密度分别为18.694、18.708 t/hm~2,森林植被碳储量增加了1.430×10~5t。(3)福州市闽清县、永泰县、闽侯县的森林植被碳密度常年保持较高水平,并呈现出增长趋势;罗源县、长乐市、连江县森林植被碳密度较低,并呈现下降趋势。(4)2000—2010年,灌木和耕地是主要土地利用类型转出者,森林和建设用地是主要土地利用类型转入者。森林主要由灌木和耕地转化,主要向建设用地、耕地进行转化。由于土地利用变化,10年间福州市总碳储量减少了1.711×10~4t,其中土壤碳储量减少2.230×10~3t,植被碳储量减少1.489×10~4t。     

趋流行为下斑马鱼幼鱼的全脑成像

目的 趋流,意即在水中调整身体方向并逆流而上的能力,是一种在大多数鱼类与两栖类动物中存在的保守行为。虽然关于趋流的研究已有一段很长的历史,并且近年来斑马鱼幼鱼趋流行为的理论机制也被提出,但是分布式的神经环路是如何整合多感知信息、做出决策、并实现行为控制仍然是个未知数。对自由运动的斑马鱼进行全脑神经活动成像为理解这一困难的问题提供了特殊的机会。方法 本文开发了一种微流控装置精确控制环境水流并激发斑马鱼的趋流行为。将该微流控芯片与扩增视野光场显微镜以及追踪系统整合,从而记录自由行为下斑马鱼全脑的神经活动。结果 在整合的微流控装置中稳定观察到了斑马鱼在水流中保持自身位置不变、逆流而上等刻板的趋流行为现象。与此同时,实现了对斑马鱼幼鱼趋流行为过程中的全脑钙活动记录。本文初步发现了几个脑区的神经活动与趋流行为相关。结论 本研究第一次展示了在斑马鱼幼鱼趋流行为的同时记录全脑神经活动的技术。接下来对神经活动和行为数据的分析与建模将有助于更好地理解一种重要自然行为背后的感觉运动转换机制。     

虚拟视觉刺激引起幼年斑马鱼捕食行为放弃的研究

目的 当动物重复某种行为以逃避危险或获取奖励而无法成功时，会产生放弃。放弃是一种常见且基本的行为，在小鼠等模式动物中已经被广泛研究，但是其部分神经机制仍未被阐明。幼年斑马鱼适合进行全脑光学成像，是神经科学领域的重要模式生物。已经有研究者通过持续电击等消极刺激诱发斑马鱼放弃行为，然而奖励刺激能否引起斑马鱼放弃尚无报道。本文对奖励刺激引起的斑马鱼放弃行为进行了探究。方法 通过给予斑马鱼虚拟的食物视觉刺激，检验斑马鱼对虚拟食物的捕食情况，比较斑马鱼捕食频率和单次捕食时长随时间的变化。结果 虚拟的食物视觉刺激可以引起斑马鱼的捕食行为，接受25 min虚拟刺激后，8日龄以上斑马鱼的捕食频率和单次捕食时长均出现显著下降。结论 此研究丰富了斑马鱼放弃行为的研究范式，实验结果表明，缺失真实奖励的虚拟食物刺激可以诱导斑马鱼放弃捕食行为，这将进一步加深对动物放弃行为的理解，推动对其神经机制的研究。