澜沧江流域水生昆虫群落分类多样性和功能多样性海拔格局的空间尺度依赖性

群落分类多样性和功能多样性的海拔格局研究, 是了解生物多样性空间分布现状、揭示多样性维持和变化机制的重要途径。当前对水生昆虫分类多样性和功能多样性沿海拔梯度分布格局, 及其尺度依赖性依旧缺乏深入研究。本文基于2013-2018年在云南澜沧江流域500-3,900 m海拔梯度共149个溪流点位的水生昆虫群落调查数据, 利用线性或二次回归模型探索并比较了局部尺度(点位尺度)和不同区域尺度(100 m、150 m、200 m、250 m海拔段)的分类多样性指数(物种丰富度指数、Simpson多样性指数和物种均匀度指数)和功能多样性指数(树状图功能多样性指数(dbFD)、Rao二次熵指数(RaoQ)和功能均匀度指数(FEve))的海拔格局。结果表明, 在局部尺度, 物种丰富度指数和dbFD指数沿海拔梯度均无显著分布特征, Simpson多样性指数、RaoQ指数、物种均匀度指数和FEve指数沿海拔梯度呈现U型或者单调递减趋势。在区域尺度, 随着区域海拔带宽度的增加, 物种丰富度指数沿海拔呈不显著的单调递减格局, 但dbFD指数沿海拔分布由U型转变为单调递减趋势; Simpson多样性指数和RaoQ指数沿海拔梯度由显著U型趋势转变为无显著分布特征; 物种均匀度指数沿海拔梯度无显著分布特征, 但FEve指数呈显著增加的海拔格局。综上, 群落分类多样性指数和功能多样性指数沿海拔梯度分布存在局部和区域尺度的空间差异, 但区域尺度下二者海拔格局随海拔带宽度的增加存在一定程度的一致性。     

长白山源头溪流河床凋落物的分布特征及季节动态

在北方寒冷区,凋落物于秋季大量输入溪流,是水生生物越冬生存的关键。河床凋落物的堆积和组成会直接影响凋落叶分解等关键生态过程,但目前国内关于北方地区溪流河床凋落物分布特征的研究匮乏。在长白山地区一条源头溪流,采用原位取样的方法,探究了溪流河床凋落物的分布特征及季节动态。结果表明:深潭型凋落物斑块的堆积面积和水深显著大于浅滩型凋落物斑块和倒木型凋落物斑块,流速则显著低于其他两种凋落物斑块;倒木型凋落物斑块的堆积厚度显著大于其他两种凋落物斑块。浅滩型凋落物斑块和倒木型凋落物斑块的组成以叶片为主,碎叶片次之,树枝树干最少;深潭型凋落物斑块的组成以碎叶片和树枝树干为主,叶片较少,但秋季和冬季冻结初期除外。冬季雪融期凋落物斑块的堆积厚度显著大于其他时期;春季凋落物斑块的堆积面积显著小于其他时期,水深显著大于其他时期。随着季节变化,浅滩型凋落物斑块中的叶片比例逐渐减少,碎叶片比例逐渐增加;深潭型凋落物斑块中的树枝树干比例逐渐增加。水深与浅滩型凋落物斑块中碎叶片的干重呈显著负相关。溪流内凋落物的分布具有时空差异性,可为寒冷区溪流生态过程后续的研究提供基础数据。     

溪流二氧化碳排放研究进展

陆源碳经内陆水体生态系统输出是全球碳循环的关键一环,其中溪流碳排放超过内陆水体平均碳排放,影响区域乃至全球碳收支。本文通过对前人的研究结果进行总结,归纳了当前溪流二氧化碳分压(pCO₂)、二氧化碳排放通量(FCO₂)的动态变化特征,二者均表现出明显的昼夜变化和季节变化特征,且随溪流分级的增大而减小;梳理了影响溪流pCO₂和FCO₂的物理、水化学及生物因素,如流速、pH、水生生物量等;发现随溪流分级的增大,内源二氧化碳排放占比增大,但排放占比仍低于50%;分析了溪流二氧化碳排放研究中面临的挑战,如测量技术问题和缺乏长期连续监测等。本文通过对溪流二氧化碳排放的综述,希望能够为溪流碳循环的研究提供新的思路和方向。     

