人口,食物,资源,环境与生物学

人口、食物、资源、环境与生物学钱燕文（中国科学院动物研究所北京１０００８０）人家都说下一个世纪是生物学的世纪,人口、食物、资源、环境也是近２０年来的热门话题,因为这四个方面关系到我们人类的未来。为什么下个世纪是生物学的世纪？也得从人口、食物、资源、环...     

植物对环境的适应和环境资源的利用

21世纪人类将取得前所未有的进步,也将面临更多的难题,如全球性的环境污染,天然资源和能源耗竭,人口膨胀,食品短缺等,这些难题直接或间接地都与环境问题有关。环境问题主要来自俩个方面：一是由于自然和人为原因引起的环境变化或恶化,如短期的、长期的或周期性的灾害性气候,生境多样性的大量损失等;二是由于人口剧增和科技发展对环境资源利用提出了更多的或更广的要求,如对资源的利用从陆地扩展到水体,从地球扩展到宇宙空间等。有待于研究的植物需要适应的环境条件的范围大大扩大了。这样就涉及一个生物学的基本问题即生物对环境…     

全球变化对资源环境及生态系统影响的生态学理论基础

随着全球变化研究的深入,面向社会可持续发展的全球变化风险与应对、全球变化对资源环境要素时空配置与生态系统的影响评估等应用性问题正成为全球变化领域的新趋势。基于生态学范畴,本文重点梳理了资源环境的涵义及其构成要素：资源是自养生物利用无机物制造有机物及能量和物质在生物间传递过程中所消耗的一切实体,包括无机资源(太阳辐射、CO₂、O₂、水和矿质元素等)和有机资源(作为其他生物的食物资源)两类,而环境不能被生物有机体消耗或用竭。此外,阐述了全球变化组成及其引发的资源环境要素变化特征,以及当前关于生态系统对全球变化响应的研究进展,以期从生态学原理角度科学认知全球变化对资源环境及生态系统的影响过程与机制,为全球变化风险应对实践提供生态学理论基础。     

论阳江市的资源,环境与可持续发展战略

通过从广东省阳江市的资源环境特征及区位优势入手,分析其经济发展与人口、资源、环境间日益加剧的矛盾及其面临的严峻的挑战,最后从可持续发展的要求出发,提出实施可持续发展战略的综合调控对策。     

甘肃省资源环境承载力时空分异

从经济、社会、环境和资源4个子系统中选取24个指标构建区域资源环境承载力评价体系,运用加权TOPSIS模型结合GIS的空间分析功能从时间和空间维度对甘肃省14个市州2004—2013年的综合承载力和4个子系统内部承载力水平进行剖析。研究表明:(1)近10年甘肃省各市州资源环境综合承载力指数呈低水平上的平稳态势,与经济发展水平一致;呈西北高东南低的空间格局和金字塔形的层次结构。嘉峪关市居第1层;金昌市、兰州市、酒泉市居第2层;其他市州居第3层;(2)各子系统对资源环境综合承载力的影响不同。生态环境子系统的承载力对资源环境综合承载力贡献最大,明显高于其他3系统,经济系统贡献很小;(3)各市州各子系统承载力指数存在明显的时空分异。经济支撑力指数呈河西(除武威外)和兰州高,东南和南部低的空间格局,呈现金字塔形的层次结构整体偏低变化较小。社会承载力指数除金昌市有较大的突变外各市区都比较平稳,空间上呈河西(除武威外)和兰州高,东南、南部低的空间格局;嘉峪关市、兰州、酒泉3市较高,其余各地都较低。环境承载力指数变动频繁,波动幅度不大,空间上基本呈两头高中间低的哑铃状空间格局。资源承载力指数偏低,武威、庆阳、定西、甘南、临夏和天水6市州指数曲线平稳,其余8市州波动频繁,波动幅度大,空间上呈河西地区(除武威外)和陇南市高,其余各州市低的集中分布格局。     

