全球气候变暖影响植物-传粉者网络的研究进展

植物与传粉者间相互作用,构成了复杂的传粉网络。目前,以气候变化为主要特征的全球变暖对植物-传粉者网络的影响备受关注,概述了近年来这方面研究的几个主要热点问题及其进展,和相关研究方法。并在此基础上,提出了气温持续上升背景下,植物-传粉者网络未来的研究趋势。当前研究的主要热点问题有:(1)气候变暖使植物、传粉者的物候发生变化,并通过影响植物的开花时间和传粉者活动时间,导致两者在物候时间上的不同步。(2)气候变暖导致植物、传粉者的群落结构变化,促使其地理分布向更高纬度和更高海拔扩散,这可能潜在的导致两者空间分布的不匹配。(3)植物和传粉者通过增加或减少其丰富度来响应气候变暖,可能导致传粉网络结构特征发生变化。(4)面对气候变暖导致植物和传粉者间物候和地理分布错配所引发的互作改变、甚至解体,传粉网络可通过自身网络结构及快速进化来缓冲和适应。在今后研究中,以下几个问题值得探讨:1)气候变暖对植物-传粉者网络影响的大时空尺度变异模式。2)多因素协同作用对植物-传粉者网络的影响特征。3)全球气候变暖对植物、传粉者物候匹配性影响的机理。     

植物与传粉者相互作用的研究及其意义

生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和(蒋志刚等,1997),不仅体现在物种类别的多样性,而且体现在生态过程的复杂多样。认识生物多样性,特别是试图了解生物多样性的起源和形成机制,离不开生物与环境、生物与生物之间相互作用的研究。     

气候变暖对陆生植物的影响

温度是影响植物生长、发育和功能的重要环境因子,是调节许多陆地生态系统生物地球化学过程的关键因素之一.全球气候持续变暖直接或间接地对陆生植物产生不同程度的影响.本文从不同方面分析了植物对温度升高及其它生态环境因子变化交互作用下的生理生态适应机制,包括生态系统的土壤呼吸、植物的气体交换、水分关系、生物量和生产力的响应等方面的研究进展,并就未来开展陆生植物对气候变暖响应研究提出加强和改进的设想.     

了解生态网络需要监测植物与传粉者的相互作用

正植物与传粉者相互作用是我们绿色星球最重要的生态过程之一,因为绝大多数被子植物依赖动物帮助传递花粉,而后受精结实;同时,植物产生的花蜜花粉等营养物质作为传粉者的报偿。据Ollerton(2017)估计,全球传粉动物约有35万种,种类最多的是昆虫,还包含鸟类一千余种、蝙蝠二百余种和不能飞行的哺乳动物百余种。其中,鳞翅目(蝶和蛾)昆虫占所有传粉者种类的40%,有14万余种;其次是鞘翅目(甲虫类),占22%,约有7.7万种;膜翅目     

从合作的进化探讨植物与传粉者的相互作用

合作的进化为研究植物–传粉者相互关系提供了新的视角。植物与传粉者通过"报酬换服务"建立种间合作关系。这一合作关系从建立、维持到解体面临着3个关键问题:(1)在植物和传粉者不了解对方质量信息时,双方如何选择出最适伙伴,进而建立合作关系;(2)合作方如何限制欺骗策略(比如,盗蜜和欺骗性传粉)的扩散以维持合作关系;(3)什么过程可导致传粉合作关系的解体。植物与传粉者间信号博弈或筛选博弈可促进二者合作关系的建立。面对欺骗策略,传粉者和植物分别采用伙伴选择机制和防御机制加以应对。合作者与欺骗者的稳定共存也有助于植物–传粉者合作的维持。从合作转向对抗、转向新的伙伴和合作放弃3个过程可导致植物–传粉者的合作关系的解体。植物与传粉者合作关系的理论预期已经得到了部分实验结果支持,深化了我们对植物与传粉者合作过程中关键机制的理解。在今后的研究中,需要进一步探讨以下问题:(1)传粉者对植物信号诚实性的选择作用和植物对传粉者的筛选作用;(2)植物与传粉者各自应对欺骗策略的可能机制及其相对重要性;(3)合作者与欺骗者稳定共存的机制;(4)植物与传粉者合作系统对全球变化的响应。     

