基于景观功能性连接度的生境网络优化研究——以苏锡常地区白鹭为例

景观功能性连接在生境网络优化方面具有重要意义。以快速城市化苏锡常地区为研究区、白鹭为目标物种,采用2种景观功能性连接度测度方法相结合的方法,通过构建遴选阈值和恢复阈值、筛选功能性显著迁移廊道,识别新增生境节点及对应迁移廊道,构建出优化生境网络和优化生境干网。结果表明:1)优化生境网络的片区聚集程度及觅食地对筑巢地的依附性得到增强,优化生境干网与白鹭长距离迁移生境网络具有较高拟合度;2)优化生境网络和优化生境干网的α、β、γ3个网络结构指数值都有较大幅度增加。优化生境干网与优化生境网络相比,在生境节点和迁移廊道总数较少的情况下,具有网络结构指数值变化不明显的特性,为推荐方案。优化生境干网的提出,尤其为快速城市化地区物种多样性保护提供了一种新思路,即优化生境网络的保护底线方案,同时拓展了网络优化研究方法、强化了物种多样性保护在土地资源管理工作中的可操作性。     

基于不同网络构建方法的生境网络优化研究——以苏锡常地区白鹭为例

生境网络在支持物种长期存活中具有重要意义,由于受人类社会经济频繁活动的影响,迫切需要优化。选取城市化快速发展的苏锡常地区为研究区域,以湿地代表性鸟类白鹭为目标物种,利用2000、2010年土地利用/覆被数据,采用两种不同的网络构建方法,识别出恢复或新建生境节点或斑块,以及基于网络连接度并兼顾了集合覆盖问题遴选出重要新增生境节点,得到生境网络优化方案。结果表明:(1)恢复型生境节点对应的生境斑块面积在10—50 hm~2之间,以乔木林地为主;新建型生境节点对应的生境斑块是乔木林地和湖泊水库与河流兼而有之,均满足白鹭生境地类要求;优化的生境网络连接度较高、整体结构状况最好,兼顾了资源有限性下经济效益和生态效益最大化,与历史观测点实际情况较为吻合,可作为优化方案。(2)相同的生境斑块格局受生境格局时空变化、生态过程模拟方法及网络优化评判标准的影响,在采用不同网络构建方法时,会得到不同的网络结构及网络优化结果。采用时空格局变化与不同生态过程模拟相结合的网络优化方法,有助于分析格局-生态过程及网络结构变化情况,其思路为网络优化方法进一步深入研究提供了借鉴。     

跨区域视角下苏锡常地区白鹭生境网络优化

打破行政界线,跨区域协同治理生态问题,是生态文明建设的必然要求。选取快速城镇化地区苏锡常为研究区域,地区优势物种白鹭为研究对象,在等量保护成本限定下,基于跨区域和分区视角,将保护成本用于生境斑块优化,通过设定不同的优化情景,确定新增生境斑块的优化顺序,计算出各情景下生态保护成本与生态收益提升值,对比不同优化方案下网络结构指数变化情况,进而探讨跨区域生境网络优化是否能够更好地实现物种保护的"最大覆盖问题"。结果表明:(1)新增生境斑块的总量和空间布局都呈现为不均匀分布,以苏州最多,无锡次之,常州最少;具有"网络连通性较高但保护成本较低"的斑块分布特征与之相同;(2)根据单位效益成本值大小对生境斑块优化排序,将保护成本优先用于"网络连通性指数较高而保护成本较低"的生境斑块。在等量保护成本限定下,跨区域生境网络优化比分区优化的网络连通性指数α、β、γ分别提升了13.17%、12.97%、13.76%,实现保护成本的生态效益提升最大化,更好地解决了物种保护的"最大覆盖问题"。     

