基于GIS和Maxent模型的赤水河地区濒危植物桫椤生境适宜性评价

桫椤有"蕨类植物之王"赞誉,有"活化石"之称,曾是地球上最繁盛的植物,与恐龙同期。由于地质变迁和气候变化,目前只能在极少数的"避难所"才能寻其踪迹,而赤水河地区是当下桫椤种群较为集中分布的区域。所以,了解桫椤在赤水河地区的适生区分布,对于桫椤种质资源保护、桫椤种群的恢复重建具有重要意义。基于桫椤在赤水河流域的80个桫椤分布点位、20个样地信息和22个环境因子变量,借助ArcGIS运用Maxent模型软件预测了桫椤的潜在地理分布,综合环境因子变量贡献率、刀切法检验和土地利用现状变化对赤水河地区桫椤的生境适宜性进行评价分析,确定桫椤的生境适宜潜在地理分布区域和面积。研究表明：（1）Maxent模型的预测准确度极高,模型的预测结果为"极好";（2）最暖季的降水（39.65%）、温度日平均范围（18.21%）、温度季节性变化标准差（12.69%）和降水量季节性变异性系数（6.87%）是影响桫椤生长和分布的主导环境因子,累积贡献率达77.42%,可见桫椤在生长过程中对降水、温度的变化较为敏感;（3）模型预测高适生区主要集中在四川（泸州、宜宾、自贡）、重庆、贵州（遵义）,在空间上存在明显连续性,从高适生区到不适生区呈辐射状由中心向外围逐渐递减;虽桫椤高适生区面积高达49842 km²,但现状生境破碎化,人为干扰,人工植被较多等的影响会对桫椤种群造成不利影响。综上,赤水河地区桫椤适生生境面积大、连通性好,为本地区的桫椤提供了优质的生存环境,森林的人工抚育可促进桫椤种群的延续。     

中国桫椤科植物叶绿体trnL内含子和trnL-trnF基因间隔区序列的系统发育分析

运用对PCR产物直接测序和克隆后测序的方法测定了蚌壳蕨科1种和桫椤科11种(其中桫椤分别测定19株：小羽桫椤测定2株)植物的叶绿体trnL基因内含子和trnL-trnF基因间隔区序列。12种植物相应的长度介亍l004-l082之间,A T平均含量60．9％,G C平均含量39．1％。计算了不同种间以及种内不同个体间序列的碱基差别(转换值／颠换值)和Kimura遗传距离。序列数据经排列后分别进行最简约法、最大似然法和邻接法分析,结果显示：(1)白桫椤、海南白桫椤和大羽桫椤构成的分支最早和该科内其余植物组成的另一分支分歧,而后者又进一步分为刃个亚分支,分别和桫椤亚属、黑桫椤亚属对应,支持夏群的分类处理：(2)大桫椤～狭羽桫椤～毛轴桫椤～篦齿桫椤、多羽桫椤一白桫椤～海南白桫椤以及小羽桫椤一桫椤各自构成独立、自然的末端分支,再参照分支内植物间的遗传距蔼取值,建议将此3个末端分支依次归并为3种：大桫椤、白桫椤和桫椤;(3)白桫椤属在科内处于基部位置,桫椤属奇桫椤亚属和黑桫椤亚属为衍生分支,赞同Tryon关于桫椤科进化和囊群盖起源的假说。     

