微生物物种多样性、群落构建与功能性状研究进展

微生物主要包括细菌、真菌、古菌、病毒等类群, 是地球上出现时间最早、分布最广泛、个体数量最多, 以及物种和基因多样性十分丰富的生物类群。为了适应各种生境, 微生物衍生出腐生、寄生、共生等多样的生存策略, 在生物地球化学循环、生态系统演替与稳定性、环境修复以及人类健康等方面发挥着重要作用。传统的微生物监测方法限制了我们对微生物多样性的认知; 但是, 近年来高通量测序技术和生物信息学的发展极大推动了微生物多样性的研究进展。本文概述了近年来在微生物多样性分布格局与维持、群落构建以及功能属性多样性的最新进展; 总结分析了细菌、古菌、真菌的多样性纬度分布格局及其驱动因子, 选择、扩散、成种、漂变等过程对细菌、古菌、真菌的群落构建的贡献, 以及细菌和真菌的形态、生理生化、生长繁殖、扩散、基因组等功能性状的多样性; 提出了未来微生物多样性研究的重要领域: 环境宏真菌组研究, 微生物多样性与生态系统多功能性的关系研究, 以及微生物互作网络的生态功能研究。     

国内植物数量生态学研究概况

本世纪五十年代起,大量数学分析方法开始引入植物生态学研究领域。六十年代以后,由于电子计算机技术的迅速发展,复杂的数学模型不断克服了实际应用的困难,逐渐形成数量生态学的理论和方法,并且引起了国内外广泛的重视。 国内植物数量生态学研究始于七十年代后期,虽然起步较晚,但短短几年时间内,在数量分类、格局分析、群落演替以及生态资源评价等领域开展了大量的工作,取得了可喜的成绩。1986年5月,在武汉召开的全国第一届数理生态学及其应用学术讨论会上,来自国内植物生态学界的代表交流了近年来植物数量生态学方面的成果,探讨了适合我国特…     

植物功能性状研究进展

植物功能性状是指植物体具有的与其定植、存活、生长和死亡紧密相关的一系列核心植物属性,且这些属性能够显著影响生态系统功能,并能够反映植被对环境变化的响应.越来越多的研究表明,相比大多数基于植物分类和数量的研究,植物功能性状在种群、群落和生态系统尺度上,都已成为解决重要生态学问题的可靠途径.本文回顾了植物功能性状研究的发展历程,总结了近10年来基于植物功能性状研究的前沿科学问题,包括功能性状的全球分布格局和内在关联,沿环境梯度的变化规律,功能多样性的定义及应用,与群落物种共存机制和群落动态变化的关系,与系统发育的关系,对生态系统功能的影响以及对各类干扰的影响和响应.尽管功能性状研究已经延伸到生态学领域的各个方面,有力推动了各个前沿科学问题的研究发展,仍然有很多值得关注和着重研究的方向.本文也对未来基于植物功能性状的研究,从性状测量和选取、研究方法以及研究方向上提出了展望,并指出,在当前全球气候变化背景下,功能性状也可应用于指导生物多样性保护和生态系统管理政策的制定.     

演替过程中植物功能性状研究进展

植物功能性状是植物在漫长的进化和发展过程中与环境相互作用形成的属性, 与演替有紧密的关系。文章从植物在定居、植物聚集和群落演替过程中的功能性状变化, 以及在群落演替过程中功能性与环境因子相互作用机理等方面进行综述, 探讨植物功能性状与群落演替内在的相关性和规律性, 指出群落演替过程中植物功能性状研究的可能发展方向。     

科尔沁沙地植被恢复系列上群落演替与物种多样性的恢复动态

通过对科尔沁沙地植被恢复系列上不同阶段的群落取样,研究了植被恢复过程中群落物种组成、物种多样性的变化过程.在演替时间分别为1年、3年、5年、12年、20年和30年的群落中,物种丰富度分别为7、11、17、14、28和30种,而物种多样性指数分别为1.458 8、2.610 0、3.108 4、1.696 8、3.738 6、3.639 6.在生活型结构上,一年生植物的种类数量占绝对优势,但随着演替进展,多年生植物的种类数量增加且单种植物的优势度超过了一年生植物,表明多年生植物在群落功能维持中占据重要地位.随演替进展,来自不同科属的植物增加.藜科植物在演替过程中种类数量较为稳定,特别是在演替早期藜科植物占有很高的优势度.禾本科种类随演替进展不断增加,且在群落中的优势度逐渐上升.总体上,随演替进展群落种类组成与物种多样性增加,群落生态优势度下降,而均匀度增加,群落趋向稳定.     

