岩溶地区不同规模城市遗存山体表面空气负离子及其影响因素——以贵阳市为例

为探索岩溶地区城市遗存山体(urban remnant mountains, URMs)表面空气负离子浓度(negative air ion concentration, NAIC)特征及其影响因素,以贵阳市建成区内22座城市遗存山体为研究对象,通过样地调查法分析了城市遗存山体表面空气负离子浓度空间格局特征,运用单因素方差分析LSD法、pearson相关性及线性回归分析等方法分析了山体规模大小、山体斑块特征、山体平均植被覆盖度、植物物种多样性、植物群落体积生物量、地表辐射、空气温湿度、人为干扰程度、近红外辐射、短波红外辐射及城市遗存山体周边城市景观格局等因素对城市遗存山体表面空气负离子浓度的影响。结果表明：(1)不同规模城市遗存山体的表面空气负离子浓度表现为中型山体>小型山体>大型山体;空气负离子浓度在城市遗存山体坡向上呈东坡面和北坡面大于西坡面和南坡面的两级格局,同一坡向的不同坡位间无明显差异。(2)空气负离子浓度与山体表面温度极显著负相关,与山体表面空气湿度极显著正相关;植物群落体积生物量对城市遗存山体表面空气负离子浓度影响较大,且小型山体表现最明显;植物物种多样性对山...     

城市基质对城市遗存自然山体植物群落物种多样性的影响--以贵阳市为例

多山地区城市扩展过程中,建成区内遗存有大量自然山体,形成城市人工基质“海”中的遗存山体“岛屿生境”,这些城市遗存山体长期受到来自城市人工环境的各种间接或直接的干扰。为探索城市基质与城市遗存自然山体植物群落多样性之间的关系,以黔中地区典型的喀斯特多山城市——贵阳为研究区域,按不同规模选择15座城市遗存山体,每座样山按坡向+坡位组合方式设置群落调查样地,共设置143个样地;以样山边界为基准,100 m为步长向外设置20个缓冲区,总宽度为2000 m,计算缓冲区总不透水表面积(PTIA)、植被覆盖度(VC)、破碎化指数(FI)、土地利用(LU)4个城市基质特征指标。运用Pearson相关分析和线性回归模型分析了城市基质特征指标与城市遗存山体植物群落物种多样性之间的相关关系。结果表明：(1)PTIA对不同规模城市遗存山体整体植物多样性的影响都存在明显空间尺度效应,在2000 m时相关性最高,呈显著正相关;不同规模城市遗存山体整体植物多样性与单个或多个LU类型存在显著相关性,但影响效应存在显著差异;VC、FI与城市遗存山体整体植物多样性无显著相关关系;(2)不同规模城市遗存山体各层次植物多样性与...     

黔中城市喀斯特山体遗存植物群落公园化利用响应

为探析黔中城市喀斯特山体遗存植物群落对公园化利用的响应,以贵阳市为研究区域,运用群落生态学相关理论及方法,对比分析了已公园化利用城市山体（山体公园）和未开发利用的城市山体（自然山体）植物群落的数量特征及其影响因素。结果表明：（1）山体公园生态环境相对稳定,植物群落垂直结构完整性较高,自然山体在内部生态环境严酷与外部城市基质干扰的共同作用下群落结构断层严重;两类型山体乔木数量均呈倒"J"分布型,但山体公园≤10 cm径级乔木平均株数明显高于自然山体,与山体公园相比自然山体林下更新能力相对较弱;两类型山体乔木高度随胸径增加而升高;（2）本次调查共计记录植物604种隶属155科457属,自然山体共474种隶属142科377属,山体公园共437种隶属132科349属;总体上两类型山体平均物种数无显著性差异,但不同样山之间物种数差异较大;两类型山体各生活型物种数量都呈现出草本>灌木>乔木>藤本的趋势;两类型山体落叶乔木和藤本、多年生草本植物所占比例明显高于常绿乔木和藤本、一年生草本植物,灌木均表现为常绿物种高于落叶物种;（3）两类型山体植物多样性指数偏低,存在显著性差异,山体公园多样性指数略高于自然山体;两类型山体植物多样性指数在核密度上表现为核密度低值区域（4-6级）多样性指数高于核密度高值区域（2-3级）;山体公园多样性指数在公园化程度上表现为重度公园化利用时多样性指数最低,中度、轻度公园化利用时多样性最高;（4）自然山体多样性指数整体表现为山腰/山脚 > 山顶,山体公园多样性指数整体表现为山腰 > 山脚 > 山顶;两类型山体植物多样性指数在坡向上无明显分布规律。总体而言,一般程度的公园化利用对黔中城市喀斯特山体遗存植物群落的影响不突出,且中度以下程度公园化利用对植物群落物种多样性具有一定的促进作用,重度公园化利用存在明显的负面影响。     