五指山热带雨林黑桫椤种群及其所在群落特征

黑桫椤(Alsophila podophylla)属国家二级保护植物.作者在海南岛五指山山地雨林和低地雨林分别设立样地对黑桫椤种群及其所在群落进行了调查,分析了热带雨林黑桫椤种群的年龄结构、空间分布格局、数量分布以及群落结构和物种多样性.结果表明,山地雨林和低地雨林中黑桫椤种群分别为稳定型种群和增长型种群,都是完全集群分布.低地雨林的黑桫椤平均密度是山地雨林的1.7倍.土壤pH值对黑桫椤种群密度有负的影响,全磷含量对其有正的影响.山地雨林林地土壤pH值大而全磷含量低,低地雨林刚好相反.土壤酸碱度和全磷含量的差异是导致两地黑桫椤数量差异的原因之一.pH值对黑桫椤平均密度的影响效应是全磷含量的2.5倍,说明pH值是影响黑桫椤种群密度的主要因素.黑桫椤所在群落垂直结构分为3个乔木亚层、2个灌木亚层及草本层.山地雨林黑桫椤所在群落的Simpson指数和Shannon-Wiener指数分别为0.957和5.305,均匀度为0.811;低地雨林黑桫椤所在群落的Simpson指数和Shannon-Wiener指数分别为0.937和5.484,均匀度为0.804.总之,五指山山地雨林和低地雨林的黑桫椤种群年龄结构、分布格局和数量分布都有一定差异,这些差异是由生境差异造成的.热带雨林黑桫椤所在群落结构复杂,物种多样性丰富.     

桫椤濒危原因的探讨

本文观察了西双版纳生境下桫椤(Alsophila spinulosa (Hook.) Tryon)生物学特性。桫椤濒危的可能原因是:1.桫椤孢子寿命短,难萌发。2.孢子—原叶体—孢子体的生活周期长,并且在丝状体、原叶体和幼孢子体阶段,无特殊结构去抵抗和忍耐一切不利环境因子的影响。3.孢子萌发、形成配子和胚胎建成等过程对生境条件的要求严格,因此桫椤的分布受到很大的限制。在现代气候条件下,桫椤只能在温暖、湿润的热带、亚热带林地生存下来。一旦桫椤生栖的森林遭到破坏,桫椤随之死亡。4.桫椤是木本植物,生殖周期很长,不利于生存发展。5.桫椤根很不发达,树干内部的输导系统也较原始,只能适应空气和土壤湿润的生境。6.桫椤被人为的掠夺式的砍伐。针对以上情况,提出了保护这一种质资源的措施。     

福建省永泰县青云山风景区刺桫椤调查

通过对永泰县青云山风景区刺桫椤数量、树高、胸径、冠幅、生长环境等的调查和对刺桫椤的生长更新与生境关系的分析,提出保护这一孑遗植物的有关措施。     

福建省永泰县青云山风景区刺桫椤调查

通过对永泰县青云山风景区刺桫椤数量,树高,胸径,冠幅,生长环境等的调查和对刺桫椤的生长更新与生境关系的分析,提出保护这一孓遗植物有关措施。     

基于群落种间关系的桫椤植物保护策略研究进展

桫椤科植物是古老的孑遗植物,现存的桫椤天然群落极为罕见,为了解桫椤(Alsophila spinulosa)及桫椤科(Cyatheaceae)植物在生物群落的中生存与保育状态研究现状,本文通过搜集国内外关于桫椤及桫椤科植物相关文献进行研究。桫椤科植物分布于高温潮湿、光斑直射的生境,常以斑块状分布于常绿阔叶林林缘。现阶段,桫椤科植物保护面临的主要问题是生态旅游、毁林开荒、环境污染、药材的违法采摘和挖掘等,这导致桫椤科植物的生境遭受干扰和破碎,桫椤科植株数量下降。对桫椤科植物的保护方式主要有就地保护、迁地保护,分子生物学技术在桫椤科植物繁育中应用逐渐增加。生物和非生物因素制约着桫椤科植物的分布和多样性,其中,生物因素特别是种间关系对桫椤植物的生长发育和分布有着重要影响,从种间关系的视角出发探讨桫椤科植物的保护或许不失为新时代桫椤科植物保护的有效方式。讨论了桫椤植科物相关的种间关系：桫椤科植物-微生物互作、桫椤科植物-其他植物互作、桫椤科植物-动物互作,探讨了桫椤科植物面临灭绝的因素以及近年来桫椤科植物相关的保护策略及成效,为桫椤科植物的有效利用和保护提供一定理论基础。     

