干旱半干旱区斑块状植被格局形成模拟研究进展

斑块状植被格局是世界上干旱半干旱区常见的景观类型,它们的形成、组成结构和演替过程研究,对于揭示区域生态系统变化的关键过程具有重要意义。鉴于基于地面调查和遥感技术的方法难以全面刻画斑块状植被格局的形成过程及机制,借助于模型模拟成为解决这一问题的有效方法。自20世纪90年代初至今,斑块状植被格局形成的连续和离散模拟研究不断涌现,然而,连续模拟侧重于植被格局形成的一般机理,缺乏与现实格局的对比和验证,离散模拟单元选择与规则制定等仍需不断研究。在简要回顾斑块状格局形成的反馈机制基础上,重点综述了斑块状植被格局形成的连续和离散模拟的最新研究进展,并指出了现有研究的不足。干旱半干旱区小尺度上植物和水的反馈作用决定了大尺度的斑块状植被格局,充分揭示植被-土壤水分相互作用机理是模型模拟研究的关键,放牧强度和降水格局等外部环境对干旱半干旱区斑块状植被格局特征具有重要影响。在未来研究中,应加强模型模拟结果与实际观测的植被格局比较和验证,重视局域环境条件、生态系统功能在模型中的表达,构建综合连续和离散模型各自优点的混合模型,注重斑块状植被格局形成过程中的标准子模型及模型开发和集成平台的研发,同时强调面向格局...     

鄂西南亚热带山地常绿落叶阔叶混交林物种多度分布格局

基于七姊妹山自然保护区内6 hm~2监测样地多度数据,通过累计经验分布曲线(ECDF)表征该样地内不同生活型功能群的物种-多度分布格局,并采用6种模型对各功能群不同取样尺度物种等级-多度曲线进行拟合并检验其拟合效果,分析多度格局与模型拟合在不同尺度间的差异,探讨其背后的生态学过程与机制。结果表明:(1)各尺度下落叶种比常绿种的物种数多,物种多样性指数更大,但个体数相对较少;不同功能群稀有种比例排序为:落叶种所有种常绿种。(2)6种模型中的断棍模型的拟合效果较差;中大尺度(50 m×50 m、100 m×100 m)上不同生活型树种多度分布能接受的模型较少,除大尺度的常绿树种外,拟合最优模型均为对数正态分布模型,大尺度的常绿树种拟合最优模型为中性模型;小尺度上(20 m×20 m)常绿树种的最优模型为对数正态分布模型,落叶树种最优模型为生态位优先模型,所有树种在小尺度最优模型为Zipf-Mandelbrot模型。研究认为,随着尺度逐渐扩大,中性过程较生态位过程对物种-多度格局的解释力度更大,落叶树种物种多度格局的形成机制较常绿树种更接近于样地所有树种物种-多度格局的形成机制。     

中国陆栖哺乳动物物种丰富度的地理格局及其与环境因子的关系

物种丰富度的大尺度地理格局及其成因是宏观生态学和生物地理学的中心议题之一。本文利用中国陆栖哺乳动物分布数据, 结合高分辨率的气候、地形、植被等环境信息, 探讨了中国陆栖哺乳动物及主要类群的物种丰富度格局及其影响因素。结果显示, 中国陆栖哺乳动物物种丰富度具有显著的纬度梯度格局, 总体上呈现出由低纬度向高纬度逐渐减少的趋势, 并与宏观地形具有良好的对应关系; 其中, 亚热带、热带西部山区的物种丰富度最高, 而东部平原地区、西北干旱区和青藏高原腹地则是丰富度的低值区。各主要类群的物种丰富度格局既有相似性, 又存在差异。最优线性模型的分析结果显示, 由归一化植被指数(NDVI)、生态系统类型数和气温年较差构成的回归模型对哺乳动物物种丰富度格局的解释率最高, 其中NDVI对模型解释率的贡献最大, 这表明中国陆栖哺乳动物物种丰富度的地理分异受多种环境因素的共同影响, 其中植被生产力起主导作用。各主要类群的最优线性模型显示, 影响物种丰富度格局的主要环境因子因类群而异, 这可能反映了各类群进化历史及生理适应的差异。     