溪流潜流层大型无脊椎动物生态学研究进展

溪流潜流层是溪流表层水和地下水相互作用的群落交错区,生物多样性丰富,是溪流生态系统的重要组成部分.大型无脊椎动物位于潜流层食物网的顶层,直接影响着潜流层物质和能量动态,是河流健康潜在的指示生物,调节着潜流层的环境净化和生态缓冲功能,对溪流生态系统发挥着至关重要的作用.潜流层大型无脊椎动物类群按生活史划分为偶入动物、非典型潜流层动物和典型潜流层动物.潜流层孔隙大小、孔隙水流速、溶解氧、温度、可利用的食物源、渗透系数和水力停留时间是影响大型无脊椎动物在潜流层分布的主要因素.对于潜流层这样一个特殊的生态界面,针对不同的研究目的应该选择合适的取样和调查方法.潜流层大型无脊椎动物的生活史和生活史对策,在溪流生态系统物质循环和能量流动中作用的定量化分析,基于潜流层大型无脊椎动物的河流健康评价体系,以及潜流层作为“庇护地”对于大型无脊椎动物分布和进化的生态学意义,都值得进一步关注和深入研究.     

高寒森林溪流微生物群落结构的季节性变化

高寒森林溪流不仅是区域河流的源头,而且是联系陆地与水域的生态纽带。微生物活动可能成为控制溪流生态系统过程的关键因子,但其结构与动态过程缺乏必要关注。因此,结合同步温度动态监测,采用实时荧光定量PCR和DGGE技术,在2014年到2015年冻融季节和生长季节关键时期对比研究了川西高寒森林溪流和森林林下土壤中微生物群落的动态特征。研究结果发现,高寒森林溪流具有较低的真菌和细菌群落丰度;与森林土壤相同,溪流在冻融季节表现出相对生长季节更高的真菌/细菌比,而且从冻融季节到生长季节,溪流微生物丰度动态也表现出明显的季节性变化特征。与森林土壤不同的是,溪流中细菌和真菌的丰度及其Shannon-Wiener多样性指数的最高值均出现在生长季节而不是冬季冻融季节,并且溪流中细菌丰度在季节性变化的不同时期具有显著差异(P0.05)。此外,森林土壤细菌类群以芽孢杆菌属(Bacillus sp.)比例相对较高,真菌类群则以格孢菌属(Pleosporales sp.)、曲霉属(Aspergillus sp.)和其他一些子囊菌门(Ascomycota)的类群为优势;而溪流细菌类群以红球菌属(Rhodococcus sp.)为主,真菌类群则以曲霉属和空团菌属(Cenococcum sp.)为主。同时,季节性变化中温度、p H、水溶性有机碳和溶解氧等环境因子可显著影响溪流微生物群落结构及其组成,这些环境因子在高寒森林溪流微生物群落的季节性变化过程中具有重要的作用。     