城市遗存山体植被群落特征对不同人为干扰方式及强度的响应

快速城市化发展对城市内植被和生物多样性产生了显著的影响,研究植物群落特征对人为干扰的响应规律可为城市残余生境生态恢复、生物多样性保护及植被的合理开发利用提供科学依据。以典型的喀斯特多山城市贵阳市为研究区域,城市遗存山体为研究对象,基于遥感解译与群落生态学调查和分析等方法,探讨了不同人为干扰方式及强度对城市遗存山体植被特征、群落物种组成和多样性的影响。结果表明：（1）中度人为干扰强度下城市遗存山体植被覆盖度（FVC）和植被净初级生产力（NPP）数值最高;复垦干扰下FVC和NPP值相一致且为最高,中小型公园化利用山体FVC和NPP值完全不一致且NPP最低。（2）不同人为干扰强度和方式下城市遗存山体间的平均物种数和生活型构成均存在显著性差异。整体上城市遗存山体的平均物种数在不同干扰强度下表现为轻度人为干扰 > 中度人为干扰 > 重度人为干扰;不同干扰方式下的平均物种数呈现为人为踩踏 > 构筑物 > 工程建设 > 公园化利用 > 复垦 > 工程开挖的趋势;重度干扰下城市遗存山体的落叶乔木、灌木占比最高,中度干扰下常绿灌木和多年生草本为主。（3）不同干扰强度下城市遗存山体植物群落垂直结构各层次物种多样性指数均偏低且存在显著性差异,乔木层、灌木层Shannon-Wiener （H''）、Simpson （D）、Margelf （R）指数在中度干扰强度最大,而在草本层均最小;均匀度Pielou （Jh）指数在乔木层和草本层中表现为轻度人为干扰 > 中度人为干扰 > 重度人为干扰,而在灌木层完全相反。（4）乔木层4种多样性指数在不同干扰方式下的差异较大;灌木层和草本层的多样性指数在人为踩踏和构筑物建设干扰方式下显著高于其它干扰方式,工程开挖为主的干扰方式下灌木层和草本层多样性各指数均偏低且存在显著性差异。总体而言,轻中度人为干扰对城市遗存山体植物群落物种组成和多样性的影响不突出,且中度干扰对植物群落物种多样性具有一定的促进作用,但重度干扰对城市遗存山体植物群落特征存在明显的负面影响。     