不同鸟类生境网络复合与优化——以苏锡常地区白鹭、鸳鸯、雉鸡为例

通过复合优化不同焦点物种的生境网络表征多数物种生境网络实现物种多样性保护,具有重要理论价值和实践意义。以苏锡常地区为研究区域,以白鹭、鸳鸯和雉鸡3种鸟类为焦点物种,通过采用生境斑块约束条件模型与最小成本路径法相结合的方法识别出生境网络;从满足集合覆盖问题视角出发,通过采用网络构成要素复合的方法进行网络复合,其中廊道与廊道的复合通过采用评价生态系统服务价值的方法实现;通过采用观测数据为生境斑块和迁移廊道增补依据的方法进行复合生境网络优化。结果表明:生境网络经过复合,廊道总面积、总长度及生态系统服务价值在分别减少了16%、68%和10%的情况下,保持了斑块间的连接度、兼顾到经济效益和生态效益最大化、覆盖了占总数86%以上的75处观测点;复合生境网络经过优化,覆盖了2010年及以后所有84处观测点,廊道总面积、总长度及生态系统服务价值分别增加了19%、21%和27%;说明生境网络复合优化定量分析方法和思路具有可行性,为网络复合研究提供了借鉴。     

土地利用变化对生境网络的影响——以苏锡常地区白鹭为例

生境网络对于物种更具有生态意义。研究土地利用变化对生境网络的影响,对破碎景观中种群的扩散和迁徙至关重要。研究结果有助于区域生境网络的恢复和完善,从物种的角度而非景观结构的角度优化生态网络。以城市化快速发展、土地利用变化明显的苏锡常地区为研究区域,优势湿地鸟类白鹭为代表物种,构建物种生境斑块约束条件概念模型,提出按照物种生活习性特征划分、选择生境斑块的方法,并从斑块和网络结构两个视角分析了土地利用变化对生境网络的影响。结果表明:(1)2000—2010年研究区白鹭生境的适宜地类总面积虽有所增加,但主要由于大量新增线性人为干扰致使白鹭生境网络质量下降;(2)白鹭生境网络在研究区不是全区覆盖的回路,基本由宜兴—溧阳片、无锡滨湖片、苏州吴中片和苏州阳澄湖片4个小片网构成,其完整程度按照宜溧片、滨湖片、吴中片、阳澄湖片降次排列;至2010年,宜溧片破坏最为严重,滨湖片和吴中片次之,阳澄湖片受破坏程度相对最弱。总体上,白鹭生境境况在10年间恶化明显,土地利用变化朝着不利于白鹭持续生存的方向发展。     

基于成本收益分析的生境网络优化——以苏锡常地区白鹭为例

引入经济学成本收益分析方法对于生境网络优化保护具有重要现实意义。以苏锡常地区白鹭生境网络优化为例,通过分别构建研究区生境网络保护成本与提升收益测算体系、模拟多种情景和优化方案、成本收益分析的方法,实现了满足不同约束条件的优化方案。结果表明:(1)最大收益累积情景下的方案在总收益最高的基础上,实现了保护总成本较低的目的;最佳效益累积情景下的方案在研究区土地资源有限和保护总成本最低的基础上,实现了优化成效最佳的目的;(2)最佳效益累积情景下的方案在实现成本最低的基础上,兼顾到了优化成效的最大化,适宜于土地资源稀缺且城市化快速发展地区;(3)有限效益累积情景作为最佳效益累积情景的基本模式,其优化方案在一定范围内可以兼顾到成本较低和成效较高。将经济学与生态学相结合的网络优化方法,综合考虑了研究区的生态、经济和社会等现实因素,极大的提高了网络优化方案操作的可行性,其思路和方法拓展了网络优化研究视角。但诸多实现因素也决定了成本与收益体系的构建还处于不断完善之中。     

多类群水鸟共存栖息地网络结构稳定性及其优化方案——以盐城滨海湿地为例

作为新设立的世界自然遗产地,盐城滨海湿地水鸟栖息地保护受到广泛关注。鉴于该区域在全球生物多样性与水鸟栖息地保护中重要性,针对具有空间隔离特征的水鸟栖息地开展网络稳定性研究,对提高遗产地栖息地保护质量具有重要的示范意义。基于此,利用复杂网络理论、生态踏脚石原理和电流模型,分析了盐城滨海湿地多类群水鸟栖息地网络结构现状及不同情景下网络鲁棒性。研究结果显示,三类水鸟重要生境区主要分布在各栖息地内部以及大丰至条子泥栖息地一带,其中,北部生境区数量为18个,南部生境区6个。北部生境区总面积相当于南部生境区的1/2,而平均面积仅相当于1/6。从踏脚石分布来看,其主要分布在重要生境区附近,不同栖息地存在差异。研究区踏脚石网络由35个重要节点和153个一般节点组成,南北部网络结构要素存在差异。最佳保护情景下,网络鲁棒性表现较好,中心度值大的节点对整个网络连通性的支撑作用良好。提出了栖息地网络优化方案。     