大气污染对珠江三角洲村边林植被的影响

在群落结构与组成分析的基础上,阐明了陶瓷工业污染对自然条件下生长的植被伤害状况、程度和原因,为类似地理气候区重度污染背景下退化生态系统的植被恢复提供参考。野外调查样地位于广东省佛山市南海区一村边半自然次生林内。结果表明,该森林以隆缘桉和尾叶桉占优势,其次是乡土树种鸭脚木、泥竹,重要值依次为26.75、17.08、16.27和11.50,其它伴生种的重要值不足30。根据冠层叶可见症状、失绿和脱叶对植物受害进行综合评价,分死亡(受害程度100%,全部叶死亡脱落)、重度(60%-100%)、中度(25%-60%)、轻度(10%-25%)和健康(<10%)5个级别。隆缘桉和马尾松冠层叶完全脱落属于死亡类,泥竹、南岭黄檀属重度受害种类。尽管其它伴生树种有较低的重要值,但其中多数种类显示出较强耐受能力,这些种类包括鸭脚木、珊瑚树、酒饼叶、光叶山矾、白背叶、银柴、竹节树、山黄麻、构树、粗叶榕、潺槁树等。和乔木层比较,林下灌木和草本植物受污染的伤害大大降低。桉树类树种因其速生、快速郁闭的特点被认为是华南荒山、退化丘陵地区植被恢复的重要种类,在重度污染地区已经受到严重威胁,应该引起重视。另一方面,某些乡土树种在重度污染地区环境修复中显示出潜力和前景。     

平顶山市区域性环境资源可持续发展能力研究

依据平顶山市l2年环境质量检测及评价的相关资料,提出了环境资源可持续发展能力综合评价的指标体系,并应用这一指标体系,运用主成分分析的方法．提取累计贡献率达94．75％的前4个主成分进行变量回测,定义并计算可持续发展度,建立了可持续发展度的时间数列模型,为环境资源可持续发展能力的量化研究提供了可行的方法．     

大气污染对珠江三角洲森林及土壤影响的初步研究

于1998年4月至1999年3月采用定点测定和面上调查相结合的方法,开展大气污染对珠江三角洲森林生长及其土壤酸碱性的肥力特性的影响研究。初步结果表明：大气污染引起珠江三角洲的地区发生大面积、高频率的酸雨,主要的污染物有SO、NOx、悬浮颗粒物等;随着污染程度的增大,森林土壤pH值降低,SO4^2-和AI^3 质量浓度增大;马尾松、湿地松叶片叶绿素含量降低,生长衰退甚至死亡;但不同树种对大气污染敏感程度不同,种植马占相思比马尾松更能增加林地对酸雨缓冲力和提高土壤肥力。     

油蒿叶片资源利用效率变化及其影响因素

植物资源(光、氮、水分)利用效率是反映生态功能适应气候变化的关键指示,然而鲜有研究综合考虑植物资源利用效率间的相对变化及其调控机制。选取宁夏盐池毛乌素沙地优势物种油蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,于2017-2019年生长季对油蒿光合生理参数和环境因子进行原位监测,实验室测定叶片比叶面积(SLA)和叶氮含量(LNC),分析叶片光利用效率(LUE)、水分利用效率(WUE)、氮利用效率(NUE)的相对变化特征及其生物和非生物影响因子,探讨油蒿叶片资源利用效率对环境的响应。结果显示:油蒿LUE和NUE的季节变化趋势基本一致,两者呈正相关(R²=0.17;P<0.01),且皆与WUE季节变化不同,无显著关系(P>0.05),WUE波动幅度最高(CV=48%),NUE最低(CV=39%);研究期间LUE、WUE和NUE月均值基本在夏季出现高峰值,分别为0.12 mol/mol,104.02 μmol/mol和11.49 μmol g^-1 s^-1。土壤含水量(SWC)>0.09 m³/m³,叶片资源利用效率不受其影响,而SWC<0.09 m³/m³,WUE和SWC关系为二次函数;SWC调节土壤氮含量(N_soil)和光合有效辐射(PAR)对叶片资源利用效率的影响。叶片资源利用效率与LNC无显著相关性;SLA与LUE显著负相关(P<0.01),与NUE显著正相关(P<0.01),与WUE相关性不显著(P>0.05)。LUE主要受SLA和N_soil影响,NUE主要受SLA和SWC影响,SWC和N_soil还可通过SLA和LNC间接影响LUE和NUE。结果表明水分和土壤氮含量是限制油蒿叶片资源利用效率的主要非生物因子,比叶面积则是调控其资源利用效率的关键生物因子,是深入探究荒漠植物群落对环境响应策略的重要补充。     