大连气候变暖及其对农业的影响

选取大连地区7个观测站1961—2007年历年月平均气温、最高气温、最低气温、≥0 ℃积温、≥10 ℃积温、<0 ℃负积温和无霜冻等指标,统计分析了近47年其变化特征,研究了大连地区热量资源对气候变暖的响应及其对农业生产的影响。结果表明: 月平均气温、最高气温、最低气温、≥0 ℃积温、≥10 ℃积温1988—2007年比1961—1987年的平均值明显增高(多),尤以最低气温增幅最大,冬季升温幅度大于夏季,大连地区气候变暖主要来自最低气温升高的贡献;<0 ℃负积温绝对值明显减少;初霜推后,终霜提前,无霜期日数增多;20世纪80年代后期大连气候明显变暖,尤其是21世纪初异常偏暖事件频发,热量资源增加,对冬季大棚蔬菜等设施农业的生产有利,病虫等越冬存活率上升,农业投入增加,气候变暖对大连地区农业影响是利弊并存。     

气候变暖对麦蚜的影响

麦蚜是体型小、生活周期短的变温动物,对环境温度尤其是高温的变化十分敏感。气候变暖导致的温度升高是影响麦蚜最直接和最重要的因子。本文综述了国内外有关气候变暖对麦蚜影响的野外观测、预测模型及模拟试验的研究进展。气候变暖将导致麦蚜的主要分布和为害区向高纬度地区转移;气候变暖增加了生长季的有效积温,导致麦蚜始见期、迁飞期、盛虫期等物候发生期提前;温度升高提高了麦蚜的越冬存活率,使温带地区春夏季种群数量增加;处于不同营养级的物种对温度变化的敏感性不尽相同,气候变暖可能影响麦类作物-麦蚜-天敌昆虫多营养级系统的种间互作。麦蚜的耐热性较差,气候变暖导致的高温幅度增加、持续时间延长、夜间最低温升高、极端高温幅度和频率增加等典型特征对其有深刻影响。高温的幅度、持续时间对麦蚜的存活和繁殖有显著的抑制作用;夜间变暖导致麦蚜存活线性下降,进一步恶化了日间高温对蚜虫的不利影响;极端高温事件的幅度和频率影响麦蚜的种群增长参数,不同种类麦蚜对极端高温事件的非对称响应改变了麦蚜种间的相对适合度、时间和空间上的群落结构和物种间的相对优势度。麦蚜可通过爬行和跌落等行为来缓解气候变暖造成的高温胁迫,在研究气候变暖对麦蚜影响的同时,应充分考虑麦蚜对气候变暖的适应和缓冲能力。如何人工模拟气候变暖趋势下温度的变化模式,精巧设计试验反映气候变暖主要特征,开展接近自然界变化的温度模式对麦蚜的影响和麦蚜对环境改变的适应性响应研究,将是未来该领域的主要研究方向。     

影响对叶榕及其传粉者繁殖的生态学因素

在西双版纳,分别统计了对叶榕(Ficus hispida)雌花期雌雄果的进蜂量和花后期雌雄果繁殖的多个特征值,以此来探讨自然条件下,影响对叶榕及其传粉榕小蜂(Ceratosolen solmsi marchali)繁殖的因素。结果表明:单果内有效进蜂数量是影响种子生产和传粉榕小蜂繁殖的首要因素,而雌花期进果的传粉榕小蜂并不是都能全部进入果腔传粉或产卵,大部分蜂还未进到果腔就被夹死在顶生苞片层的通道里,能进入雌果内传粉的榕小蜂为(2.72±2.04)只·果^-1,约占总进蜂量的52%;而在雄果里,能进入果腔的蜂量只有(2.08±1.65)只·果^-1,占35%左右。由于雌果内的雌花显著比雄果内的雌花多,结合单果进蜂量雌多雄少的格局,最终单果生产的种子数量 (1 891.63 ± 471.53)比传粉榕小蜂的数量 (367.20 ± 208.02) 多5倍有余。在雌果里,供给传粉的雌花数量与所生产的种子数量之间呈显著的正相关,而没有接受到花粉或不能正常受精的雌花数量与种子数量呈显著的负相关。雄果不仅生产花粉,也是传粉榕小蜂繁殖的场所,在相关于传粉榕小蜂自身繁殖力的因子中,传粉榕小蜂产卵制造的瘿花数量对其种群数量有最大的影响;影响次之的是发育过程中死亡的个体数量,它可降低30%左右的传粉榕小蜂数量;影响排在第三位的是寄主的雌花数量。此外,3类非传粉者的存在,单果内平均可减少30多只传粉小蜂。     

