西南喀斯特地貌区两栖动物丰富度分布格局与环境因子的关系

物种丰富度分布格局的成因机制一直是宏观生态学研究的热点问题之一。中国西南地区喀斯特地貌区(以广西、云南和贵州为主)是世界上面积最大的喀斯特地貌区, 也是全球范围内34个生物多样性热点地区之一。为了解该区域两栖动物物种丰富度分布格局及其与环境因子之间的关系, 本研究根据中国科学院成都生物研究所标本馆、中国科学院昆明动物研究所标本馆、广西壮族自治区自然博物馆和中南林业科技大学动物标本室收藏的标本数据, 以及公开发表的文献数据, 共获得18,246条两栖动物记录(219个物种), 然后运用生态位模型估测每个物种的潜在分布区, 并把每个物种的潜在分布区叠加起来, 最终得到该区域在10 km ´10 km生态位模型空间尺度上的两栖物种丰富度地理分布格局图, 最后进行多元回归和模型选择分析。结果表明: 有12种两栖动物仅在喀斯特地貌区分布, 占物种总数的5.48%; 有104种两栖动物仅在非喀斯特地貌区分布, 占物种总数的47.49%; 有103种两栖动物在喀斯特地貌区和非喀斯特地貌区均有分布, 占物种总数的47.03%; 两栖动物物种丰富度随纬度的增高而降低; 地貌类型(喀斯特地貌和非喀斯特地貌)对两栖动物物种丰富度的分布格局有显著影响(χ² = 36.47, P < 0.0001), 但模型拟合效果差(McFadden’s Rho square = 0.0037)。影响该区域两栖动物物种丰富度分布格局最大的环境因子是年均降雨量(R² = 0.232, P < 0.001), 其次是最干月平均降雨量(R² = 0.221, P < 0.001)。该区域两栖动物物种丰富度的格局主要是由地貌和不同的环境因子共同相互作用的结果, 不过仍有相当一部分物种丰富度的分布格局未被解释。因此, 要更全面地认识该区域两栖动物物种丰富度格局的形成机制, 有必要加强干扰、捕食、竞争等其他生物因子的影响研究。     

东北地区主要森林物种的分布区气候数据分析

在1981-1990年我国东北地区的主要森林物种兴安落叶松、白桦和红皮云杉的调查分布区域内气候数据的基础上,采用分区间统计及基于模糊邻近关系的分层聚类和聚类融合等理论和方法进行相关气候数据的特征分析,获得如下结论:这三个森林物种的生长期为5-9月份,而1-4月份与10-12月份为非生长期.这与这三个物种的生物学和生态学特征相吻合.与以往文献中用于物种分布预测的气候因子提取方法不同的是本文采用的方法完全依赖于预测物种在调查分布区内的气候数据,通过数据挖掘与数据处理而获得,而不是通过预测物种的生物学与生态学特征及其在分布区内的气候因子相关性分析得到.研究结论将为未来气候变化对东北地区森林物种分布预测影响的研究提供基础.     

宏生态学(Macroecology)及其研究

宏生态学是生态学与其他宏观学科不断交叉和融合后的产物。它以个体、种群和物种的生态特征在大时空尺度上的格局和变化规律为主要研究内容,它比其他生态学更强调归纳和推论,也更依赖数据的积累。近年来,宏生态学在对物种一面积关系进行探讨的基础上,对生物类群间的物种数量的协同变化以及物种和高级分类单元间的关系等进行了新的研究;宏生态学试图将有机论和个体论结合来探讨和总结群落结构中的物种组成规律;并对物种多度和分布格局间的关系从生态位和异质种群角度进行新的解释;个体大小频次分布规律是宏生态学一重要内容,对其深入研究和探讨已与物种多度、能量、分布面积、历史起源等多方面特征相结合,并得到一些普遍性规律;最后,宏生态学还探讨物种在地理区域上的普遍性的分布模式,并对其假说进行检验和探讨。宏生态学在中国还处于刚起步阶段,但中国具有资源的优势,并具有一定的数据积累,将在宏生态学研究中发挥越来越重要的作用。     

区域生态学研究热点及进展

区域生态学是近年才发展起来的一门新兴学科,综述了区域生态学的学科特点、近期研究进展,以及区域生态学发展中存在的主要问题及其主要的研究热点。其研究热点主要集中在物种分布-多度模型、体型与分布范围、物种多样性纬度梯度格局、区域生态学与生物保护及区域生态学的新陈代谢理论等几个方面。尽管目前区域生态学研究中还存在研究方法、数据质量限制、数据统计、研究尺度不确定等一系列问题,它对于解决目前紧迫的区域环境问题及生物保护仍然具有重要意义,而且随着其研究方法和手段的进步,将发挥越来越重要的作用。     

