Scale-dependent spatial patterns of species diversity in the tropical montane rain forest in Jianfengling,Hainan Island,China

Aims Spatial distribution patterns and formation mechanisms of species diversity are fundamental issues in community ecology. The objectives of this study are to assess the species diversity patterns at the different spatial scales in Jianfengling, Hainan Island, China.
Methods Based on the dataset from the 60 hm² plot in the tropical montane rain forest in Jianfengling, Hainan Island, the spatial distribution patterns of species richness, species abundance, Shannon-Wiener, Simpson and Pielou’s evenness indices were analyzed at six spatial scales, including 5 m × 5 m, 10 m × 10 m, 20 m × 20 m, 40 m × 40 m, 100 m × 100 m, and 200 m × 200 m, respectively.Important findings
Results showed that spatial distribution patterns of species richness, species abundance and Shannon-Wiener index were much more obviously changed with the spatial scales than Simpson and Pielou’s evenness indices. Change of variance of the species richness with the increase of spatial scales was unimodal, which had the maximum value at the 20 m × 20 m scale. Variance of the species abundance showed a linear relationship with the increase of spatial scales. The positive relationship between species richness and abundance gradually decreased and even disappeared with the increase of sampling scales, which may be correlated with the increase of habitat heterogeneity. The effects of spatial scales on Shannon-Wiener, Simpson, and Pielou’s evenness indices may be also correlated with the composition of rare species in the plot.     

海南岛甘什岭热带低地雨林棕榈藤空间点格局分析

以海南岛甘什岭热带低地雨林白藤(Calamus tetradactylus)、大白藤(C.faberii)、华南省藤(C.rhabdocladus)、黄藤(Daemonorops margaritae)和小钩叶藤(Plectocomia microstachys)5种棕榈藤种群为研究对象,采用点格局分析方法对棕榈藤种内和种间空间分布格局及相互关系进行分析。结果表明:(1)海南岛甘什岭热带低地雨林棕榈藤种群的空间格局与空间尺度有着密切的关系,在小尺度上,5种棕榈藤种群都更倾向于聚集分布,随着尺度的增长,各棕榈藤种群主要趋向于随机分布,形成不同的空间分布格局。(2)各藤种间的空间关联情况在整体尺度上表现出明显负关联的是白藤和黄藤、白藤和大白藤,这可能是因为它们对生存空间及养分的需求相同或相似,存在明显的竞争关系。(3)华南省藤和大白藤在整体尺度上表现出明显正关联,这可能是由于它们在生长过程中相互庇护,用于抵御动物捕食和热带雨林内多变的外部环境。(4)黄藤和小钩叶藤以及白藤和小钩叶藤呈现出明显不相关,这说明它们对环境和生存空间的依赖没有冲突性,能做到和平共存。     

尖峰岭热带山地雨林根部真菌-植物互作网络结构特征

不同功能群的根部真菌可能会与植物差异性地互作, 并进一步影响地下真菌与植物群落构建。本研究采用Illumina Miseq测序方法检测了海南尖峰岭热带山地雨林中常见植物的根部真菌; 采用网络分析法比较了丛枝菌根(AM)真菌、外生菌根(ECM)真菌, 以及所有根部真菌与植物互作的二分网络(bipartite networks)结构特性。从槭树科、番荔枝科、夹竹桃科、冬青科、棕榈科、壳斗科、樟科和木犀科等8科植物的根系中, 检测到297,831条真菌ITS1序列, 这些序列被划为1,279个真菌分类单元(OTUs), 其中子囊菌门748个、担子菌门354个、球囊菌亚门80个, 以及未知真菌97个。核心根部真菌群落(420个OTUs)中, 至少有三类不同生态功能的真菌常见, 即丛枝菌根真菌(40个OTUs, 占总序列数23.4%)、外生菌根真菌(48个OTUs, 13.9%)和腐生型真菌(83个OTUs, 19.8%)。尖峰岭山地雨林根部真菌-植物互作网络结构特性的指标普遍显著高于/低于假定物种随机互作的零模型期待值。在群落水平, 不同功能型的根部真菌-植物互作网络表现出不同或相反的结构特性, 如丛枝菌根互作网络表现为比零模型预测值高的嵌套性和连接性, 以及比零模型低的专一性, 而外生菌根互作网络呈现出比零模型预测值低的嵌套性和连接性, 以及比零模型高的专一性。在功能群水平, 植物的生态位重叠度在AM互作网络高, 而ECM互作网络低; 真菌的生态位宽度在ECM互作网络窄, 而在AM互作网络较宽。共现(co-occurrence)网络分析进一步揭示, ECM群落的物种对资源的高度种间竞争(植物、真菌高C-score), 以及AM群落的物种无明显种间竞争(低C-score), 可能分别是形成反嵌套ECM互作网络及高嵌套AM互作网络结构的原因。上述结果说明, 尖峰岭山地雨林中至少有两种及以上的种间互作机制调节群落构建: 驱动AM互作网络冗余(nestedness)及ECM互作网络的高生态位分化(专一性)。本研究在同一个森林内探讨了不同功能型的真菌-植物互作特性, 对深入理解热带森林的物种共存机制和生态恢复具有重要意义。     

