植物代谢速率与个体生物量关系研究进展

植物的各项生理生态功能（例如,呼吸、生长和繁殖）都与个体生物量成异速生长关系。West, Brown及Enquist基于分形网络结构理论所提出的WBE模型认为：植物的代谢（呼吸）速率正比于个体生物量的3/4次幂。然而,恒定的“3/4异速生长指数”与实测数据、植物生理生态学等研究之间存在矛盾,引发激烈的争论。论文分析了不同回归方法对代谢指数的影响,重点对植物代谢速率与个体生物量异速生长关系研究进展进行了综述,分析并得出了植物代谢指数在小个体时接近1.0,并随着生物量的增加而系统减小,且其密切依赖于氮含量的调控的结论。据此,提出了进一步深入研究植物代谢速率个体生物量关系需要解决的一些科学问题。     

7种木本植物的分支指数与代谢指数

West、Brown和Enquist提出的植物分形网络模型(简称WBE模型)认为: 植物的分支指数(1/a, 1/b)决定植物的代谢指数, 当分支指数1/a、1/b分别为理论值2.0、3.0时, 代谢速率与个体大小的3/4次幂成正比, 但是恒定的3/4代谢指数并不能全面地反映植物的代谢情况。基于分支指数的协同变化, Price、Enquist和Savage对WBE模型进行扩展, 提出植物分支参数协同变化模型(简称PES模型)。该文借助于PES模型分析了7种木本植物的分支指数和代谢指数。结果表明: 物种间叶面积与叶生物量呈异速生长关系, 基于叶面积得到的分支指数1/a和代谢指数θ在物种间无显著差异, 基于叶生物量得到的分支指数1/a、1/b和代谢指数θ在物种间均存在显著差异, 但基于叶面积和叶生物量分别拟合出的整体分支指数1/a、1/b和代谢指数θ与理论值均无显著差异, 且用叶面积作为代谢速率的替代指标比用叶生物量分析得出的代谢指数与理论值更接近。今后研究应当关注植物叶面积与叶生物量的异速生长关系对植物代谢速率及相关功能特性的影响。     

Branching and metabolic exponents in seven woody plants

West、Brown和Enquist提出的植物分形网络模型(简称WBE模型)认为: 植物的分支指数(1/a, 1/b)决定植物的代谢指数, 当分支指数1/a、1/b分别为理论值2.0、3.0时, 代谢速率与个体大小的3/4次幂成正比, 但是恒定的3/4代谢指数并不能全面地反映植物的代谢情况。基于分支指数的协同变化, Price、Enquist和Savage对WBE模型进行扩展, 提出植物分支参数协同变化模型(简称PES模型)。该文借助于PES模型分析了7种木本植物的分支指数和代谢指数。结果表明: 物种间叶面积与叶生物量呈异速生长关系, 基于叶面积得到的分支指数1/a和代谢指数θ在物种间无显著差异, 基于叶生物量得到的分支指数1/a、1/b和代谢指数θ在物种间均存在显著差异, 但基于叶面积和叶生物量分别拟合出的整体分支指数1/a、1/b和代谢指数θ与理论值均无显著差异, 且用叶面积作为代谢速率的替代指标比用叶生物量分析得出的代谢指数与理论值更接近。今后研究应当关注植物叶面积与叶生物量的异速生长关系对植物代谢速率及相关功能特性的影响。     

宏观生态过程的代谢调控研究进展

宏观（生态学）和微观（分子生物学）生命科学的交汇犹如两翼的联动将带动生命科学再次腾飞.综述了由宏观生态过程和代谢的个体大小依赖的定量规律为核心的代谢生态学相关研究进展.在综合分析最新动态和我们研究心得的基础上,建立了植物有效资源与耦合的光、水分和化学营养元素间关系的立方体模型,明确提出了生态过程（或代谢）速率是环境资源、现有生物量（反应器）和分子系统三要素相互作用结果的规律,并预测作为宏观生态过程与微观生物学的交汇点,代谢生态学的发展有可能带动生命科学的整合和进一步腾飞.     

温度与昆虫生长发育关系模型的发展与应用

昆虫作为变温动物,对温度变化更为敏感。研究温度变化对昆虫生长、发育的影响有重要理论和实践意义。目前已构建了多个描述温度与昆虫增长速率的关系模型,用于解释温度对昆虫发育速率的影响。这些模型大体可分为两类:没有热动力学基础的纯描述性模型和有热动力学基础的应用性模型。本文在对现有的有关温度变化与昆虫生长发育关系的11个模型进行评述的基础上,结合作者近年来的研究,重点介绍了迄今为止国际上最为合理的、用以反映温度对昆虫发育速率影响的Sharpe-Schoolfield-Ikemoto模型,并利用这些模型拟合了一组温发育速率数据用以展示这些模型的应用。     