珠江三角洲地区森林生物量及其动态

利用生物量转换因子连续函数法,通过69组不同龄级的森林样地实测数据,拟合了珠江三角洲主要森林类型的生物量和蓄积量之间的回归方程,并结合3个时段森林清查资料,估算了区域森林生物量及其动态.结果表明：珠江三角洲的中幼林面积占森林总面积的80％以上,其林下植被生物量约占森林总生物量的33％,充分考虑林下植被生物量能提高区域森林生物量估算的精度.在1989—1993年、1994—1998年、1999—2003年3个研究时段,珠江三角洲森林生物量共增加了14.67×10⁶ t.其中,马尾松林、常绿阔叶林和针阔混交林的生物量约占区域总生物量的80％,是区域森林生物量的主体;而中、幼林的生物量所占比例达90％,但呈逐年下降趋势.珠江三角洲快速城市化和经济发展对区域森林生物量的积累并没有产生明显影响,区域森林面积基本保持不变,而区域森林生物量呈逐年增长趋势,年增长率为1.2％.随着珠江三角洲区域中、幼林不断发育成熟,区域森林的生物量将不断增加,其环境效应也将不断增强.     

珠三角地区科技创新与生态环境的耦合协调发展研究

探究科技创新与生态环境之间的耦合协调关系,是当前我国高质量发展过程中亟待解决的关键问题。通过探讨科技创新与生态环境的耦合协调机制,构建两者的综合评价指标体系,借助物理学耦合协调度模型定量测算2007—2018年珠三角地区科技创新与生态环境的耦合协调度,并对其时空演化特征进行探讨分析。结果表明：珠三角各市的科技创新综合指数与生态环境综合指数均呈现不断上升的趋势,且两者耦合度、耦合协调度也呈现出由低水平向高水平的演进特征。在空间分布上,珠三角地区科技创新与生态环境的耦合协调度呈现出以珠江入海口城市“广深佛莞”为中心,向两侧递减的空间格局。在作用类型上,珠三角多数城市在2007年的科技创新能力起到明显地滞后作用,但随着时间的推移,城市创新能力不断增强,与生态环境之间达到基本协调,甚至高级协调水平;而肇庆市发展相对缓慢,仍处于“基本失调—科技创新受阻型”。以区域高质量发展为引领,通过加大创新要素投入、控制污染物排放、合理布局生态用地等方法提高生态创新,有助于未来珠三角实现科技创新与生态环境协调可持续发展。     

珠江三角洲城市森林建设问题探讨

过去10年间珠三角地区城市森林建设成效显著,但仍存在着森林网络体系不健全、森林覆盖率低、“绿积量”低以及林种树种结构不合理等问题。从建设生态化城市和建立珠江三角洲城市林业生态圈的高度来确立珠江三角洲城市森林建设的发展思路,体现创新性变革,立足区域整体,构建全区域的城市森林网络系统进行了探讨。建议规划和构建连接区域内各主要城市的贯通性森林生态廊道,重视区域植被特点和发挥地带性建群树种的作用,引进水网化、林网化的核心理念,同时要重视城市建成区的森林生态建设与改造。     