子午岭植被自然演替中植物多样性变化及其与土壤理化性质的关系

在野外样方调查和室内实验分析的基础上,采用相关性分析和多元逐步回归方法,分析了黄土高原子午岭地区不同演替阶段群落物种多样性、土壤理化特性以及二者的相互关系.结果表明:群落物种多样性随演替进展呈增长趋势,但其增长并非完全线性,主要表现为草本群落演替阶段物种多样性指数高于灌木演替阶段.0~20 cm和20~40 cm土层土壤的全氮、有效氮和有机质等土壤养分指标随着植被演替不断增大.在演替过程中,土壤含水量变化虽有波动,但总体上升,土壤容重波动下降,说明演替过程中土壤环境在不断得到改善.40~60 cm土层土壤理化性质变化未表现出一定规律,说明其与植被演替没有必然联系.物种多样性指数与土壤因子的相关性分析表明,群落演替过程中物种多样性变化与土壤因子存在一定相关性,其中0~20 cm土层土壤的全氮和有机质与物种的多样性指数呈显著正相关.随着土层加深,物种多样性对土壤理化性质影响表现出减弱趋势.     

用于全球变化研究的中国植物功能型划分

 植物功能型(Plant functional types, PFTs)作为沟通植物的结构和功能与生态系统属性的桥梁,随着全球变化与植被的关系研究的深入而受到广泛重视。植物功能型的划分依赖于研究的背景、尺度和要解决的问题。为了区域尺度全球变化研究的需要,该文提出了一个基于植物关键特征的植物功能型划分方法。该方法首先选择了6项植物特征,包括3项冠层特征：木本-草本、常绿-落叶和针叶-阔叶,以及3项生理特征：光合途径(C3 / C4)、植物的水分需求和热量需求,作为划分植物功能型的关键特征;然后,先根据植物冠层特征划分得到5个基本类型,再根据水分和热量条件进行详细划分,得到29种备选类型;需要时,再根据研究目的从这29种备选类型中选择所需类型。根据这个方法,在充分考虑了我国季风气候条件下特有的水热配置和高海拔环境对植物的形态和功能特征影响的基础上,从备选类型中选择了一套适合中国气候和植被特征的植物功能型体系。这套体系包括18类植物功能型,其中含7类‘树’功能型、6类‘灌木’功能型和5类‘草’功能型,另根据需要设置2类‘裸地’功能型。并且根据植物的生理生态特征和中国植被的地理分布确定了用于限制植物功能型分布的气候因子,这些气候因子包括绝对最低温度、最暖月平均温度、有效积温、年最热月平均温和最冷月平均温之差、湿润指数、年均降水量。应用表明,这套植物功能型可用于模拟我国植被在当前气候条件下的分布。该研究为发展适于我国的植被模型和区域气候模型、评估全球变化对我国植被的影响及植被变化对气候的反馈作用提供依据与参数。     

城市化对动物的影响: 从群落到个体

城市化是全球变化的重要事件之一。城市化导致环境快速变化, 加速了城市生物的进化过程, 重塑了群落结构和种间互作关系。本文从群落、种群、个体3个水平综述了城市化对动物的影响, 总结了研究的热点和不足, 并对相关研究领域提出展望。目前相关研究主要以不透水面积比例或者城郊梯度来反映城市化水平, 以空间代替时间, 对比研究城市化下动物群落的物种组成和多样性, 动物种群的数量和遗传结构, 动物的性状、物候和行为等方面的变化。研究多集中在描述性对比分析, 深入的机制研究以及实用性的应用研究还相对缺乏。因此, 今后研究应该结合现象观察, 利用控制实验寻找城市化中影响不同动物的关键因子, 并利用分子手段探讨城市动物进化的分子遗传基础; 特别关注城市中灰色栖息地的适应物种, 它们往往与人类、宠物和食物等相关, 对其进行研究有助于预测城市化对动物甚至人类健康的影响; 由于复杂的种间互作网络在一定程度上可缓冲动物数量变化和行为改变对传粉、种子扩散、害虫防治等生态服务功能的影响, 因此应加强研究城市化对群落中多营养级网络的影响; 最终将动物多样性研究以及遗传结构等基础研究推广到城市生态规划与修复等应用方面。     

生态学中的点格局研究概况及其在国内的应用

点格局分析是研究生态学格局的工具之一,近年来在生态学中的应用越来越多。为深入了解点格局分析方法在国内的研究与应用情况,以所总结的研究进展、一般步骤和基本要点为背景,分析评述了1996—2015年期间以点格局为主题的国内中文核心期刊文献。结果表明,在国内生态学格局研究中,应用研究占据主导地位,研究对象广泛,包括以树木为主的乔、灌、草等不同生活型的植物,甚至包括景观;基础研究,包括概括性统计量、零模型与点过程模型等方面,以及专用软件工具包的开发等研究薄弱。在应用中存在一定问题,主要表现为:概括性统计量使用单一,且以Ripley的K-函数及其变形为主;零模型(或点过程模型)是科学问题的统计表达,但是有一半以上的研究未明确给出零模型。建议在未来应用研究中重视多种统计量的组合使用和原假设的建立,在探讨热带、亚热带森林等具有复杂空间结构系统的多样性格局时,考虑对象的不同世代和系统的不同垂直层次,并加强多变量或三维概括性统计量的开发、点格局分析方法与动态过程模型的结合研究等工作。     