长潭水库铁锰含量与环境因子的季节性变化相关性分析及铁锰氧化菌群的富集培养

【背景】目前对水库水体污染原因的研究往往专注于水体的富营养化、pH值、溶解氧、氨氮、菌落总数指标的变化,而重金属含量与环境因子的季节性变化相关性分析研究较少,同时对于典型季节原位微生物种群的多样性差异研究尚未见报道。【目的】研究浙江省台州市长潭水库底部水中正二价金属离子(二价锰离子Mn²⁺;二价铁离子Fe²⁺)浓度与不同环境因子的季节性变化规律,并对其相关性进行分析;富集平水期(2月)和丰水期(8月)水库底部水体中功能微生物菌群,分析其种类和丰度的差异。【方法】分别检测12个月的水库水Mn²⁺和Fe²⁺浓度及多种环境因子(水体溶解氧浓度、pH值、总磷浓度、浊度、水库环境温度及降水量),过滤并富集培养水库底部水体的功能微生物菌群,对其16S rRNA基因V3-V4区测序并分析其菌群结构。【结果】长潭水库水中Mn²⁺和Fe²⁺浓度呈季节性变化,每年的春夏交替季节水体中铁锰含量从零开始慢慢升高,至夏秋高温季节水体中Mn²⁺和Fe²⁺浓度达到最高值,然后慢慢降低,至秋末冬初检测不到含量。在检测的多种环境因子中,水体溶解氧浓度、水库环境温度及降水量呈明显的季节性规律变化。Mn²⁺和Fe²⁺浓度与温度、降水量和浊度有正相关性,与溶解氧浓度、pH值和总磷浓度有负相关性,其中在正负相关性分析中两种金属离子的浓度与溶解氧浓度的相关性最强,其次是环境温度及降水量。丰水期和平水期中富集获得的功能微生物菌群的种类和丰度差异很大,从属水平上分类,丰水期时菌群只包含不动杆菌(Acinetobacter)和鲑色沉积物杆状菌(Sediminibacterium)这2个属的菌株,含量各占约50%;平水期时菌群则主要由杆菌属(Bacillariophyta) (47.62%)和Limnohabitans(9.52%)等9个属的菌株构成。富集获得的平水期和丰水期的两个可培养的菌群均具有去除水库水中Mn²⁺的功能,去除率分别约为35.9%和11.4%。【结论】长潭水库底部水体中Mn²⁺和Fe²⁺浓度与不同环境因子均呈季节性规律变化,它们之间呈现不同的正负相关性,丰水期和平水期的功能微生物菌群结构差异很大。本研究为利用微生物进行重金属污染水体的治理储备了微生物资源,为实现国家“美丽乡村”的建设目标提供一定的参考价值。     

乡村沼气池污泥微生物多样性的研究

为了优化沼气池产气效率和开展污泥微生物多样性研究,通过对PCR-DGGE条件的优化,建立了农村户用沼气池污泥微生物16S r DNA V3区DGGE分析技术,通过DGGE技术分析了沼气池污泥中细菌和古细菌微生物多样性随沼气池深度的变化规律。同时通过构建污泥样品mcr A功能基因克隆文库,应用RFLP技术,开展了农村户用沼气池污泥样品中与次级代谢产物相关基因的功能基因多样性研究。结果显示,农村户用沼气池污泥中含有丰富的微生物资源,其中细菌群落受污泥深度因素影响小,而浅层污泥中古细菌群落与深层污泥中古菌群落却存在明显差异。所采集的沼气池污泥中含有较为丰富的产甲烷菌资源,其中可能存在类似功能或产生类似代谢物质的产甲烷菌。该结果为进一步优化群落结构、筛选功能基因提供了科学依据。     

川西亚高山-高山森林土壤养分动态及其对季节性冻融的响应

为深入了解川西亚高山-高山森林冬季生态学过程,于2008年11月—2009年10月,在土壤冻结初期、冻结期和融化期及植被生长季节,研究了不同海拔(3582 m、3298 m和3023 m)岷江冷杉林土壤养分动态及其对季节性冻融的响应。3个海拔森林土壤冬季具有较高养分含量,且随土壤冻融过程不断变化。土壤有机层可溶性碳和氮、铵态氮、硝态氮含量在冻结初期显著增加后快速降低,并随融化过程迅速增加后再次降低,而土壤可溶性碳和氮、硝态氮含量在冻结期变化不明显,铵态氮显著增加。矿质土壤层可溶性碳和氮、铵态氮含量也在冻结初期显著增加后降低,而土壤可溶性氮、铵态氮和硝态氮在冻结期显著增加,并在融化期经历一个明显的含量高峰。海拔和土层的交互作用显著影响土壤可溶性碳和硝态氮含量,土壤养分含量与土壤温度的相关性随海拔差异而不同。这表明季节性冻融期是土壤生态过程的重要时期,土壤冻融格局显著影响川西亚高山-高山森林土壤养分动态。     