实验室条件下唐鱼两性异形及其与游泳能力关系

为了解唐鱼两性异形及其与游泳能力关系,检测了性成熟阶段唐鱼躯干部和鱼鳍形态特征以及爆发游泳速度(U_burst)和临界游泳速度(U_crit)在雌雄之间的差异,旨在从形态适应角度探究长期进化中雌雄唐鱼各自面对选择压力所产生的游泳能力差异及其机制,从而为野生唐鱼保护提供基础数据.结果表明: 雌性唐鱼的体长、头高、头宽、尾鳍面积以及吻端至枕骨后末端、腹鳍起点至背鳍末端等长度均与雄性无显著差异.而体高、体宽、腹鳍起点至背鳍起点等反映腹腔大小的形态参数以及吻端至背鳍起点、吻端至臀鳍起点、枕骨后末端至背鳍起点等反映躯干部大小的形态参数均显示为雌性显著大于雄性,但头长以及胸鳍面积、腹鳍面积、背鳍面积和臀鳍面积均显示为雄性显著大于雌性.对所有数据进行主成分分析,结果显示第1主成分贡献率为74.2%,负载量较大的是体长、头长、头高、体高、头宽、体宽以及各鳍之间距离等主要反映唐鱼躯干整体特征的参数;第2主成分贡献率为15.7%,负载量较大的是胸鳍面积、腹鳍面积、背鳍面积和臀鳍面积等主要反映鱼鳍特征的参数.唐鱼性别在第1主成分上无法区分,但在第2主成分却可以明显区分.根据体宽、胸鳍面积、腹鳍面积、背鳍面积和臀鳍面积等建立的性别判别方程对雌雄判断准确率达到91.8%～92.5%.唐鱼游泳能力测定结果显示,雌性U_burst与雄性无显著差异,但U_crit显著小于雄性.以上结果表明,雌雄唐鱼两性异形主要集中在与游泳能力相关的鱼鳍特征上.相比雄性,雌性唐鱼虽然胸鳍等鱼鳍面积较小导致其U_crit小于雄性,却具有更长的躯干部以保证其同样具有较高的爆发游泳能力,从而有利于在流速波动很大的溪流中躲避捕食和进行其他应急活动;相比雌性,雄性唐鱼则具有较大的鱼鳍面积保证其U_crit高于雌性,以利于日常活动及在繁殖过程中追逐雌性等相对持久性游泳运动.     

浙江西苕溪土地利用变化对溪流大型底栖无脊椎动物完整性的影响

土地利用/覆被变化对溪流生态系统的影响是溪流生态学研究的热点.生物完整性是诊断溪流生物学状况和生态健康的重要指标.目的是研究西苕溪流域内土地利用类型对大型底栖无脊椎动物完整性(B-IBI)的影响.利用2003年西苕溪TM数据和DEM模型计算了62个样点上游3种空间尺度下(亚流域、沿岸和局部)的土地利用类型.结果表明,耕地,民居和竹园在流域中的百分比与B-IBI负相关,耕地百分比对B-IBI的影响在亚流域(r=-0.527,p<0.001),河岸(r=-0.665, p<0.001)和局部(r=-0.696, p<0.001)尺度上均显著.针叶林,阔叶林和混交林百分比与B-IBI正相关.阔叶林百分比在亚流域(r=0.333,p<0.001),河岸(r=0.589 ,p<0.001)和局部尺度(r=0.618,p<0.001)与B-IBI显著相关.而针叶林百分比仅在亚流域尺度(r=0.366,p<0.001)与B-IBI显著相关.在研究流域内耕地百分比小于50%的情况下,B-IBI并非随着耕地百分比的增长而线性下降,而是在达到一定阀值后(亚流域尺度,27%;河岸尺度,57%;局部尺度,59%)耕地的影响逐渐趋缓.在耕地百分比小于阀值前,B-IBI在局部尺度上与耕地百分比的增长的关系最强(r=-0.808, p<0.001, n=46).建议在沿岸区增加阔叶林,针叶林与混交林的占有率,或者建立耕地与溪流间的林地缓冲带,有助于保护和恢复西苕溪生态健康.     