生态学的多样性指数:功能与系统发育

生物多样性是生态学的核心问题。传统的多样性指数仅包含物种数和相对多度的信息,这类基于分类学的多样性指数并不能很好地帮助理解群落构建和生态系统功能。不同物种对群落构建和生态系统功能所起到的作用类型和贡献也不完全相同,且物种在生态过程中的作用和贡献往往与性状密切相关,因此功能多样性已经成为反映物种群落构建、干扰以及环境因素对群落影响的重要指标。同时,由于亲缘关系相近的物种往往具有相似的性状,系统发育多样性也可以作为功能多样性的一个替代。功能多样性和系统发育多样性各自具有优缺点,但二者均比分类多样性更能揭示群落和生态系统的构建、维持与功能。     

川西北高寒草甸蚁丘植物群落演替：种类组成与物种多样性

蚂蚁通过构建蚁丘,提高了群落生境异质性,影响群落物种组成,甚至生态系统结构和功能。我们在川西北典型高寒草甸调查了平地（非蚁丘,即距离蚁丘4～5m的草地）和不同大小广布弓背蚁（Cam-ponotus herculeanus）蚁丘（小蚁丘、中蚁丘和大蚁丘3种,平均面积大小分别为309．45cm^2、948．45cm^2、2124．90cm^2）上的植物种类组成、物种多样性,以及每个物种的高度,盖度和多度,在此基础上分析了蚁丘植物群落演替进程中的优势种变迁及其机制。调查发现,与平地相比,天气晴朗条件下蚁丘的土壤温度在白天较高,而在夜晚较低,日变化的波动性较大;蚁丘中心的相对湿度低于边缘,更低于平地。群落结构分析表明,不同大小蚁丘之间植物物种丰富度和多样性差异不显著,但是优势种变化明显。随蚁丘增大,钩状嵩草（Kobresia uncinoides）的群落地位（重要值）逐渐上升,小、中、大蚁丘上的次优种分别为拉拉藤（Galium aparine）、羊茅（Festuca ovina）、垂穗披碱草（Elymus nutans）。蚁丘上禾草类优势度显著高于平地,而杂草类优势度则显著低于平地。平地上菊科（Compositae）和毛莨科（Ranunculaceae）植物占优势,蚁丘上莎草科（Cyperaceae）和禾本科（Gramineae）植物占优势。文中还讨论了蚁丘植物群落演替的可能机制,以及蚁丘对整个草甸群落组成和动态的潜在意义。     

木林子高山矮曲林群落结构与物种多样性

为加强木林子高山矮曲林的保护,采用样地调查法,对其群落基本结构和物种多样性进行了分析。结果表明,矮曲林中共有木本植物19科31属53种,青冈(Quercus glauca)是群落的优势种,壳斗科(Fagaceae)和杜鹃花科(Ericaceae)是矮曲林群落的优势科。群落的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数分别为1.411、0.559和0.522,受环境影响,矮曲林群落多样性水平较低,多数植物在演替中被环境淘汰。该群落区系起源古老,深受热带区系的影响,具有温带区系的性质,表现出明显的亚热带到温带过渡的特性。在群落中,整体径级结构呈倒“J”型分布,自然更新良好,优势种青冈的径级结构与群落整体相似,在演替过程中占据优势地位。这为木林子高山矮曲林的保护和科学管理以及后期建设提供理论依据。     

Cover distributions of vascular plants in relation to soil chemistry and soil depth in a granite rock ecosystem

The variability in the cover distribution of vascular plants, accounted for by soil chemical properties and soil depth, on a granite slope with shallow autochtonous soil in southeast Sweden was evaluated using multivariate statistical regression and graphical methods. Soil acidity and soil depth were, to an often high degree, able to account for the variability in the distributions of the ca. 30 most frequent species, including Rumex acetosella, Vincetoxicum hirundinaria, Filipendula vulgaris, Satureja acinos, Geranium columbinum, Silene rupestris, and Arenaria serpyllifolia. The best expression of soil acidity was pH-KCl, though exchangeable Ca and Al were also important measures of the soil-plant relationships. The Ca:Al ratio was inferior in this respect. Also exchangeable or acid soluble phosphate was significantly related to the distribution of several species, whereas soil organic matter content was almost unrelated.     