黔中喀斯特城市遗存自然山体景观格局时空演变——以安顺市为例

城市遗存自然山体是山地城市中珍贵而脆弱的生态资源,对于维持城市生态系统稳定发挥着不可替代的作用,然而近年来高强度的城市建设对其产生严重的干扰和胁迫。以安顺市建成区为研究区域,在空间信息技术支持下,综合运用景观格局指数法和缓冲区分析法,分别从城市景观格局动态、城市遗存自然山体景观动态及城-山交互作用3个方面,对近10年快速城市化背景下,安顺市城市遗存自然山体景观格局时空演变进行定量化研究,旨在揭示其对城市扩张的响应规律。结果表明：1）城市整体景观破碎度递增,斑块丰富度密度递减,景观多样性、均匀度、优势度呈波动性变化;2）城市遗存自然山体斑块数量、类型面积、景观优势度递增,斑块形状趋于规则化,连通性递减,聚集度先减后增;3）城-山交互作用明显,主要表现为城市遗存自然山体因城市建设持续受损缩减及其吸引城市建设;4）城市遗存自然山体500 m缓冲区内平均城市建设用地占比及其平均城市人工园林绿地占比均与山体缓冲区距离呈显著负相关,且不同等级城市遗存自然山体斑块与缓冲区内城市建设用地相关程度表现为小型斑块 > 中型斑块 > 较大型斑块 > 大型斑块,与缓冲区内城市人工绿化相关程度表现为中型斑块最高、较大型斑块最低,城市遗存自然山体对城市建设及其人工绿化明显具有吸引作用。解析快速城市化背景下城市遗存自然山体景观动态变化规律及其与城市建设之间的交互作用关系,为城市遗存自然山体后续科学规划管理提供决策支持与理论依据,也可为今后进一步深入开展以其为研究对象的科研活动提供前期基础。     

灌丛化对黄土高原草地植物群落结构和地上生物量的影响

中国北方草地普遍出现灌丛化现象,灌丛化改变植物群落结构、植物多样性和生产力,直接影响着草地生态保护与可持续利用.该研究以黄土高原灌丛化草地为研究对象,通过植被调查,分析比较不同坡向的灌丛斑块与禾草斑块植物群落结构(物种组成、优势种及物种多样性)和地上生物量的差异.结果发现:(1)灌丛化草地不同坡向对物种多样性及地上生物...     

地形因子对FAST周边喀斯特植物多样性及空间分布的影响

为探究地形因子对500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope, FAST)周边植物物种多样性及空间分布的影响，该文选取FAST周边喀斯特峰丛洼地3种典型植物群落(乔木层、灌木层、藤本层)作为研究对象，采用方差分析及典范对应分析(CCA)研究不同地形因子(海拔、坡度、坡向、坡位)梯度下植物群落物种多样性及空间分布特征。结果表明：(1)FAST周边植物群落α多样性指数呈现灌木层>乔木层>藤本层的趋势，乔木层、藤本层植物α多样性指数随海拔升高而增加(P<0.05),地形因子对灌木层植物α多样性无显著性影响。(2)FAST周边植物群落物种的空间分布受海拔的影响最大，其次为坡度(P<0.05)。(3)FAST周边3种植物群落的Jaccard相似性指数随海拔的升高呈现增加的趋势，沿坡度的增加呈现先升高后降低的趋势。综上所述，物种对生境的选择具有差异性，海拔和坡度是影响FAST周边喀斯特峰丛洼地植物群落空间分布的关键因子。     

贵阳城市化和边缘效应对城市残存森林木本植物系统发育特征的复合影响

城市残存森林具有很高的保护价值,探究城市化与城市残存森林木本植物系统发育特征的关系有助于揭示城市残存森林生物多样性的维持机制。本研究以中国西南山地城市贵阳为研究区域,调查了9个残存森林斑块72个样地中木本植物的组成,计算了其系统发育指数,通过多重比较、配对t检验、相似性分析等方法解析了城市化和边缘效应对城市残存森林木本植物系统发育特征的综合影响。结果表明：灌木群落的系统发育多样性较高但系统发育结构的聚集趋势更明显;高城市化水平下幼苗幼树层植物群落的边缘效应显著;城市化水平对边缘生境植物群落系统发育特征的影响大于内部生境;高城市化水平边缘生境植物群落与低城市化水平内部生境植物群落的系统发育结构差异大。研究表明,城市化水平和边缘效应共同影响了残存森林斑块中植物群落的系统发育特征,建议控制残存斑块周围的城市化程度以减轻边缘效应对残存植物系统发育的影响。     