海南尖峰岭热带山地雨林60ha动态监测样地群落结构特征

热带山地雨林是海南岛最占优势的植被类型,以往对热带山地雨林的研究通常基于小尺度,缺乏大尺度上的长期固定样地监测。作者基于海南岛尖峰岭地区60 ha(1,000 m×600 m)植被动态监测大样地,详细描述了该样地所属典型热带山地雨林的群落结构特征,以期为更深入地揭示我国热带雨林地区的物种多样性及其维持机制提供背景资料。尖峰岭大样地20 m×20 m样方水平上海拔和坡度分别在866.3–1,016.7 m和1.7°–49.3°间变化。大样地内共记录到439,676株存活的胸径≥1.0 cm的乔灌木植株,除61个植株未确定种名外,其他分属于62科155属290种。单位面积植株密度为0.7328株/m2(含萌条和分枝),20 m×20 m尺度上单位面积物种数量为32–120种,平均80种。植物属区系成分以热带性质为主,共有136属,占总属数的88.3%;另有鼠李科鼠李属(Rhamnus)为世界分布,木兰科拟单性木兰属(Parakmeria)为中国特有分布。按物种重要值排序,大样地内最具优势(重要值大于2.0)的6个种分别为:大叶蒲葵(Livistona saribus)、白颜树(Gironniera subaequalis)、厚壳桂(Cryptocarya chinensis)、油丹(Alseodaphne hainanensis)、四蕊三角瓣花(Prismatomeris tetrandra)和海南韶子(Nephelium topengii)。优势科为樟科、壳斗科、茜草科和棕榈科,重要值均超过了5.0。取样面积达到7.5 ha或取样数量达到2万株时,计数到的物种数量达到261种,占总物种数量的90.0%。大样地内稀有种和偶见种各占所有物种的20.7%和37.6%。样地内所有个体平均胸径5.22 cm,植株径级分布呈明显的倒"J"形。本文为后续尖峰岭大样地的研究提供了背景资料,尖峰岭大样地的建立也为热带地区生物多样性长期变化监测提供了一个基础平台。     

树qu精子发生的季节性变化

对野外成体树qu进行了不同季节精小管发育的测定和生精上皮细胞学特征的观察。精小管平均直径的高峰值出现在4月，为205.7μm；最低值出现在10月，为88.4μm。1、4月份的生精上皮，表现了高度活跃的精子发生，具有明确周期的12个连续阶段和典型的细胞组合。生精上皮退行性变化最早出现于7月，8月进一步发展，10月最明显。附睾精子数量变表现了类似的季节性波动。表明树qu精子发生的活性期始于仲冬，最盛在春季，退行期始于仲夏，秋季最显著，有一个明显的精子发生的季节性周期。季节性生殖受局部环境因子的调节，光照可能是重要因素。     

广西弄岗黑叶猴的家域和日漫游距离

我们对广西弄岗国家级自然保护区内的一群黑叶猴的家域和漫游行为进行了为期12个月的研究,以探讨该物种利用喀斯特石山的规律.结果表明,黑叶猴的家域总面积为28.75 hm2,平均月家域面积为8.35±4.24 hm2.猴群平均日漫游距离为661.77±130.20 m.黑叶猴对家域面积的利用表现出雨季明显小于旱季的季节性变...     

季节性雪被对青藏高原东缘高寒草甸2种优势植物碳、氮积累和分配的影响

依据2006~2008冬季的自然雪被分布状况,在青藏高原东缘的高寒草甸中设置3条样带（即深雪、中雪和浅雪）。在2009年的生长季,在3个雪梯度样带中,分别测定了2种优势植物圆穗蓼（Polygonum macrophyllum）和黑褐穗苔草（Carex atrofusca subsp. Minor）生物量和碳氮营养积累及分配的动态特征。结果表明,深雪能够促进圆穗蓼和黑褐穗苔草生物量和碳氮养分的积累,可能使它们产生的凋落物数量更多且质量更好。深雪更有利于圆穗蓼（非禾本科草本植物）根系生物量、碳氮养分的积累;深雪不仅同时促进黑褐穗苔草（禾本科植物）地上部分和根系生物量、碳氮积累,而且还使其种子产量增加和质量提高,潜在地增强了黑褐穗苔草种子的繁殖能力,可能使得黑褐穗苔草的种间竞争能力增强。可以预见,未来季节性雪被的变化,必定会引起青藏高原东缘高寒草甸的初级生物量及其结构、植物群落物种组成等均发生相应变化。