民勤荒漠区植物物候对气候变暖的响应

近几十年来,全球气候普遍变暖.那么,荒漠地区的气候是不是响应了全球气候的这种变化?在全球气候变化过程中,荒漠区植物物候又是如何响应这种气候变化的呢?显然,研究荒漠地区植物物候对气候变化的响应对于深入研究荒漠植物物候与气候因子的关系以及荒漠地区的植物保护都具有重要意义.运用位于中国西北典型荒漠地区的民勤沙生植物园1974～2007年42种中生、旱生植物的物候观测资料进行分析.结果表明:研究区1974年以来气温抬升幅度大于其他文献的研究报道,春季物候期提前幅度明显大于其他国家文献报道;在气温变暖的过程中,不同月份的气温变化与年平均气温的变化趋势并不完全对应,物候期发生当月的平均气温对该物候期的影响＞物候期发生上月平均气温＞年平均气温;研究区位于中国典型荒漠化地区,属于干旱荒漠气候,春季气温升高较其他地区更加明显,这就是当地春季物候期提前幅度相对较大的原因所在,也是当地以及中国西北沙区近几十年来沙尘暴天气增多和沙尘暴发生日期提前的原因.植物物候变化既是植物对气候变化的综合反应过程,又是植物适应气候变化的过程,尤其是荒漠植物.因此,物候研究将会成为今后气候学和植物生态学研究的一个重要内容.     

气候变暖对昆虫影响研究进展

"全球气候变化"已成为国内外最受关注的环境问题。气候变化中以温度升高为特征的气候变暖对变温动物昆虫自身及其所在的生物群落产生直接或间接影响。从研究内容与研究方法2个方面综述了气候变暖对昆虫影响研究的国内外进展。气候变暖导致昆虫发生期提前,地理分布向更高纬度和海拔地区扩散,低温适生种种群密度下降,高温适生种种群密度增加。气候变暖改变寄主植物—害虫—天敌的物候同步性和昆虫原有种间互作关系,影响植食性昆虫的寄主植物范围和取食为害程度。长期的气候变暖带来的强烈的选择性压力引起某些昆虫种群的基因组发生变异。以日均温升高、日最高气温升高和昼夜温差变化等为主要特征气候变暖对昆虫发育、繁殖及存活等生态学指标产生重要影响。研究方法上主要是利用野外直接观察法、回归预测模型、有效积温模型、CLIMEX和GIS等生态风险评估软件、生物化石比较技术、人工气候下生态试验、检测标记基因频率变化等方法来研究气候变暖对昆虫的影响。最后简要评述了已有研究的不足并指出未来的研究方向:(1)气候变暖情景下开展昆虫种间互作研究并拓展研究对象;(2)高温下昆虫适应性研究;(3)建立完善人工模拟气候下的实验方法;(4)构建昆虫有效生态机理模型。     

濒危植物柄扁桃的传粉者及其访花行为

对濒危植物柄扁桃(Amygdalus pedunculata)访花昆虫的种类、访花行为、访花频率和日活动规律进行了研究.结果表明:柄扁桃的访花昆虫有5目17科19属21种,其中传粉昆虫为3目11科13属15种,主要的传粉昆虫为黑颚条蜂(Anthophora melanognatha)、密林熊蜂(Bombus patagiatus)、大蜂虻(Bombylius major)、黄腿食蚜蝇(Syrphus ribesii)及红足隧蜂(Halictus rubicundus);主要传粉昆虫的日活动规律差异较大,活动高峰期彼此交错;黑颚条蜂具有体积大、携粉量大、小花停留时间短等特点,为柄扁桃传粉的效率最高,今后应加强其生物学、传粉生态学方面的研究.     