浑善达克沙地中部斑块格局影响植物多样性及功能性状

景观格局与植物多样性之间的关系已被广泛研究,然而,斑块格局如何影响植物多样性,以及这些影响的边缘类型差异尚不清楚。为从植物功能性状角度揭示斑块格局影响植物多样性的机制,该研究采用不同边缘类型的斑块,利用两年调查的705个样方数据,结合遥感卫星图像解译和空间信息分析,根据植物群落的空间位置和斑块格局,按照向内、向外、向内成核和向外成核4种边缘类型将浑善达克沙地中部的斑块进行分类,采用Duncan新复极差法比较了4种边缘类型斑块格局与植物功能性状多样性关系的差异,应用Pearson相关系数和冗余分析(RDA)法量化了斑块格局对植物多样性的影响。结果发现,植物丰富度和多样性指数与斑块格局密切相关,这些关系存在着边缘类型的显著差异,表现出不同的功能性状。对于向内边缘,边缘指数与丰富度负相关,和C₄植物比例正相关;对于向外边缘,边缘指数与C₄植物比例正相关;对于向内成核边缘,边缘密度与多年生植物和虫媒植物比例正相关;对于向外成核边缘,边缘角度和指数与物种Shannon-Wiener指数和Simpson指数正相关,与Pielou指数、丰富度和动物传播植物...     

喀斯特区城市遗存山体野境自然野性评价——以贵阳为例

黔中地区城市扩张过程中,建成区内遗存了大量的孤岛状自然山体,这些保留了原有生境的城市遗存自然山体在完全人工化的城市环境中可以被认为是城市遗存山体野境。然而由于人为干扰程度的不同,城市遗存山体野境的野性程度不同。科学评价城市遗存山体野境的野性水平,可以为城市遗存山体野境的保护提供科学依据。本研究以中国西南喀斯特地区典型的多山城市为研究区域,在山体原有植被保持较好、且形态相对完整的城市遗存山体中,随机选取了18座城市遗存山体野境作为研究对象,采用层次分析法、熵权法、综合权重法构建了喀斯特地区城市遗存山体野境自然野性评价指标体系。通过实地调查结合遥感技术,获取了样本山体各指标数据,用线性加权求和法得到样本山体的自然野性评价值。最终通过正态分布法和专家诊断法相结合确定城市遗存山体野境自然野性阈值并进行分级。结果表明：(1)城市遗存山体野境自然野性指标体系由山体特征、动植物特征、环境特征3个准则层和7个指标层及26个评价因子组成,该指标体系对评价喀斯特地区城市遗存山体野境自然野性适宜。(2)城市遗存山体野境的山体特征指标的平均值为0.56±0.13,动植物特征指标的平均值为0.44±0.07,山体环境特征的平均值为0.48±0.12。(3)城市遗存山体野境的自然野性划分为,高野性、中野性、低野性、无野性4个等级。城市遗存山体野境自然野性的阈值是0.43,具有自然野性的山体面积占所选样山总面积的75.6%。研究结果将为判断多山城市人工环境中城市遗存山体自然野境地提供基础理论,为制定城市野境保护策略提供依据。     

三江平原残存湿地斑块特征及其对物种多样性的影响

景观破碎化是当前一个突出的生态学问题,破碎斑块的大小和形状特征对物种多样性具有重要影响。选取三江平原别拉洪河流域为研究区,通过调查残存湿地斑块的面积、形状和植物物种丰富度,利用相关分析和回归分析等方法研究了残存湿地斑块特征及其对物种多样性的影响。研究结果表明:在强烈的人为活动干扰下,三江平原湿地破碎化严重,残存湿地斑块面积较小,斑块形状规则、边界简单。斑块形状指数、分维数、形状特征点数和斑块面积、物种丰富度均没有显著相关关系,而斑块面积、周长和周长面积比对物种丰富度具有显著影响。但是斑块周长和周长面积比均受面积的直接影响,所以斑块面积是决定物种丰富度的主要因素,这点需在湿地生物多样性保护中予以重视。虽然斑块形状特征点数是农业景观物种丰富度的一个很好预测指标,但是该指标不适用于形状规则的残存湿地斑块物种丰富度预测。另外,对于残存湿地斑块种-面积关系的机理还有待进一步研究。     

Flash-photolysis studies of the electron transfer from genetically modified spinach plastocyanin to photosystem I.