新疆植物分布区特征及其与气候和丰富度的关系

结合新疆地区维管束植物分布本底数据,本文分析了新疆地区维管束植物的分布区特征.按照经纬度,将新疆地区划分为0.1°×0.1°的栅格,植物分布区以其所占据的栅格数表示;区域植物分布区指在一个区域(栅格)中出现的所有植物的分布区特征的中值.首先,计算新疆地区所有维管束植物的分布区特征及相互关系;其次,根据单个物种的分布范围,叠加每个栅格内分布的植物的分布区面积(RA)和分布幅度,其中值作为栅格的植物分布区属性,分析其地理分布格局;最后,分析栅格的植物分布区属性与气候和植物丰富度的关系.研究发现,新疆地区植物RA、南北和东西分布幅度的x分别是1344,51和89个栅格,中值分别是366,42和74个栅格,为右偏格局,即大部分的物种有较小的分布区和分布幅度;物种的RA和分布幅度为正相关关系;区域上,植物RA在北疆较小,尤其是阿尔泰山和伊犁地区,而在南疆较大,尤其是塔里木盆地;年降水和年均温均显著影响植物的分布区特征,随着年降水的增加,RA和分布幅度减小,而随着年均温的增加,RA和分布幅度先减少后增加;区域上,植物RA和分布幅度随植物丰富度的增加单调递减.     

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。     

黄河流域濒危物种保护热点区与保护空缺识别

黄河流域具有重要的生物多样性保护意义,通过研究珍稀濒危物种分布热点区可为生物多样性保护提供依据。选取70种濒危维管植物和陆生脊椎动物,综合多来源的分布数据,运用物种分布模型Maxent模拟物种分布区,结合自然地理区划,计算保护价值,进行热点区分析,并结合国家级自然保护区和国家公园体制试点区的分布情况进行空缺分析。研究结果显示,黄河流域濒危物种分布主要呈现出南高北低、集中于山地的特征,热点区包括秦岭区域、太行山区域、子午岭-六盘山区域、陇中高原至松潘高原、祁连山、贺兰山和沿黄湿地等。在区分自然地理区后,现有的国家级自然保护区和国家公园体制试点区覆盖了热点区面积的13.89%,保护空缺主要出现于子午岭南部、六盘山南部、松潘高原南部和拉脊山等。建议在推进黄河流域生态保护和高质量发展中将濒危物种热点区考虑在内,对黄河流域自然保护地体系进行优化,并针对黄河流域的三个自然地理分区提出了相应的保护建议。此外,研究发现,在进行热点区分析时,考虑自然地理区域划分,并综合多类群叠加和单一生物类群的分析结果进行统筹考虑,可能会更好满足生物多样性就地保护需求。     

粤港澳大湾区城市化进程对区域内鸟类分布及栖息地连通性的影响

粤港澳大湾区经济快速发展和城市迅速扩张引起土地利用类型的剧烈转变,这对当地物种的栖息地、物种分布区乃至区域生物多样性均造成了影响。本研究基于82种鸟类的分布数据和15个环境变量数据,利用最大熵(maximumentropy,MaxEnt)模型及等效连接面积(the equivalent connected area, ECA)指数分析了粤港澳大湾区鸟类多样性的空间分布格局及连通性。结果表明:2000–2015年,大湾区林地、水体、耕地等用地类型分别减少3.22%、0.97%和23.19%,草地、建设用地、裸地与滩涂用地类型分别增加33.95%、80.34%和453.52%。30种以森林、农田为主要栖息生境的鸟类分布区面积减少,52种常见的城市鸟类及各类水鸟分布面积增加,鸟类分布面积与土地利用类型密切相关。此外,鸟类栖息地连接度表现出与分布区相一致的变化趋势。其中,对4种分布面积变化最大的鸟类的分析结果显示,乌鹃(Surniculuslugubris)与栗耳凤鹛(Yuhina castaniceps)分布面积及栖息地连通性随城市化进程(包括土地利用类型、植被覆盖度、水源距离和干扰距离等的...     

基于物种分布模型的精确采样提高目标物种发现率——以黑颈鹤(Grus nigricollis),白头鹤(Grus monacha)为例

明确野生动植物的地理分布是基础生态学和应用生态学领域的一个基础但关键的步骤,为后续分析提供了重要的信息。而野生动植物分布调查是一项需要投入大量人力,精力和资金的工作,特别是稀有物种的调查。物种分布模型越来越受到广泛引用尤其是在生物保护方面。为了证明物种分布模型在野生生物调查中精确采样方法的可行性,以全球易危物种黑颈鹤和白头鹤的实际繁殖分布预测为例,使用随机森林(Random Forest)算法加以验证。比较发现物种分布模型预测实际调查分布点,随机样方法生成的随机点,系统样方法的规则点在空间相对出现概率具有显著差异(P0.001),实际分布点具有较高的相对出现概率。该结果表明若在物种分布相对出现概率较高区域设置样方能够减少实际调查区域,有效提高发现目标物种的概率,从而减少调查投入。基于物种分布模型的精确采样方法将有效地提高我们对稀有物种分布的了解,有利于野生动植物的保护规划。     