南水北调中线水源区溪流生态系统健康评价

2007年7月—2008年5月,对南水北调中线水源区丹江口水库若干入库溪流的河流水文、河流形态、河岸带、水体理化和底栖生物进行调查并应用河流健康综合评价指数进行评价。结果表明,位于上游的溪流生态系统健康状况较好,而位于城镇下游的溪流生态系统健康状况较差,主要体现在河流形态的改变、底栖藻类自养指数升高和底栖动物多样性减小。提出维持丹江口入库溪流生态系统健康的建议,除了对上游地区要进行生态环境保护外,更要对中游地区受破坏的河流形态进行恢复。     

基于栖息地斑块尺度的青弋江河源溪流鱼类群落的时空格局

确定鱼类的栖息地利用格局是研究物种与环境关系的基础, 也是鱼类多样性保护和管理的必要前提。目前, 有关溪流鱼类群落的栖息地斑块利用格局尚存在争议。基于2012年9月至2013年8月对青弋江河源溪流的逐月调查数据, 初步研究了鱼类群落的栖息地斑块利用格局, 着重在栖息地斑块尺度上解析了鱼类群落的时空变化规律。主要研究结果显示, 深潭和急滩2类斑块间的底质、流速、水深、溶氧栖息地因子显著差异, 且深潭斑块的环境稳定性高于急滩。研究共采集鱼类15种, 其中鲤科鱼类8种, 占采集物种数50%以上。基于鱼类物种存在与否的不连续变量的分析结果显示, 鱼类物种组成的斑块间和月份间变化均不具显著性。但是, 基于鱼类物种多度的连续变量的分析结果显示, 鱼类群落结构存在有显著的斑块间变化和时间动态; 就斑块间变化而言, 原缨口鳅(Vanmanenia stenosoma)在急滩斑块中的多度更高, 而宽鳍 (Zacco platypus)、光唇鱼(Acrossocheilus fasciatus)和尖头 (Phoxinus oxycephalus)等其他关键物种则在深潭中具有更高多度。深潭斑块的鱼类物种数显著高于急滩, 但2类斑块间的个体数无显著差异。深潭斑块的鱼类物种数较稳定, 而个体数月变化显著, 可能与鱼类繁殖和群体补充以及越冬死亡等有关; 急滩鱼类物种数和个体数的月变化均显著, 除了与鱼类群体补充和越冬死亡有关以外, 还可能受越冬时栖息地斑块选择变化的影响。上述结果表明, 在栖息地斑块空间尺度上, 由于研究区域内大多数物种在栖息地斑块选择上无明显的特化性, 深潭和急滩斑块间鱼类的物种组成分布不符合前人所报道的生境-共位群格局, 但区域内常见种多度的变化可引起鱼类群落结构的斑块间差异和季节动态。       

高寒森林溪流对凋落叶分解过程中木质素降解的影响

溪流广泛分布于高寒森林地表, 凋落于其中的林木凋落物的分解是整个森林生态系统物质循环的重要环节, 水体流动过程中的冲刷和淋洗作用及其他独特的环境条件可能显著影响凋落物中木质素的降解。该研究采用凋落袋法对比研究了岷江上游高寒森林4种典型且初始质量差异显著的凋落叶, 即康定柳(Salix paraplesia)、高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)、方枝柏(Sabina saltuaria)和四川红杉(Larix mastersiana), 在不同生境(林下、溪流和河岸带)下分解过程中木质素残留质量和浓度(质量百分率)的动态变化特征。经过两年的分解, 发现溪流显著促进了凋落叶中木质素的降解; 同一物种凋落叶在不同生境下木质素残留质量差异显著(p < 0.05), 整体表现为溪流<河岸带<林下; 在凋落叶分解的初期木质素有明显的降解, 其浓度表现为先降低后升高, 但不同物种之间存在显著(p < 0.05)的差异; 在整个分解过程中, 木质素残留质量总体呈现出了降低的趋势。此外, 生境类型、分解时期和区域性环境因子(温度、pH值和营养元素的有效性)能显著影响木质素的降解率。这些结果表明, 传统上认为木质素在凋落叶分解初期相对稳定的观点可能并不准确, 其浓度很可能是先下降后升高, 这也与有关木质素动态的最新研究结果相一致。另一方面, 在不同分解时期和不同生境下, 凋落叶木质素降解率表现出了显著差异, 表明区域性环境因子在凋落叶分解和木质素降解过程中具有重要的作用。