Plastocyanin (Pc) has been modified by site-directed mutagenesis at two separate electron-transfer (ET) sites: Leu-12-Glu at a hydrophobic patch, and Tyr-83-His at an acidic patch. The reduction potential at pH 7.5 is decreased by 26 mV in Pc(Leu-12-Glu) and increased by 35 mV in Pc(Tyr-83-His). The latter mutant shows a 2-fold slower intracomplex ET to photosystem I (PSI) as expected from the decreased driving force. The affinity for PSI is unaffected for this mutant but is drastically decreased for Pc(Leu-12-Glu). It is concluded that the hydrophobic patch is more important for the ET to PSI.     

三江平原沼泽湿地岛状林植物多样性

 基于Quick Bird影像选择样地区域,采用样方法进行群落学调查。选取丰富度指数（R）、Simpson指数（D）、Shannon-Wiener指数（H′）、Pielou均匀度指数（J_sw）测度多样性水平。结果表明：19个岛状林共记录到维管植物140种,隶属于44科,102属,与相邻的洪河自然保护区内的同类型群落相比较有些物种已经消失。山杨林(Ass. Populus davidiana)、白桦林(Ass. Betula platyphylla)和杨桦林(Ass. P. davidiana+B. platyphylla)3种群落类型多样性指数在灌木层之间差异显著（p<0.05）。岛状林总体3个层次之间的R、D、H′大小顺序均为草本层>灌木层>乔木层,3者之间差异极显著（p<0.01）。岛状林斑块的物种丰富度与斑块面积（r=0.591, p<0.01）、周长（r=0.674 , p<0.01）和形状指数（r=0.584,p<0.01）极显著相关,而D、H′、J_sw与周长、面积和形状指数相关均不显著。受到一定人为干扰的岛状林群落仍具有较高的植物多样性,其中草本层植物多样性占有重要地位。林窗干扰是导致林下植物多样性较高的重要原因。边缘效应可能是引起群落斑块物种丰富度随着斑块面积、周长和形状指数的增大而增加的重要原因。岛状林群落斑块对于维持该地区的植物多样性具有重要意义。     

Site-directed mutagenesis of the PsaC subunit of photosystem I. F(b) is the cluster interacting with soluble ferredoxin.

The two [4Fe-4S] clusters F(A) and F(B) are the terminal electron acceptors of photosystem I (PSI) that are bound by the stromal subunit PsaC. Soluble ferredoxin (Fd) binds to PSI via electrostatic interactions and is reduced by the outermost iron-sulfur cluster of PsaC. We have generated six site-directed mutants of the green alga Chlamydomonas reinhardtii in which residues located close to the iron-sulfur clusters of PsaC are changed. The acidic residues Asp(9) and Glu(46), which are located one residue upstream of the first cysteine liganding cluster F(B) and F(A), respectively, were changed to a neutral or a basic amino acid. Although Fd reduction is not affected by the E46Q and E46K mutations, a slight increase of Fd affinity (from 1.3- to 2-fold) was observed by flash absorption spectroscopy for the D9N and D9K mutant PSI complexes. In the FA(2) triple mutant (V49I/K52T/R53Q), modification of residues located next to the F(A) cluster leads to partial destabilization of the PSI complex. The electron paramagnetic resonance properties of cluster F(A) are affected, and a 3-fold decrease of Fd affinity is observed. The introduction of positively charged residues close to the F(B) cluster in the FB(1) triple mutant (I12V/T15K/Q16R) results in a 60-fold increase of Fd affinity as measured by flash absorption spectroscopy and a larger amount of PsaC-Fd cross-linking product. The first-order kinetics are similar to wild type kinetics (two phases with t((1)/(2)) of <1 and approximately 4.5 microseconds) for all mutants except FB(1), where Fd reduction is almost monophasic with t((1)/(2)) < 1 microseconds. These data indicate that F(B) is the cluster interacting with Fd and therefore the outermost iron-sulfur cluster of PSI.     

Functional characterization of the evolutionarily divergent fern plastocyanin.