最大熵原理及其在生态学研究中的应用

最大熵原理(the principle of maximum entropy)起源于信息论和统计力学,是基于有限的已知信息对未知分布进行无偏推断的一种数学方法.这一方法在很多领域都有成功应用,但只是近几年才被应用到生态学研究中,并且还存在很多争论.我们从基本概念和方法出发,用掷骰子的例子阐明了最大熵原理的概念,并提出运用最大熵原理解决问题需要遵从的步骤.最大熵原理在生态学中的应用主要包括以下方面:(1)用群落水平功能性状的平均值作为约束条件来预测群落物种相对多度的模型;(2)基于气候、海拔、植被等环境因子构建物种地理分布的生态位模型;(3)对物种多度分布、种一面积关系等宏生态学格局的推断;(4)对物种相互作用的推断;(5)对食物网度分布的研究等等.最后我们综合分析了最大熵原理在生态学应用中所存在的争议,包括相应模型的有效性、可靠性等方面,介绍了一些对最大熵原理预测能力及其局限性的检验结果,强调了生态学家应用最大熵原理需要注意的问题,比如先验分布的选择、约束条件的设置等等.在物种相互作用、宏生态学格局等方面对最大熵原理更广泛的讨论与应用可能会给生态学带来新的发展机会.     

海南岛泛树蛙属(两栖纲:无尾目:树蛙科)物种的形态特征鉴定及其多样性研究

泛树蛙属Polypedates物种形态特征较相似,分布范围广,分布区部分重叠,对该属物种的分类鉴定与分布一直存有疑议。海南岛有泛树蛙属物种分布,但目前尚无该区域泛树蛙属物种多样性及其分布的系统调查,是否具有隐存种尚不清楚。2015年7月—2017年7月,根据海南岛的地形,在全岛范围内选取了30个泛树蛙属物种地理种群,采集了256号标本。通过对115号成体标本形态特征的比较及分子系统发育关系的研究,确认海南岛泛树蛙属物种只有斑腿泛树蛙P. megacephalus和无声囊泛树蛙P. mutus,未发现隐存种。斑腿泛树蛙为全岛广布性物种,无声囊泛树蛙仅分布于海南岛中南部山区。此外,体型、体侧斑点及其后半部网纹、股后部斑点和胫跗关节前伸至眼/鼻/吻端的位置等特征可作为稳定且典型的鉴别特征。形态特征鉴定结果与分子数据鉴定结果一致,该特征可为其他分布区这2个物种的分类鉴定提供参考。     

末次间冰期以来3种云杉属植物的历史分布变迁及避难所

基于物种现代分布信息和19个环境变量数据,利用最大熵模型(MaxEnt)模拟丽江云杉、紫果云杉和青杄在末次间冰期、末次盛冰期、全新世中期和现代的适生分布区,用云杉孢粉数据进行结果验证,探讨物种分布动态与气候变化的关系,推测其生物避难所.受试者工作特征曲线下方面积(AUC)以及孢粉数据验证结果显示,模拟结果较准确.结果表明: 等温性、最暖季均温和最暖季均温分别是影响丽江云杉、紫果云杉和青杄分布的首要环境因子,相对于降水,温度对其分布的影响更重要;3种云杉的喜寒习性和分布地的深切峡谷地貌特征导致其在末次盛冰期扩张;青杄和紫果云杉在末次间冰期可能存在生物避难所,分别位于湖北神农架地区和四川二郎山及其邻近区.本研究较为准确地模拟了3种云杉属植物末次间冰期以来几个重要地质历史时期的适生分布,推测了青杄和紫果云杉的生物避难所,为深入分析云杉属植物现代分布格局的形成、预测其在气候变化背景下的变化趋势以及3种云杉林的可持续管理和保护提供了科学依据.     