沙柳丛生枝代谢指数的龄级效应

新陈代谢速率是植物最基本的生物学速率,与地表植被的水碳代谢过程密切相关.表征代谢速率及其替代指标(如叶生物量等)与个体大小间相关生长关系的代谢指数是生态学研究的一个热点,WBE模型论证的3/4恒定代谢指数最为经典,但也饱受争议.本研究以毛乌素沙地南缘沙柳为对象,检验了WBE模型的可用性,揭示代谢指数随丛生枝生长发育的变化规律.结果表明: 基于叶生物量和茎叶生物量估计的沙柳丛生枝代谢指数α为0.97,显著大于WBE模型的恒定指数3/4;分支半径指数1/a和分支长度指数1/b分别为2.67和3.83,均显著大于理论值2.0和3.0.分龄级估计的丛生枝分支半径指数和分支长度指数分别为2.64～3.24和2.86～4.30,各龄级代谢指数的估计值和计算值分别为1.01～1.29和0.94～1.13,龄级差异均不显著.斜率异质性检验表明,不同龄级的丛生枝共有代谢指数估计值1.08和计算值1.00、分支半径指数2.84和分支长度指数3.35,均显著大于理论值.在各龄级丛生枝共有代谢指数1.08下,代谢常数在y轴上的负向漂移幅度随龄级增加而显著增大.尽管枝龄未引起沙柳丛生枝代谢指数的显著变化,但在给定大小的枝条上,大龄枝较低龄枝的代谢活性下降明显.     

光周期对棉铃虫幼虫发育历期和蛹重的影响

在亚热带和温带地区,棉铃虫HelicoverpaarmigeraHubner以蛹滞育越冬,秋季低温和短光照是诱导滞育的主导因素[1]。对棉铃虫及其近缘种美洲棉铃虫H.zea（Boddie）、澳洲棉铃虫H.punctigera（Harbwick）、烟芽夜娥Heliothisvirescens（Fabricus）的研究表明,滞育蛹和发育蛹在外部形态、呼吸代谢、抗逆性、内部器官发育、生化成分、激素水平等方面均明显不同。由于它们滞育的诱导过程主要发生于幼虫期,故其滞育和非滞育个体的某些生理生态特性差异在幼虫期即有所体现。例如,棉铃虫两类个体的呼吸代谢速率在5龄幼虫期即有所差异,到6龄…     

环境类型和代谢表型对中华倒刺鲃群体行为的影响

鱼类个体因社会原因而聚集成群现象称作为鱼类群体行为,受到多种因素（如环境类型和能量代谢等）的影响。为考察代谢表型和环境类型对我国长江上游鲤科鱼类群体行为的影响,本研究以喜集群的中华倒刺鲃（Spinibarbus sinensis）为实验对象,在（26.1±0.1）℃水温条件下对该种鱼进行4种代谢表型[低标准代谢率/低代谢空间（低SMR/低AS）、低标准代谢率/高代谢空间（低SMR/高AS）、高标准代谢率/低代谢空间（高SMR/低AS）、高标准代谢率/高代谢空间（高SMR/高AS）]的分型并且在不同生态环境（无食物隐蔽场所、食物、食物隐蔽场所）条件下拍摄实验鱼的群体行为。结果发现：（1）中华倒刺鲃群体中的个体空间位置不受环境类型和代谢表型的影响;（2）中华倒刺鲃在空白环境（无食物隐蔽场所）和食物环境中的个体（群体）游泳速度和移动距离低于食物隐蔽场所环境,但前两种环境的个体游泳速度同步性高于食物隐蔽场所环境。（3）低SMR/低AS表型的个体空间位置的变异系数显著低于其它3种代谢表型;高SMR/高AS表型的最近邻距离以及与群体中间距离均大于低SMR/高AS和低SMR/低AS的两种代谢表型。然而,每种代谢表型在不同环境之间的最近邻距离均无差异。研究表明：虽然中华倒刺鲃群体中的个体空间位置不受环境类型和代谢表型影响,但不同代谢表型间的最近邻距离存在显著差异,暗示个体间的相互吸引力具有代谢表型依赖性;环境复杂性的增加可能不影响中华倒刺鲃的群体协调性。     

WBE 模型及其在生态学中的应用：研究概述

介绍了WBE模型,综述了该模型在生态学中的应用进展。WBE模型,以及以该模型为基础的MTE模型,假设生物体为自相似分形网络结构,提出代谢速率和个体大小之间存在3/4指数关系,分别预测了从个体到生物圈多个尺度上的生物属性之间的异速生长关系,而且部分得到了验证。WBE模型的应用涵盖了个体组织生物量、年生长率,种群密度和生态系统单位面积产量、能量流动率等多个方面;即使在生物圈大尺度上,WBE模型也可用来预测试验中无法直接测量的特征变量的属性,如全球碳储量的估算等。至今,关于WBE和MTE模型仍然存在各种褒贬争论,讨论焦点主要集中于模型建立的前提假设以及权度指数的预测。今后的研究工作应规范试验技术和方法,考虑物种多样性和环境等因素的影响,提出符合各类生物的模型结构体系,使其具有更广泛的应用性和预测性。     

叶色草蛉幼虫个体生长率模型

两个生长速率模型Ｇ＝δ（Ｉ－Ｃ）和Ｇ＝δ（ｌｎＩ－Ｃ）被广泛应用于对昆虫和其它动物的个体生长发育的模拟,在完成叶色草蛉幼虫个体发育实验的基础上,利用上述两个生长模型对其个体生长过程进行拟合,发现有些拟合相关性不显著,且参数值不符合其生物学意义,故提出：（１）在一定的环境条件下,当食饵充分满足时,昆虫（或其某一发育阶段）生长存在最大生长速率（Ｇｏ）;（２）考虑昆虫对摄入食物的利用效率（Ｂ）,昆虫的生