重金属铅对3种蕨类植物孢子萌发和配子体发育的影响

研究了重金属铅对水蕨、中华桫椤和扇蕨孢子萌发及其对水蕨配子体发育的影响。结果表明：随着铅浓度的增加,水蕨、中华桫椤和扇蕨孢子的萌发率逐渐降低;在低于10^-4 mol·L^-1的环境中,水蕨孢子可以正常萌发;在低于10^-5 mol·L^-1的环境中,中华桫椤和扇蕨孢子能正常萌发;水蕨、中华桫椤和扇蕨的孢子都对铅具有一定的耐受性;铅对水蕨配子体的发育存在一定影响,铅使水蕨配子体呈不规则的心脏形,多发育为雄配子体;精子器凹陷入原叶体边缘;配子体细胞中叶绿体分布不均匀。本研究为铅污染土壤的植物修复筛选后备植物。     

黔北丹霞地貌桫椤群落优势种群生态位研究

为探讨黔北丹霞地貌桫椤群落优势种群在群落中的地位、对资源的利用状况以及种群间的相互关系,揭示该区植物群落的稳定性以及植物种群在特定环境下的生态适应性。对黔北丹霞地貌濒危植物桫椤群落进行样地调查,采用定量分析方法,用Levins、Shannon-wiener生态位宽度公式、Schoener生态位相似性比例等指数公式研究了桫椤群落中主要种群的生态位宽度、生态位相似比例以及生态位重叠。结果表明:(1)罗伞、杜茎山、桫椤生态位宽度较大,Shannon Wiener和Levins指数分别为7.6076、7.3449、6.9105和0.5314、0.5931、0.6515,表明它们广布于该群落内,对环境适应能力较强;(2)石岩枫和川桂生态位相似比例最大,Cih值为0.998 6;(3)裂叶榕与美脉琼楠生态位重叠最大,其值为0.3365;(4)生态位宽度较高的两个树种,其种间生态位相似比例值较高,生态位重叠也较大,但由于个别生态位宽度较大的物种本身的生物生态学特性不一定相同,对环境资源的要求不完全相同,导致其间的生态位重叠与相似系比例并不一定很高;(5)从生态位相似比例和生态位重叠分布格局来看,桫椤群落主要植物种群利用资源相似程度较高,生态位重叠较普遍,但主要集中在较低水平,表明群落内因利用相同资源或占有同一资源而产生的种间竞争并不激烈,均表明各种群对资源的共享趋势较为明显,显示桫椤群落相对稳定。     

珍稀濒危植物桫椤种群结构与动态研究

采用空间序列代替时间变化的方法,对7个地段中的桫椤种群大小结构进行分析,运用C、K、m^*、m^*/m和Iδ5种聚集度指标测定不同地段内桫椤种群的空间分布格局及其动态,并根据植株个体点位图,考察桫椤种群在不同取样尺度上的空间分布格局.结果表明,不同地段中的桫椤种群结构存在增长型、稳定型、成熟型和衰退型4种类型;不同地段中的桫椤种群空间分布格局有所差异,表现为集群分布或随机分布;在桫椤种群生长过程中,分布格局从集群型向随机型转变;种群扩散型指数Iδ随取样尺度的增大而减小.     