物种多度格局研究进展

物种多度格局研究始于20世纪30年代,是种群生态学和群落生态学研究的起点。物种多度格局研究主要在两个水平上进行：1）初期研究主要集中于群落水平,希望在不同群落之间发现一个共同的整体格局来描述群落的组织结构。常用模型包括几何级数、对数级数、对数正态和断棍模型,不同模型代表了不同的生态学过程。2）目前转向重视物种水平,并以物种多度的区域分布规律及其生态学机制研究为主。物种分布区多度关系有正相关、无相关和负相关3种形式。局部多度高的物种一般趋于广布,而局部多度低的物种趋于受限分布。物种多度区域分布的生态位模型预测为单峰型,还经常会出现“热点地区”;而异质种群模型预测为双峰型。物种多度的区域分布主要由环境资源特性、物种生态位和扩散过程等因素决定。3）物种多度格局的时间变化与空间变异类似,代表了这些生态学过程的时间异质性。4）物种多度格局的尺度变化经常表现出自相似性,但该规律并非一直存在,因为生物多样性由不同尺度上的不同生态学过程决定。5）多度（稀有度）是物种保护的基本依据,而群落多度模型能够指示生态学和干扰过程变化对群落结构的影响。物种多度格局的模型手段仍需改进,机制研究尚不系统,应用研究亟待扩展,对于物种多度格局的深入理解将为揭示生物多样性分布机制和有效保护提供帮助。     

模拟植物多样性的大尺度分布：从气候和生产力推知的一种可能性（英文）

 鉴于全球植被/生物群区在现状气候条件下已经被很好地模拟并在未来气候变化情景下得到很好的预测,人们有必要和急需模拟大尺度（区域、洲际至全球）植物多样性的分布格局。陆地生物圈模型的发展（从生物地理模型和生物地球化学模型到动态和耦合的植被模型）,气候-生物多样性相互关系和生产力-生物多样性相互关系研究成果的增多,以及基于现有生物多样性调查的全球生物多样性理论和经验制图的进步,加大了模拟大尺度植物多样性格局的可能性。本文的目的是：综述当前气候-生物多样性相互关系和生产力-生物多样性相互关系的主要研究成果以及大尺度     

植被格局的分形模型：植被格局的分形特征

 目前植被格局研究存在一些问题,分形模型是解决这些问题的有力工具。选择从分枝到景观的各个等级层次上若干有代表性的研究实例进行介绍,给出了尺度、自相似性和分形维数在植被格局研究中的应用方法,说明了分形模型描述植被格局的实用性和优越性。在此基础上提出植被格局的分形机制,认为植被格局是具有自组织特征的分形体。最后对植被格局的分形模型进行了评价,提出研究中需要注意的若干问题以及未来的发展方向。     

植被格局的分形特征

目前植被格局研究存在一些问题,分形模型是解决这些问题的有力工具。选择从分枝到景观的各个等级层次上若干有代表性的研究实例进行介绍。给出了尺度,自相似性和分形维数在植被格局研究中的应用方法,说明了分形模型描述植被格局的实用性和优越性。在此基础上提出了植被格局的分形机制,认为植被格局是具有自组织特征的分形体。最后对植被格局的分形模型进行了评价,提出了研究中需要注意的若干问题以及未来的发展方向。     

干旱半干旱区坡面覆被格局的水土流失效应研究进展

植被恢复与建设是控制水土流失的重要措施.在干旱半干旱地区,植被在空间上的分布呈现离散特征,在坡面上形成的裸地-植被镶嵌和植被条带分布等覆被格局对水土流失过程具有重要影响.覆被格局与水土流失关系研究是景观生态学格局与过程研究的重要内容.从植被斑块、坡面覆被格局对水土流失的影响与耦合覆被格局与水土流失的手段和方法三个方面对国内外相关研究进行总结分析.从中发现,植被类型、层次结构和形态特征是植被斑块尺度上影响径流泥沙的关键因素;不同覆被类型的产流产沙特征与覆被格局的准确描述是研究覆被格局水土流失效应的重要基础;坡面覆被格局对水土流失的影响关键在于其改变了径流泥沙运移和汇集的连续性,应重点关注径流泥沙源汇区的连通性和空间分布在水土流失中的作用;以坡面的精确覆被制图为基础,建立基于水土流失过程的覆被格局指数和耦合格局信息的径流与侵蚀模型是定量研究覆被格局影响的有效手段.今后应加强以下研究:以动态系统的观点研究覆被格局的变化对水土流失的影响,系统理解覆被格局与水土流失之间的相互联系与反馈机制,探讨两者间动态关系随尺度变化的规律性并发展尺度上推方法;构建过程意义明确且简单实用的格局指数,将覆被格局与水土流失过程有机联系起来;发展覆被格局的动态信息与产流产沙过程相结合的水文模型,加强对格局与径流泥沙反馈系统的耦合,建立真正意义上的覆被格局-水土流失过程耦合模型.     