珠三角河网链状硅藻物种组成及生态特征

珠三角河网水域是珠江之水流入南海的必经之地,于2012年和2015年对该水域的链状硅藻的时空特征及其影响因素进行了分析。共发现链状硅藻18种(包括变种和变型),颗粒沟链藻是该水域的绝对优势种,也是该区域水体富营养化的重要指示物种。总生物量的时间变化模式呈现枯水期差异较大,丰水期差异较小的特点,主要是受到径流量、透明度和水温差异的影响;空间特征主要表现为广州市周边站位的生物量明显偏高,主要受水体富营养化的影响。不同链状硅藻的相对百分组成显示,颗粒沟链藻是绝对优势种,变异直链藻易在枯水期与其形成竞争优势。沟链藻属的链长一般大于直链藻属,这主要得益于其形态结构较稳固的优势;此外,透明度、营养盐和pH值等也是影响链长的重要因素。     

中国水獭保护现状及珠江口水獭种群重建探讨

顶级捕食者在生态系统中发挥着重要作用,受到研究者们的广泛关注。水獭作为很多淡水生态系统的顶级捕食者,在我国却长期处于被忽视的状态。我国分布有3种水獭--欧亚水獭、亚洲小爪水獭和江獭,曾经遍布我国中东部和东北地区,包括珠江口地区。但在20世纪,3种水獭均经历了大规模的种群下降,甚至区域性灭绝。在全球13种水獭中,已有3种（海獭、北美水獭和欧亚水獭）通过种群复壮和重引入实现了种群重建,这为其它水獭物种的种群重建提供了重要参考和建议。同国内其它地区类似,珠江口地区的水獭种群在20世纪后期大量减少,目前只在少数几个地点还有确切的欧亚水獭分布记录,亚洲小爪水獭和江獭已无近期记录。在珠江口重建水獭种群具有重要的生态意义和社会价值。本文对重建珠江口水獭种群的相关问题进行了分析。     

珠三角河网裸藻的多样性特征

珠三角河网是珠江汇入南海的必经之地,2012年对该水域裸藻门及各属的多样性特征及影响因子进行系统阐析。调查期间共发现裸藻12属84种,其中裸藻属是最主要类群,其次为扁裸藻属和囊裸藻属。珠三角河网独特的地理位置和人类活动造成的水体富营养化是该水域裸藻物种多样性丰富的主要原因。季节特征显示,丰水期裸藻的种类丰富度和生物量均明显高于枯水期。除了洪水引发的裸藻物种的外源供给增大外,泄洪所带来的有机质的增加也是有利因素。此外,丰水期对应的高温也是有益条件。空间特征存在明显的季节差异,丰水期河网外侧站位的生物量和种类丰富度高于中部站位,主要原因是受径流影响较大;枯水季节除广州附近站位的值明显偏高外,其它站位间差异不大,营养盐的空间格局是主要决定因素。尽管裸藻主要依赖于沿江静水水体中的外源供给,分析表明,其在随水流下行的过程中存在增长过程。不同藻属相对组成的结果显示,扁裸藻属和囊裸藻属因属于生长缓慢的K-选择策略型,富集营养物质的能力不及裸藻属,仅在枯水期与裸藻属形成互补优势。裸藻门及主要属的生物量与种类丰富度呈线性正相关关系,偏重于多样性单峰模式的上升区。     