五指山黑桫椤(Alsophila podophylla)种群特征与森林立木密度和土壤的关系

研究了五指山黑桫椤(Alsophila podophylla)种群密度、高度和胸径等基本特征及种群与立木密度和土壤因子的关系.结果表明:山地雨林和低地雨林黑桫椤平均密度及立木平均密度各自差异极显著,黑桫椤平均高度和平均胸径各自差异不显著.低地雨林黑桫椤平均密度(0.12 ind·m-2)是山地雨林(0.06 ind·m-2)的2倍,后者的立木平均密度(0.467 ind·m-2)是前者(0.343 ind·m-2)的1.4倍,在一定海拔范围内,随海拔升高,黑桫椤种群密度逐渐减少,立木平均密度增大.山地雨林黑桫椤平均密度与平均高度正相关,黑桫椤种群趋于稳定;低地雨林中两者负相关,黑桫椤种群呈增长型,其相关关系都可用二项式方程拟合.山地雨林黑桫椤平均密度与立木平均密度负相关,低地雨林中两者正相关,相关关系可用一元线性方程拟合.山地雨林与低地雨林比较,土壤有机质、全氮、水含量和pH总体上表现为增大趋势,而全磷和全钾含量总体上表现为下降趋势;黑桫椤种群平均密度、高度和胸径与土壤pH、全磷含量和全钾含量关系密切,各自可用二元线性回归方程拟合;3个土壤因子对黑桫椤的作用大小是全钾含量＞pH＞全磷含量.可以根据以上模型指导黑桫椤保护、繁殖和栽培研究.     

涪陵磨盘沟桫椤种群格局的分形特征-信息维数

应用分形理论中的信息维数探讨了涪陵磨盘沟桫椤种群分布格局的分形特征.结果表明桫椤种群的分布格局具有分形特征,信息维数适用于涪陵磨盘沟桫椤种群分布格局分形特征的定量描述.6个不同植物群落中桫椤种群的信息维数大小依次为桫椤+毛叶木姜子(1.584)>桫椤+血桐-火炭木(0.947)>桫椤+盐肤木-腹水草(0.828)>桫椤+黄牛奶树(0.779)>桫椤+黄杞-南川楼梯草(0.635)>桫椤+白栎+异叶榕(0.535),这种差异反映了桫椤在各群落中更新状况的差异.集群型的信息维数比随机型的高,信息维数揭示了桫椤种群格局强度的尺度变化程度和表征了种群个体分布的非均匀性.     

孑遗植物桫椤内生真菌的多样性与群落组成

桫椤为木本蕨类,在世界范围内属于濒危的孑遗植物,关于桫椤内生真菌的研究还未见报道。本文基于形态学特征和DNA序列分析技术,探讨了桫椤内生真菌多样性和群落组成。研究发现,桫椤组织中蕴藏着丰富的真菌资源,内生真菌定殖率达到87.6%;从桫椤的234个生活组织块中,分离到内生真菌291株,被鉴定为64个分类单元;桫椤组织中常见真菌种类大约占内生真菌的60%,其中铺散内曼菌Nemania diffusa表现出明显的分布优势;内生真菌总体多样性指数达到3.53的较高水平,并且表现出叶轴>根部>羽片>叶柄>茎皮的分布规律;分析不同组织中内生真菌的相似性系数和聚类结果,发现桫椤的组织性质影响内生真菌的组成和分布;根据物种累积曲线,现有的研究样本中超过80%的内生真菌已经被分离到,研究结果能够反映桫椤内生真菌的多样性和群落组成。通过分析桫椤的叶柄凋落物中真菌定殖率、丰度、多样性、相似性和真菌种类等特征性数值,表明凋落的桫椤组织中真菌的分布特征已经发生了明显改变。     

孑遗植物桫椤内生真菌的多样性与群落组成（英文）

桫椤为木本蕨类,在世界范围内属于濒危的孑遗植物,关于桫椤内生真菌的研究还未见报道。本文基于形态学特征和DNA序列分析技术,探讨了桫椤内生真菌多样性和群落组成。研究发现,桫椤组织中蕴藏着丰富的真菌资源,内生真菌定殖率达到87.6%;从桫椤的234个生活组织块中,分离到内生真菌291株,被鉴定为64个分类单元;桫椤组织中常见真菌种类大约占内生真菌的60%,其中铺散内曼菌Nemania diffusa表现出明显的分布优势;内生真菌总体多样性指数达到3.53的较高水平,并且表现出叶轴根部羽片叶柄茎皮的分布规律;分析不同组织中内生真菌的相似性系数和聚类结果,发现桫椤的组织性质影响内生真菌的组成和分布;根据物种累积曲线,现有的研究样本中超过80%的内生真菌已经被分离到,研究结果能够反映桫椤内生真菌的多样性和群落组成。通过分析桫椤的叶柄凋落物中真菌定殖率、丰度、多样性、相似性和真菌种类等特征性数值,表明凋落的桫椤组织中真菌的分布特征已经发生了明显改变。     