建设用地减量化的苏锡常地区土地利用格局优化——基于白鹭生境网络优化视角

建设用地减量化管理国家战略的本质就是土地利用格局优化,具有重要理论价值和实践意义。以建设用地减量化为背景、快速城市化苏锡常地区为研究区,采用目标物种白鹭生境网络优化为减量化依据的方法,旨在回答"建设用地怎么减?减哪里?减多少?依据是什么?"的土地利用格局优化问题。结果表明:1)白鹭核心生境斑块距离人为干扰源较远,需减量化的建设用地数量较少,但多数核心生境斑块面积小于平均值,破碎化现象较严重;白鹭迁移廊道受人为干扰严重,需减量化的建设用地数量为6542.1 hm~2,占减量化总面积的99%以上;生态核心区经过耕地占补平衡后,城乡建设用地二次减量213.7 hm~2、新增水田208.7 hm~2;研究区建设用地减量化总面积6755.8 hm~2。2)通过增加核心生境斑块面积、提高迁移廊道通达安全性,白鹭生境网络优化了。同时完成了建设用地总量减量化,实现了区域土地利用格局优化的目的。     

扬州市绿地生态网络构建与优化

快速城市化使得绿地生境斑块日益破碎,连接性不断降低,如何科学合理地构建绿地生态网络,连接破碎生境,对保护生物多样性和区域生态安全具有重要意义。在RS及GIS技术支撑下,通过分析连通性指数确定绿地斑块节点,采用最小耗费距离模型进行潜在廊道模拟,构建扬州市绿地生态网络体系,并基于重力模型和廊道曲度指数对生态网络结构进行定量分析,针对性地提出扬州市生态网络优化建议。结果表明:扬州市域范围内,阈值200 m下的可能连通性指数(PC)最适合作为绿地斑块节点的选择指标;绿地和农业用地为该范围内组成生态网络的优势景观类型;不同绿地斑块间的相互作用差异较大,相互作用较弱的廊道景观阻力大,生境适宜性低,需进一步改善;曲度较大的廊道景观阻力较大,生物流动效能较低,需进一步优化。研究结果可为扬州市绿地系统规划提供科学参考。     

基于生境组团化分析与景观廊道模拟的南京市白鹭生境网络构建与优化

保持生境连通性是全球生物多样性保护面临的主要挑战之一。生境网络构建与优化是一种积极主动的景观策略,但其成效取决于异质性景观背景下生境分布格局与物种响应。以南京市为例、白鹭为目标物种,开展了基于生境组团化分析与景观廊道(LSCorridors)模拟的生境网络构建与优化研究。通过整合生境适宜性评价、干扰度评价、最大熵(MaxEnt)模型模拟,实现了物种生境源地综合识别;利用景观连通性指标与核密度分析,识别了物种生境分布的组团化格局;在最小成本路径(LCPs)的基础上,定义了优化新增型与提升型两类廊道,并从物种感知与适应性变化出发,应用LSCorridors软件模拟了这两类目标优化廊道的多重随机路径及其空间范围。结果表明,南京市白鹭生境斑块共计428个,总面积达31525.75 hm²,主要是林地与水域,具有较为明显的破碎化和局部集聚特征,九大生境组团以南京长江段水域斑块为轴,沿两侧分布,彼此联系比较薄弱;最佳距离阈值4.5 km内,识别LCPs共907条,总长度1548.59 km,平均较短、分布紧凑,主要位于各生境组团内部,但仅少数连接着不同生境组团;确定的8条优化新增型廊道和10条优化提升型廊道,其LSCorridors模拟结果与LCPs存在空间偏差,前者更符合现实进而有益于避免保护低效和促进多类型、差异化的优化措施制定。研究成果能为面向生物多样性保护的南京市生境网络保护以及重点生态廊道的规划实践提供决策参考。     

Formation and decomposition of vacuoles inBotryococcus in relation to the trans-Golgi network