气候变暖可能对东北三省农业生态环境的影响及其对策

随着未来气候变暖,我国东北三省农业生态环境可能发生较大的变化,其变化趋势为,热量条件变好,作物生育期延长,冷害频率降低,积雪期缩短,湿润条件变差,干旱频率增大,蒸发量增加。未来气候变暖,若平均气温升高2℃,那时东北三省粮食产量可增加36%左右,农业地带将大幅度地向北推移,并且提出相应的农业对策。     

全球气候变暖对极小种群植物扣树生境适宜性的影响

极小种群植物扣树(Ilex kaushue S. Y. Hu)是分布于中国南方的特有树种,易受到气候变化的影响。为加强扣树的保护,有必要研究气候变暖背景下其生境适宜性范围的变化。通过对10种物种分布模型的预测精度进行对比,选择3种预测性能较好的物种分布模型(GBM、MaxEnt和RF)的平均值来评估气候变暖对扣树生境适宜性的影响。当前气候下扣树适宜生境区的预测结果表明,扣树的分布较为集中,最冷月最低温度(bio6)、降雨量季节性变化(bio15)和最干旱月降雨量(bio14)对模型贡献最大,说明扣树对温度和降水较为敏感。在未来气候情景下,扣树的生境适宜区呈现向北迁移的趋势,适宜分布范围存在不同程度的缩小;预测到2070年,随着温室气体排放增加,扣树的适生范围由RCP2.6情景下的92.70%缩小到RCP8.5情景下的51.52%,特别是在低纬度的海南省, 4种情景的平均适生生境缩减了93.67%。因此,在制定极小种群植物扣树的保护策略时应考虑气候变暖的影响。     

气候变暖对内蒙古地区小白杨物候的影响

基于1982—2006年内蒙古地区17个小白杨物候观测站的气温以及小白杨春季和秋季物候资料,对该区小白杨春季和秋季物候的变化趋势进行了研究,分析了物候期变化与气候变暖的关系,并利用逐步回归方法建立了小白杨始花期和落叶期变化的预估模型.结果表明：1982—2006年间,研究区气温呈增加趋势,该区小白杨春季物候呈提前趋势,秋季物候呈延后趋势;小白杨始花期与冬、春季气温呈负相关,主要影响因子为3—4月的平均气温;落叶期与秋季气温呈正相关,主要影响因子为8—10月的平均气温;根据气候变化国家评估报告,未来内蒙古地区春、秋季平均气温分别升高1.5 ℃～5.4 ℃和1.2 ℃～4.4 ℃,小白杨始花期将提前3.9～17.8 d,落叶期将延后3.0～12.4 d.     

气候变暖对我国鸟类分布的影响

研究了１０年来国内有关鸟类分布及越冬地变化的资料,结合我国近年来气候变暖的事实,初步探讨了气候变暖对我国鸟类可能产生的影响,并针对这些影响提出了一些保护对策。     

榕树及其传粉者研究综述

榕属植物（Ｆｉｃｕｓ）统称榕树,是热带森林中的一类关键种植物。榕树及其传粉者为协同进化的研究提供了丰富的实验材料,也是近年来国际上研究植物－昆虫相互作用的一个热点。本文对研究历史、植物、昆虫、传粉、产卵以及协同进化等方面的研究进展作了简要的介绍     

植物与传粉者物候错配效应研究进展

开花植物与传粉者之间稳定互惠模式的建立是维持互作双方种群适合度的关键。在全球变化的背景下,植物与传粉者对温度、融雪、人类活动等外界扰动的响应差异,易于引起两者关键物候期的不同步发生,由此可能减少传粉互作的重叠时间,改变相互作用的成本和收益,进而对两者的种群动态产生潜在的深远影响（即物候错配效应）。近年来国内外对植物花期与传粉者活动物候的错配研究主要集中在两方面：一是物候错配现象发生的原因及机制;二是这种物候错配带来的生态后果,尤其是对互惠双方种群动态的影响。但由于研究方法及数据获取等方面的局限性,物候错配研究仍存在一些薄弱环节,如物候匹配模式对环境变化的响应机制、传粉效率对错配效应的调节影响、物候数据获取的独立性等。本文综述了植物-传粉者物候错配效应的最新研究进展,并对未来的研究展望进行初步探讨,以期为物种多样性、动植物种群动态的合理预测等方面的研究提供有益的参考。     