亚热带喀斯特地区不同地形植物群落物种多度分布格局

为探究亚热带喀斯特地区不同地形下植物群落物种多度分布格局,揭示不同地形下群落的物种多度格局形成的作用机制,丰富该地区植物群落构建理论,该文以贵州茂兰喀斯特地区山脊、槽谷、鞍部、洼地4种典型地形下植物群落的乔木层与灌木层为对象,统计物种多度,采用累计经验分布曲线(ECDF)表征多度分布格局,采取Wilcoxon秩和检验探究不同地形之间物种多度的差异性。采用不同生态学模型进行多度拟合,利用Kolmogorov-Smirnov(K-S)检验与赤池信息量准则(AIC)检验模型接受与拟合优度。结果表明:(1)不同地形下植物群落的个体数量与物种数存在差异,鞍部个体数最多,洼地的物种数最多,山脊的个体数、物种数均最少。(2)不同地形下植物群落的乔木层物种多度格局无显著差异,灌木层之间出现显著差异,山脊与鞍部、洼部,鞍部与槽谷、洼部都存在显著差异。(3)不同地形下乔木层物种多度对中性模型接受较好,其中山脊拟合最优,对生态位模型接受较差,仅山脊与鞍部通过两种生态位模型,拟合优度不及中性模型。灌木层对中性模型接受也较好,鞍部拟合最优,对生态位模型接受较差,仅洼地通过断棍模型。整体而言,乔木层比灌木层能更好地接受两种生态学模型,可能乔木层物种多度格局有更明显生态过程的印记,但不同地形下灌木层拟合优度差异更大,可能与灌木层物种对环境变化更剧烈有关。不同地形会引起群落构建不同程度的生态学过程,物种多度分布格局会逐渐适应地形。     

天童常绿阔叶林中常绿与落叶物种的物种多度分布格局

物种多度分布是对群落内不同物种多度情况的数量描述, 作为理解群落性质的基石, 其形成机制受到广泛关注。常绿与落叶物种是两类有着不同物候性状与生长策略的物种集合, 它们普遍共存于常绿阔叶林中。在天童20 ha常绿阔叶林动态监测样地内, 虽然常绿物种在物种多度和胸高断面积等指标上占有绝对优势, 但其在物种丰富度上却不及落叶物种。分析两者在常绿阔叶林中的物种多度分布特征, 能够为理解常绿阔叶林内物种多样性的维持机制提供一个全新的视角。为此, 我们基于天童样地的植被调查数据, 一方面利用累积经验分布函数对两类生活型植物的物种多度分布进行描述, 使用Kolmogorov-Smirnov检验(K-S检验)判断其差异性; 另一方面, 采用纯统计模型、生态位模型和中性理论模型对二者的物种多度分布曲线进行拟合, 并基于K-S检验的结果以及AIC值进行最优模型的筛选。结果显示: (1)常绿与落叶物种的物种多度分布曲线间并无显著差异。(2)在选用的3类模型中, 中性理论模型对于两类物种多度分布曲线的拟合效果都最好, 而生态位模型的拟合效果则一般。从上述结果可以看出, 尽管常绿与落叶物种在物种数量和多度等方面均存在差异, 但它们却有着近似的物种多度分布格局以及相近的多样性维持机制。然而, 鉴于模型拟合的结果只能作为理解群落多样性构建机制的必要非充分条件, 故而只能初步判定中性过程对于常绿与落叶物种的物种多样性格局影响更大, 却不能排除或衡量诸如生态位分化等其他过程在两类生活型多样性格局形成中的贡献。     

Pathogenic bacteria as vaccine vectors: teaching old bugs new tricks

As our scientific knowledge of bacteria grows, so does our ability to manipulate these bacteria to protect rather than infect mammalian hosts from a diverse group of diseases. The old axiom that the best way to protect from a disease is to get infected in the first place is not feasible in the face of the diverse group of pathogens that infect humans. Therefore, reprogramming bacteria to protect against diverse bacterial, viral, and parasitic diseases as well as cancer is a new reality in the field of vaccines.     