Summary The formation and the decomposition of vacuoles in a member of Xanthophyceae,Botryococcus braunii, were examined by light and electron microscopy. Particles around the nucleus were identified as vacuoles from their stainability with neutral red. These particles disappeared during cell division. They reacted positively in an activity test for acid phosphatase. Electron microscopy revealed the presence of spherical vacuoles around the nucleus. During cell division, these vacuoles seemed to be decomposed by the ER which surrounded the vacuoles. Soon after this decomposition, many immature multivesicular bodies (MVBs) appeared to develop from the trans-Golgi network (TGN) and were pinched off from the TGN. These immature MVBs took up small vesicles in them as they grew into the mature MVBs. Mature MVBs took up and digested the surrounding cytoplasm, fused with one another, and eventually became the vacuoles.Abbreviations MVB multivesicular body - TGN trans-Golgi network     

Evidence for social role in a dolphin social network

Social animals have to take into consideration the behaviour of conspecifics when making decisions to go by their daily lives. These decisions affect their fitness and there is therefore an evolutionary pressure to try making the right choices. In many instances individuals will make their own choices and the behaviour of the group will be a democratic integration of everyone’s decision. However, in some instances it can be advantageous to follow the choice of a few individuals in the group if they have more information regarding the situation that has arisen. Here I provide early evidence that decisions about shifts in activity states in a population of bottlenose dolphin follow such a decision-making process. This unshared consensus is mediated by a non-vocal signal, which can be communicated globally within the dolphin school. These signals are emitted by individuals that tend to have more information about the behaviour of potential competitors because of their position in the social network. I hypothesise that this decision-making process emerged from the social structure of the population and the need to maintain mixed-sex schools.     

湖北和尚洞固氮微生物群落的生境特异性及网络分析

岩溶洞穴是喀斯特地貌的重要组成部分,由于其长期黑暗、寡营养等极端条件,使其成为研究陆地深部生物圈的天然实验室。尽管近年来对洞穴微生物多样性的研究不断深入,但对洞穴中固氮微生物的认识却相对薄弱。【目的】查明洞穴中固氮微生物群落的特征以及与生物、非生物因子之间的关系。【方法】本文以湖北和尚洞为例,通过对固氮菌功能基因nifH进行高通量测序和多元统计分析,系统研究了洞穴内外3种生境(洞穴上覆土壤、洞内松散沉积物以及风化岩壁)固氮微生物群落的空间分布特征及其与环境因子之间的关系。【结果】结果表明和尚洞不同生境间固氮菌群落α多样性存在显著差异(P<0.05),以洞穴上覆土壤α多样性最高,洞穴内沉积物α多样性最低。K+、NO2-和NO3-是驱动和尚洞固氮微生物群落组成的重要因子。和尚洞内固氮菌群落组成和分布具有生境特异性,除慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)在3种生境中相对丰度均较高外,上覆土壤以地杆菌属(Geobacter)占主导,洞穴沉积物以固氮菌属(Azotobacter)占主导,而风化岩壁中地杆菌属(Geobacter)、固氮菌属(Azotobacter)以及需盐红螺菌属(...     

Inferring the skeleton cell cycle regulatory network of malaria parasite using comparative genomic and variational Bayesian approaches

The development of new antimalarial drugs is urgently needed due to elevated drug resistance in the causative agents Plasmodium parasites. An intervention strategy based on the interruption of the parasite cell cycle could be undertaken using a systems-biology aided drug discovery approach. However, little is known about the components or the mechanism of parasite cell cycle control to date. In this proof of concept study, we attempted to infer the skeleton components using comparative genomic analysis and to uncover the genetic regulatory network (GRN) ab initio using a Variational Bayesian expectation maximization (VBEM) approach.     

External sensilla of the locust abdomen provide the central nervous system with an interganglionic network

External mechanoreceptors and contact chemoreceptors on the cuticle of the sixth abdominal segment of locusts have divergent primary projections of their sensory neurons that form arbours in the segmental and anterior abdominal ganglia. Homologous interganglionic projections from adjacent segments converge in the neuropile of each abdominal ganglion. Of the contributing types of sensilla, three were previously unknown for locust pregenital segments: tactile mechanosensory hairs with dual innervation, external proprioceptors of the hairplate type covered by intersegmental membranes and single campaniform sensilla that monitor cuticular strain in sternites and tergites. In general, interdependence of motor coordination in the abdominal segments is based on a neural network that relies heavily on intersegmental primary afferents that cooperate to identify the location, parameters and strength of external stimuli.