气候变暖对陆地生态系统碳循环的影响

作为全球变化的主要表现之一,气候变暖对全球陆地生态系统碳循环的影响巨大,揭示这一作用对于精确理解碳循环的过程和相关政策的制定具有重要的指导意义。该文综述了此领域近十几年来的主要研究工作,总结了陆地生态系统碳循环对气候变暖响应的主要内部机制及其过程,简述了相关模型的发展及其主要应用,并指出以往研究中存在的主要问题以及未来研究的主要方向。在气候变暖条件下,陆地生态系统碳循环的变化主要体现在以下几个方面:1)低纬度地区生态系统NPP一般表现为降低,而在中高纬度地区通常表现为增加,而在全球尺度上表现为NPP增加;2)土壤呼吸作用增强,但经过一段时间后表现出一定的适应性;3)高纬度地区的生态系统植被碳库表现为增加趋势,低纬度地区生态系统植被碳库变化不大,或略微降低,在全球尺度上表现为植被碳库增加;4)地表凋落物的产量和分解速率增加;5)土壤有机碳分解加速,进而减少土壤碳储存,同时植被碳库向土壤碳库的流动增加从而增加土壤碳库,这两种作用在不同生态系统的比重不同,在全球尺度上表现为土壤碳库的减少;6)尽管不同生态系统表现各异,总体上全球陆地生态系统表现为一个弱碳源。生物物理模型、生物地理模型和生物地球化学模型陆续被开发出来用于研究工作,并取得了一定的成果,但是研究结果仍然存在很大的不确定性。在未来的数年甚至是数十年间,气候变暖与全球变化的其它表现间的协同影响将是下一步的研究重点,气候变暖和陆地生态系统间的双向反馈作用机制是进行更准确研究的理论基础,生态系统结构和功能对气候变化的适应性是准确理解和预测未来气候情景下陆地生态系统碳循环的前提。     

比较钝叶榕的三种传粉者及其传粉效率

钝叶榕 (Ficus curtipes)是雌雄同株,它除了依赖钝叶榕传粉榕小蜂Eupristina sp.传粉外,另外两种进入果内繁殖的杨氏榕树金小蜂Diaziella yangi 和Lipothymus sp.金小蜂也能有效地为它传粉,这3种小蜂同时产卵于雌花的子房内,在榕果内繁殖后代.通过控制性放蜂试验,比较研究钝叶榕3种传粉者的传粉效率,结果表明:自然状态下,3种小蜂在绝大多数榕果里只各进1头.在控制性放蜂试验中,3种小蜂的传粉效率均随着放入雌蜂数量的增加而增加,两种金小蜂的传粉效率有时比钝叶榕传粉榕小蜂的传粉效率还高.当钝叶榕传粉榕小蜂分别与两种金小蜂同时放入榕果内传粉时,其生产的种子数量居于或者是接近两种小蜂单独传粉时形成的种子数量,传粉效率没有显著增加.在比较3种小蜂单种分别放1头和2头的传粉效率时,增加单果放蜂数量,钝叶榕传粉榕小蜂和Lipothymus sp. 的平均传粉效率降低,但杨氏榕树金小蜂的平均传粉效率是增加的.对3种不同属传粉小蜂传粉效率的比较,可为研究榕-蜂互惠系统的互惠的起源提供依据.     

气候变暖对土壤动物群落结构的影响机制

目前全球处在平均气温变暖状况中,并且已经对全球范围内的生态系统带来了深远影响。土壤动物是陆地生态系统中最为丰富的生物组分之一,在环境指征和生物地球化学循环等方面起着重要的作用。研究表明,气候变暖对土壤动物群落结构具有影响,但对其影响机制缺乏系统总结。基于此,本文总结了近年来国内外的相关研究,指出气候变暖主要通过影响土壤动物的生长发育和生殖状况、生境环境条件、食源和食物网结构等方面,进而对土壤动物的群落结构产生影响。未来在研究区域上应更加关注气候变暖敏感区,研究方法上应进行长期的野外观测,探索新型获取土壤动物的方法并综合应用同位素和高通量测序等研究手段,在机理研究中应更加关注功能性状分析,研究内容上加强气候变暖对土壤动物生态功能影响的研究并综合考虑全球变化中其他因素的影响。