Plastocyanin (Pc) is a soluble copper protein that transfers electrons from cytochrome b(6)f to photosystem I (PSI), two protein complexes that are localized in the thylakoid membranes in chloroplasts. The surface electrostatic potential distribution of Pc plays a key role in complex formation with the membrane-bound partners. It is practically identical for Pcs from plants and green algae, but is quite different for Pc from ferns. Here we report on a laser flash kinetic analysis of PSI reduction by Pc from various eukaryotic and prokaryotic organisms. The reaction of fern Pc with fern PSI fits a two-step kinetic model, consisting of complex formation and electron transfer, whereas other plant systems exhibit a mechanism that requires an additional intracomplex rearrangement step. The fern Pc interacts inefficiently with spinach PSI, showing no detectable complex formation. This can be explained by assuming that the unusual surface charge distribution of fern Pc impairs the interaction. Fern PSI behaves in a similar way as spinach PSI in reaction with other Pcs. The reactivity of fern Pc towards several soluble c-type cytochromes, including cytochrome f, has been analysed by flavin-photosensitized laser flash photolysis, demonstrating that the specific surface motifs for the interaction with cytochrome f are conserved in fern Pc.     

北京九龙山植物群落物种多样性特征对比分析

根据对北京九龙山植物群落的样地调查数据,采用Shannon-Wiener多样性指数、群落均匀度和生态优势度指标研究了九龙山封育植被乔灌草各层的物种多样性,并分别就阳坡和阴坡进行了乔木材、灌价群落的指标对比分析,结果表明,这3种指标能够有效地表征暖温带植物群落的组成结构特征,在九龙山封育植被中,阴阳坡的灌丛群落与乔木材相比,其灌木层的物种多样性Shannon-Wiener指数D高于乔木林中乔木层,而低于其灌木层;灌丛群落的草本层Shannon-Wiener指数小于乔木材中草本层;乔木材的草本层的物种多样性Shannon-Wiener指数大于灌木层,灌木层又大于乔木层,而生态优势度系数C在上述3种比较中与Shannon-Wiener指数表现相反,而群落均匀度指数J在比较中阴阳坡的表现不同,最后讨论了九龙坡地区植被演替序列及加速其进展演替的恢复措施。     

Computational simulation of the docking of Prochlorothrix hollandica plastocyanin to potosystem I: modeling the electron transfer complex

We have used several docking algorithms (GRAMM, FTDOCK, DOT, AUTODOCK) to examine protein-protein interactions between plastocyanin (Pc)/photosystem I (PSI) in the electron transfer reaction. Because of the large size and complexity of this system, it is faster and easier to use computer simulations than conduct x-ray crystallography or nuclear magnetic resonance experiments. The main criterion for complex selection was the distance between the copper ion of Pc and the P700 chlorophyll special pair. Additionally, the unique tyrosine residue (Tyr(12)) of the hydrophobic docking surface of Prochlorothrix hollandica Pc yields a specific interaction with the lumenal surface of PSI, thus providing the second constraint for the complex. The structure that corresponded best to our criteria was obtained by the GRAMM algorithm. In this structure, the solvent-exposed histidine that coordinates copper in Pc is at the van der Waals distance from the pair of stacked tryptophans that separate the chlorophylls from the solvent, yielding the shortest possible metal-to-metal distance. The unique tyrosine on the surface of the Prochlorothrix Pc hydrophobic patch also participates in a hydrogen bond with the conserved Asn(633) of the PSI PsaB polypeptide (numbering from the Synechococcus elongatus crystal structure). Free energy calculations for complex formation with wild-type Pc, as well as the hydrophobic patch Tyr(12)Gly and Pro(14)Leu Pc mutants, were carried out using a molecular mechanics Poisson-Boltzman, surface area approach (MM/PBSA). The results are in reasonable agreement with our experimental studies, suggesting that the obtained structure can serve as an adequate model for P. hollandica Pc-PSI complex that can be extended for the study of other cyanobacterial Pc/PSI reaction pairs.