画稿溪国家级自然保护区珍稀植物桫椤种群结构与更新

根据四川画稿溪国家级自然保护区桫椤(Alsophila spinulosa)种群分布特点,设立4个样地1个样带共44个样方(20 m×20 m),从种群密度、生命表和生境关联(草本层郁闭度和林分受干扰强度)等方面研究了保护区桫椤种群的结构特征。结果表明,每个桫椤种群样方的平均密度为0.088株/m2,幼苗密度为0.049株/m2;桫椤种群的死亡率和消失率曲线变化基本一致,发育过程中出现3个死亡高峰值,分别在第1龄级(H0.01 m)、第7龄级(3.90 m≤H4.80 m)和第10龄级(H≥6.60 m)阶段;种群生存率单调下降,累计死亡率单调上升,第7龄级以后,种群生存率小于1%;根据种群生存率函数Si、累计死亡率函数Fti、死亡密度函数fti和危险率函数λti4个生存函数曲线表明,画稿溪桫椤种群具有前期锐减、中期稳定、后期衰退的特点。桫椤各龄级阶段密度与草本层郁闭度均无显著相关(p≥0.18),然而桫椤幼苗(第1龄级)以上的个体密度、第7龄级密度与干扰度之间呈显著负相关(p0.05)。综合分析表明,画稿溪桫椤种群具有一定的自然更新能力,但人为活动的干扰可能是限制桫椤种群的因素之一。     

涪陵磨盘沟自然保护区桫椤种群分布格局的分形特征

利用分形理论中的计盒维数探讨了重庆市涪陵磨盘沟桫椤种群的分形特征。结果表明,桫椤种群的分布格局具有分形特征。桫椤种群在不同海拔高度分布格局的计盒维数各不相同,与生境密切相关。在6个不同植物群落中,桫椤种群的计盒维数大小依次为黄牛奶树淡竹叶>黄杞水麻>盐肤木腹水草>血桐芒>白栎扁穗莎草>毛叶木姜子火炭木。计盒维数定量地反映了该自然保护区桫椤种群占据生态空间的能力,随机型的桫椤种群对空间占有能力比聚集型的低。     

一个种还是多个种? 简化基因组及其形态学证据揭示中国白桫椤植物的物种多样性分化

物种是生物多样性的基本单元, 生殖隔离被认为是物种形成的关键; 然而物种并不是静止的而是处于不断的分化演变之中, 已经稳定成型但尚未到达分化后期的物种可能存在不完全的生殖隔离。对于物种的认识不能单从某一侧面或局部特征来界定, 而应通过“整合物种概念”来确定物种地位。Flora of China记载了中国产白桫椤属(Sphaeropteris) 2种, 即白桫椤(S. brunoniana)和笔筒树(S. lepifera), 并认为原产中国海南的海南白桫椤(S. hainanensis)和白桫椤为同一物种而将其并入白桫椤; 但海南白桫椤在形态上已出现了分化。为探讨白桫椤及其近缘物种的亲缘关系和物种多样性分化的情况, 本文采集到9个居群共21个样本, 通过GBS简化基因组测序技术获得单核苷酸变异位点(SNP), 进行系统发育树的构建和主成分及遗传结构的分析, 并结合叶片数量性状的统计分析和孢子形态的观察测量。结果表明, 海南白桫椤不仅与云南产白桫椤的基因型不同, 且在叶片特征和孢子纹饰上有明显差异; 但两个居群的生殖隔离较弱, 在广西沿海地区形成杂交产物, 其叶片特征为亲本的中间类型。因此, 我们认为海南白桫椤是由于地理隔离而形成的一个处在分化路上的物种, 建议恢复其物种地位; 广西产白桫椤为自然杂交群体, 应另处理为独立的自然杂交分类群——广西白桫椤(S. brunoniana × hainanensis)。     