云南哀牢山退化常绿阔叶林乔木多样性和生物量的恢复

为了探究退化森林的树种组成变化和生物量储量的恢复规律,该研究选取云南哀牢山不同演替阶段的常绿阔叶林为对象,比较了不同演替阶段森林群落结构、树种多样性和生物量变化。结果表明,从演替早期到演替末期,乔木的科数先减少后增多,属数和种数则逐渐增加;Margalef丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数随演替进程均呈增加的趋势;乔木生物量储量随演替进程逐渐升高,演替早期和演替中期的生物量分别为演替末期生物量的9.87%和65.98%;群落水平的树种多样性指数与总生物量呈显著正相关关系(P<0.05)。树木的生长和树种多样性的提高是影响群落乔木生物量储量递增的因素,且哀牢山处于湿冷的气候条件,退化森林植被的恢复相对比较缓慢。     

植物功能型及其生态学意义

植物功能型是近年来在全球变化研究中引入的一个新的生态学术语,综 植物功能型概念的由来、划分植物及其生态学意义,用系统生物学的理论与方法理解植物功能型,并指出了植物功能型在全球变化研究中的意义。     

广州闽楠-樟人工混交林物种组成与多样性研究

为了解人工混交林群落结构特征和物种多样性关系,对广州龙眼洞林场内闽楠(Phoebebournei)-樟(Cinnamomum camphora)人工混交林进行群落结构分析。结果表明, 0.37 hm2样地内共有128种植物9 563株,隶属于57科99属;其中乔木35种,灌木61种,草本98种。在乔木层中,重要值排名前5的植物分别是山乌桕(Triadica cochinchinensis)(33.86%)、闽楠(17.24%)、樟(12.96%)、三桠苦(Melicopepteleifolia)(7.92%)和山苍子(Litseapungens)(3.70%);灌木层以茜草科(Rubiaceae)植物为主;草本层以禾本科(Poaceae)植物为主。乔木层、灌木层和草本层的Shannon-Wiener指数分别为1.230、1.708和1.754,Simpson指数分别为0.635、0.680和0.707,表明该人工混交林下草本物种丰富。非度量多维尺度分析(NMDS)表明,不同样方的物种组成相似性并不一致,部分样方含有偶见种。群落的径级结构呈倒“J”型,其中11.64%为幼苗,苗木占比6....     

The survival strategy of the alpine endemic <Emphasis Type="Italic">Primula glaucescens</Emphasis> is fundamentally unchanged throughout its climate envelope despite superficial phenotypic variability

The survival of alpine species in changing climates depends on dispersal or adaptation. However, it is unclear whether trait variability along elevation/climatic gradients is adaptive or represents stress towards lower/warmer elevations, particularly for the endangered endemics for which protected status and plant longevity preclude experimental study. We chose one such species, known for its phenotypic variability (Primula glaucescens, endemic to the southern Alps), and quantified key functional traits in situ throughout its range, correlating these with elevation as a proxy for climate. Larger leaves were evident towards lower elevations, but tissue nitrogen dilution and limited regenerative fitness were symptomatic of stress. Specific leaf area, a correlate of relative growth rate, was consistently low: the entire species exhibits conservative leaf economy and inherently slow growth. This seemingly variable species exhibits superficial variability around a fundamentally conservative, cold-adapted survival strategy, and thus phenotypic variability is unlikely to facilitate the persistence of alpine endemics during rapid climate warming. Nomenclature: Pignatti (1982).     

长湖水生植物多样性及其变化

研究了湖北省第三大湖泊长湖水生植物多样性的现状及其长期变化,并探讨了多样性丧失的机理及多样性恢复与保护的有效途径。主要结论：(1)长湖现有水生植物98种,多度最大的是微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)、密齿苦草(Vallisneria denseserrulata)、野菱(Trapa incisa)、双角菱(T.bispinosa)、菹草(Potamogeton crispus)、紫萍(Spirodela polyrhiza)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、满江红(Azolla imbricata)。(2)长湖现有水生植物群丛类型14个,群落物种多样性指数最高的是芡实 野菱 双角菱群丛(Euryale ferox Trapa incisa T.bispinosa Ass.),其次为轮叶黑藻 密齿苦草|大茨藻群丛(Hydrilla verticillata Vallisneria denseserrulata Najas marioa Ass.)与竹叶眼子菜 穗花狐尾藻群丛(Potamogeton malaianus Myriophylhum spicatum Ass.)。(3)20年来,已有6种水生植物和7个水生植物群丛类型从长湖消失,植被覆盖率下降了54．85％,全湖平均单位面积生物量下降了69．78％。(4)多样性丧失的主要原因是过度养殖、过度打草和耙捞作业,以及由此导致的湖水透明度的大幅度下降。(5)多样性恢复的有效途径是政府部门的行政干预与经济支持。