珠三角地区四季草坪杂草群落组成及其生态位

利用倒置"W"九点取样法,对珠三角地区5个城市32个草坪样点进行了季节动态调查.结果表明:春季草坪杂草群落结构以水蜈蚣(KyUinga brevifolia)+三点金(Desmodium triflorum)+狗牙根(Cynodon dactylon)+积雪草(Asiatic pennywort)为主;夏季以水蜈蚣+三点金+香附子(Cypems rotundus)+伞房花耳草(Hedyotis corymbosa)为主;秋季以水蜈蚣+三点金+伞房花耳草+狗牙根为主;冬季以积雪草+水蜈蚣+天胡荽(Hydrocotyle sibthorpoioides)+三点金为主.运用改进的Levins生态位宽度指数和Pianka生态位重叠指数对四季优势杂草生态位进行分析,结果表明,大部分杂草生态位宽度在0.5以下,生态位宽度达到0.50的有水蜈蚣(四季均最高),三点金(秋季)、狗牙根(春季)、酢浆草(Oxalis pes-caprae)(春季).春季优势杂草的生态位重叠指数达到0.60的最多,冬季则最少.生态位重叠指数的最大值出现在夏季,分别是天胡荽和母草(Lindernia crustacea)、白花蛇舌草(Hedyotis diffusa)和瓶尔小草(Ophioglossum vulgatum)之间,可达0.85.     

珠三角重要生态区域蝶类群落携粉特征研究

蝶类是常见的访花昆虫,研究其携粉特征是揭示蝶类群落在生态系统中传粉服务功能的重要一环。2019年9月,对珠三角9个重要生态区域开展蝶类群落调查并分析其携粉特征。结果表明,携粉蝶类物种占群落总物种数的74.19%,携粉的蝶类个体数量比例为49.63%,其中,凤蝶科Papilionidae与斑蝶科Danaidae的携粉物种比例及携粉个体数量比例均高于其他各科,弄蝶科Hesperiinae的携粉物种比例最低,眼蝶科Satyridae的携粉个体数量最低。从携粉部位来看,翅（腹面）携粉的物种比例及个体数量比例均高于其他部位,不同科的不同部位的携粉种类和个体数量比例均存在较大差异。     

基于RS和GIS的珠江三角洲生态环境脆弱性综合评价

使用空间主成分分析法构建评价指标体系,采用层次分析法确定指标权重,结合遥感数据和地理信息系统软件,对珠江三角洲2004-2008年生态环境脆弱性进行了综合评价并对脆弱性成因进行分析.结果表明:生态环境极度和重度脆弱区主要分布在珠江三角洲中部,占整个研究区面积的34.0％;生态环境中度脆弱区主要分布在珠江三角洲东部,占25.5％;生态环境轻度和微度脆弱区主要分布在珠江三角洲西部,分别占28.7％和l1.8％.中度和轻度脆弱区占整个研究区面积的54.2％,表明珠江三角洲大部分区域的生态环境属中度和轻度脆弱.影响珠江三角洲生态环境脆弱性的自然因素主要有海拔高度、大暴雨日数、水土流失比率、易涝耕地面积比率、归一化植被指数、景观多样性指数,人为因素主要有人口密度、单位面积废水排放量、单位面积废气排放量、土地利用变化、化肥施用强度、农药使用强度、万人机动车拥有量、环保投资指数.极度和重度脆弱区的主要特征是海拔低、洪涝灾害发生频率高、易涝耕地面积多、植被破坏严重、污染强度大和环保投资指数小等.     

基于3S技术的珠江三角洲景观格局动态变化述评

珠三角是一个景观格局与过程变化极为复杂的区域,近30年来,高速的经济增长与快速的城市化过程使珠三角的景观发生了剧烈的变化,随着全世界对生态环境发展的重视,该区域的景观变化研究也引起了众多专家和学者的关注。另外,随着遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)技术的发展和成熟,基于3S技术联合来监测和研究景观格局及其变化也成为研究的主流。因此,基于3S技术对珠江三角洲景观格局动态变化进行了大量的研究,并取得了一些成果。本文首先总结了基于3S技术监测景观格局动态变化;其次分析了这些方法在珠江三角洲地区中的应用;并提出几点展望,旨在为珠三角今后的景观格局变化监测研究提供一些必要的借鉴和支持。