濒危植物桫椤个体生态场的研究

通过构建桫椤(Alsophila spinulosa)个体生态场模型,对福建瓜溪桫椤自然保护区内不同地段的桫椤个体生态场特性进行了分析讨论.研究结果显示,8个不同地段的桫椤种群平均个体生态势最大值大小次序为Q5>Q6>Q4>Q3>Q8>Q7>Q2>Q1,个体小的桫椤个体生态势小,个体大的生态势则大;不同地段桫椤种群平均个体生态势的消减形式都近似于Gaussian分布;生态场有效作用距离从0.058～8.475 m不等,作用范围在0.0036～381.307 m2,大小次序为Q5>Q6>Q4>Q3>Q8>Q7>Q2>Q1.     

桫椤生态系统的土壤呼吸特征

桫椤植物最早出现于中生代的晚三叠纪或早侏罗纪,现存的桫椤林是一种非常典型的孓遗陆地生态系统.对桫椤生态系统土壤呼吸特征研究表明,6月份桫椤纯林的土壤呼吸速率很小,去除凋落物和保留凋落物的土壤呼吸速率分别为0.87、0.89μmol · m-2 · s-1,两种处理无显著差异(P>0.05).由于其它生物的入侵,在保护区桫椤林中出现了多种混交的森林类型,比较典型的是毛竹、落叶阔叶林、常绿阔叶林作为桫椤纯林的入侵种与其形成的3种生态系统类型,根据测定的结果,表明这3种生态系统类型的林地土壤呼吸速率均大于桫椤纯林,平均值分别为2.95、2.06、1.33μmol · m-2· s-1,经统计分析,发现它们与桫椤纯林有显著的差异(P<0.001).凋落物对这3种类型的影响表现为,毛竹桫椤混交林、常绿阔叶桫椤混交林差异显著(P<0.001),落叶阔叶和桫椤混交林差异不明显(P>0.05 );在较短时间尺度上对4种森林类型的日动态分析,均表现为一致的平稳状态.在土壤温度和湿度变化较小的情况下,两种处理5cm土壤温度和湿度均与土壤呼吸无明显相关性.     

中国产桫椤类配子体在不同基质胁迫下的形态畸变多样性研究

为了明确土壤污染对中国产桫椤科植物的生殖影响,以探讨中国桫椤类乃至其他濒危蕨类濒危的内在原因。该研究以中国产9种桫椤植物为材料,采用各植物原产地地表土壤培养孢子至配子体成熟,全程比较观察配子体畸变类型,统计畸变率;并分别取3个属的代表种笔筒树、大叶黑桫椤和中华桫椤的孢子,以MS培养基为对照,分别用5mg·kg^-1Pb^2+和1mg·kg^-1Cd^2+单因素胁迫培养配子体,比较观察各组的配子体形态畸变类型,统计畸变率。结果表明:(1)中国产桫椤类9种植物配子体培养过程中共出现17种形态畸变类型,其中4种为分化畸变,7种为假根畸变,4种为细胞畸变,2种为性器畸变。(2)不同培养基——对照组(MS培养基)、原产地土壤、Cd^2+胁迫、Pb^2+胁迫对中国产桫椤科9种植物配子体的平均畸变比例分别是2.28%、12.61%、31.58%和33.58%。(3)9种桫椤的配子体畸变类型及其畸变率均与培养基的胁迫程度呈正相关关系,其配子体发育都受到了产地土壤污染的严重伤害。(4)3种桫椤属植物配子体对土壤环境胁迫的耐受力强弱为黑桫椤属>白桫椤属>桫椤属。(5)桫椤科配子体的形态畸变多样性与胁迫条件之间具有稳定的对应关系。