Gram negative shuttle BAC vector for heterologous expression of metagenomic libraries

Bacterial artificial chromosome (BAC) vectors enable stable cloning of large DNA fragments from single genomes or microbial assemblages. A novel shuttle BAC vector was constructed that permits replication of BAC clones in diverse Gram-negative species. The "Gram-negative shuttle BAC" vector (pGNS-BAC) uses the F replicon for stable single-copy replication in E. coli and the broad-host-range RK2 mini-replicon for high-copy replication in diverse Gram-negative bacteria. As with other BAC vectors containing the oriV origin, this vector is capable of an arabinose-inducible increase in plasmid copy number. Resistance to both gentamicin and chloramphenicol is encoded on pGNS-BAC, permitting selection for the plasmid in diverse bacterial species. The oriT from an IncP plasmid was cloned into pGNS-BAC to enable conjugal transfer, thereby allowing both electroporation and conjugation of pGNS-BAC DNA into bacterial hosts. A soil metagenomic library was constructed in pGNS-BAC-1 (the first version of the vector, lacking gentamicin resistance and oriT), and recombinant clones were demonstrated to replicate in diverse Gram-negative hosts, including Escherichia coli, Pseudomonas spp., Salmonella enterica, Serratia marcescens, Vibrio vulnificus and Enterobacter nimipressuralis. This shuttle BAC vector can be utilized to clone genomic DNA from diverse sources, and then transfer it into diverse Gram-negative bacterial species to facilitate heterologous expression of recombinant pathways.     

Partitioning average competition and extreme-genotype effects in genetically diverse infections

Competition between parasite genotypes in genetically diverse infections is widespread. However, experimental evidence on how genetic diversity influences total parasite load is variable. Here we use an additive partition equation to quantify the negative effect of inter-genotypic competition on total parasite load in diverse infections. Our approach controls for extreme-genotype effects, a process that can potentially neutralise, or even reverse, the negative effect of competition on total parasite load. A single extreme-genotype can have a disproportionate effect on total parasite load if it causes the highest parasite load in its single-infection, while increasing its performance in diverse relative to single infections. We show that in theory such disproportionate effects of extreme-genotypes can lead to a higher total parasite load in diverse infections than expected, even if competition reduces individual parasite performance on average. Controlling for the extreme-genotype effect is only possible if the competition effect on total parasite load is measured appropriately as the average difference between the realised number of each parasite genotype in mixed infections and the expected number based on single infection parasite loads. We apply this approach to sticklebacks that were experimentally infected with different trematode genotypes. On average, genetically diverse infections had lower parasite loads than expected from single-infection results. For the first time we demonstrate that competition between co-infecting genotypes per se caused the parasite load reduction, while extreme-genotype effects were not significant. We thus suggest that to correctly quantify the effect of competition alone on total parasite load in genetically diverse infections, the extreme-genotype effect has to be controlled for.     

横断山南段上新世的植被多样性与分布格局

横断山南段复杂的地形地貌和多样的气候环境造就了高度丰富的植被多样性。这种植被多样性的演化与形成是植物学、生态学等领域共同关注的科学问题, 而植物化石是回答这一科学问题的重要媒介。本文基于横断山南段的9个上新世化石植物群, 根据其植物组成和优势成分, 分析其所代表的植被类型, 总结了该地区上新世的植被多样性与空间分布, 并结合古环境研究资料, 探讨该地区植被多样性的兴起, 植被分布格局的形成, 及其与环境变迁之间的关联。结果显示, 横断山南段在上新世时期已经具有了多种植被类型, 包括亚热带常绿阔叶林、亚热带落叶阔叶林、硬叶常绿阔叶林、针阔叶混交林、灌丛草地等, 体现了丰富的植被多样性; 植被类型从南面的偏热性植被向北面的偏温性植被逐渐转变, 反映了当时随纬度变化的海拔梯度, 植被类型与分布呈现出与现在高度相似的格局。同时, 小范围内也具有适应于不同气候的植被类型, 反映了当地较大的海拔落差, 可能与高大山体的存在有着密切关联。我们推测, 横断山南段现在丰富的植被多样性和随纬度变化的植被面貌最晚在上新世就已基本形成, 但形成时间是否更早则需要更多、更老化石植物群的发现与研究。     

Diverse system stresses: common mechanisms of chromosome fragmentation

Chromosome fragmentation (C-Frag) is a newly identified MCD (mitotic cell death), distinct from apoptosis and MC (mitotic catastrophe). As different molecular mechanisms can induce C-Frag, we hypothesize that the general mechanism of its induction is a system response to cellular stress. A clear link between C-Frag and diverse system stresses generated from an array of molecular mechanisms is shown. Centrosome amplification, which is also linked to diverse mechanisms of stress, is shown to occur in association with C-Frag. This led to a new model showing that diverse stresses induce common, MCD. Specifically, different cellular stresses target the integral chromosomal machinery, leading to system instability and triggering of MCD by C-Frag. This model of stress-induced cell death is also applicable to other types of cell death. The current study solves the previously confusing relationship between the diverse molecular mechanisms of chromosome pulverization, suggesting that incomplete C-Frag could serve as the initial event responsible for forms of genome chaos including chromothripsis. In addition, multiple cell death types are shown to coexist with C-Frag and it is more dominant than apoptosis at lower drug concentrations. Together, this study suggests that cell death is a diverse group of highly heterogeneous events that are linked to stress-induced system instability and evolutionary potential.     

Adaptability of the semi‐invariant natural killer T‐cell receptor towards structurally diverse CD1d‐restricted ligands

The semi‐invariant natural killer (NK) T‐cell receptor (NKTcr) recognises structurally diverse glycolipid antigens presented by the monomorphic CD1d molecule. While the α‐chain of the NKTcr is invariant, the β‐chain is more diverse, but how this diversity enables the NKTcr to recognise diverse antigens, such as an α‐linked monosaccharide (α‐galactosylceramide and α‐galactosyldiacylglycerol) and the β‐linked trisaccharide (isoglobotriaosylceramide), is unclear. We demonstrate here that NKTcrs, which varied in their β‐chain usage, recognised diverse glycolipid antigens with a similar binding mode on CD1d. Nevertheless, the NKTcrs recognised distinct epitopic sites within these antigens, including α‐galactosylceramide, the structurally similar α‐galactosyldiacylglycerol and the very distinct isoglobotriaosylceramide. We also show that the relative roles of the CDR loops within the NKTcr β‐chain varied as a function of the antigen. Thus, while NKTcrs characteristically use a conserved docking mode, the NKTcr β‐chain allows these cells to recognise unique aspects of structurally diverse CD1d‐restricted ligands.     

贵州茂兰喀斯特的自然森林景观

茂兰位于贵州省东南部,这里有茂密原始的喀斯特森林,它的原生性与其完好的保护状态使之成为极其重要的自然资源,它有独特多样的喀斯特地貌,有种类繁多的动植物类型,这里林木苍翠,山水奇异,是科研与旅游的理想场所。     

Functional and Taxonomic Diversity of Stinging Wasps in Brazilian Atlantic Rainforest Areas

Vespoidea are the most functionally diverse superfamily of Hymenoptera. Ecological studies involving this family are primarily based on eusocial groups, including ants and social paper wasps. In the present study, we examine stinging wasp (Vespoidea) faunal diversity in the Atlantic Rain Forest, which is one of the most diverse and threatened ecosystems in the World. Three conservation areas were sampled employing a standardized sample protocol. Families and functional groups of Vespoidea were collected in each area, with the exception ants (Formicidae), and analyzed using diversity analyses, to generate taxonomic diversity and distinctness indices. Results indicated Pompilidae was the most diverse family, and the idiobiont parasitoid type was the most diverse functional group in the three study areas. Núcleo Picinguaba of the Parque Estadual da Serra do Mar was taxonomically and functionally the most diverse and species rich area. Parque Estadual Intervales showed the highest number of dominant species and diversity of koinobiont parasitoids, while the Rebio Sooretama exhibited a decrease in several diversity parameters.