秦岭大熊猫种群扩散格局及研究方法

种群扩散格局是研究种群扩散规律和机制的关键信息,也是制定物种保护对策的重要基础。大型动物种群扩散格局研究方法为扩散生态学研究的薄弱领域,并制约扩散生态学的发展。以秦岭大熊猫为研究对象,根据2000年以来的种群调查数据,基于大熊猫领域的特性,利用GIS的扩展区分析功能和景观分析方法研究了大熊猫种群分布区及动态;基于聚集的特性,利用GIS的核密度分析功能对大熊猫种群多度和聚集状况及空间变化进行了分析。发现2012年的秦岭大熊猫种群分布区较2000年增加5.5%(即15307.8hm~2),高密度种群聚集区从2处变成1处,种群聚集程度进一步增加、聚集格局的完整性大大提升,尤以中密度聚集区增长最显著,种群格局呈明显的分布区扩张、聚集度增加的态势。表明基于物种的生物学特性,立足于种群分布和多度格局变化,通过长期调查和监测可以有效掌握物种的种群扩散格局;大型动物可根据其生物学特性探索可行的方法与量化种群扩散的参数来研究其扩散格局,从而促进大型动物种群扩散研究的开展。     

环境DNA技术在地下生态学中的应用

地下生态过程是生态系统结构、功能和过程研究中最不确定的因素。由于技术和方法的限制,作为"黑箱"的地下生态系统已经成为限制生态学发展的瓶颈,也是未来生态学发展的主要方向。环境DNA技术,是指从土壤等环境样品中直接提取DNA片段,然后通过DNA测序技术来定性或定量化目标生物,以确定目标生物在生态系统中的分布及功能特征。环境DNA技术已成功用于地下生态过程的研究。目前,环境DNA技术在土壤微生物多样性及其功能方面的研究相对成熟,克服了土壤微生物研究中不能培养的问题,可以有效地分析土壤微生物的群落组成、多样性及空间分布,尤其是宏基因组学技术的发展,使得微生物生态功能方面的研究成为可能;而且,环境DNA技术已经在土壤动物生态学的研究中得到了初步应用,可快速分析土壤动物的多样性及其分布特征,更有效地鉴定出未知的或稀少的物种,鉴定土壤动物类群的幅度较宽;部分研究者通过提取分析土壤中DNA片段信息对生态系统植物多样性及植物分类进行了研究,其结果比传统的植物分类及物种多样性测定更精确,改变了以往对植物群落物种多样性模式的理解。同时,环境DNA技术克服传统根系研究方法中需要洗根、分根、只能测定单物种根系的局限,降低根系研究中细根区分的误差,并探索性地用于细根生物量的研究。主要综述了基于环境DNA技术的分子生物学方法在土壤微生物多样性及功能、土壤动物多样性、地下植物多样性及根系生态等地下生态过程研究中的应用进展。环境DNA技术对于以土壤微生物、土壤动物及地下植物根系为主体的地下生态学过程的研究具有革命性意义,并展现出良好的应用前景。可以预期,分子生物学技术与传统的生态学研究相结合将成为未来地下生态学研究的一个发展趋势。     

种间作用对物种分布模拟的影响及建模方法

物种分布模型(SDMs)通过量化物种分布和环境变量之间的关系,并将其外推到未知的景观单元,模拟、预测地理空间中生物的潜在分布,是生态学、生物地理学、保护生物学等研究领域的重要工具.然而,目前物种分布模型主要采用非生物因素作为预测变量,由于数据量化和建模表达困难,生物因素特别是种间作用在物种分布模型中常被忽略,将种间作用...     

中国鸟类的生活史和生态学特征数据集

中国现有1,445种鸟类, 是世界上鸟类物种数最多的国家之一。物种特征反映了生物有机体的功能和适合度, 在生态学、进化生物学和保护生物学研究中具有重要作用。但是, 目前还没有关于我国鸟类生活史、生态学和地理分布等物种特征的完整数据库。通过系统查阅文献和各种数据资料, 本文共收集整理出了中国1,445种鸟类17个功能特征数据: 体重、体长、嘴峰长、翅长、尾长、跗蹠长、食性、窝卵数、卵大小、卵体积、巢址、巢的类型、集群状况、迁徙状况、是否特有种、地理分布范围和分布省份等。在这些特征中, 除迁徙状况、是否特有种、地理分布范围和分布省份外, 其余特征数据均存在不同程度的缺失, 数据的完整度为60.83%‒100%。本数据库是目前关于中国鸟类最新和最全的物种特征数据库, 期望能为我国鸟类生态学、进化生物学、生物地理学、保护生物学等研究提供支持。     

中国北方5种栎属树木多度分布及其对未来气候变化的响应

植物分布与气候之间的关系是预估未来气候变化对生态系统影响的实现基础。以往的物种分布模型通常以物种的分布区或者分布点的物种存在数据作为物种分布的响应变量。相较于物种存在数据, 多度反映了一个物种占用资源并把资源分配给个体的能力, 更能衡量物种对区域生态系统的影响。该研究通过野外调查获取了华北及周边地区1 045个样方的栎属树木多度, 利用广义线性模型、广义加性模型和随机森林模型模拟栓皮栎(Quercus variabilis)、麻栎(Q. acutissima)、槲栎(Q. aliena)、锐齿槲栎(Q. aliena var. acuteserrata)和蒙古栎(Q. mongolica) 5个树种多度的地理分布及未来2个不同时期(2050年和2070年)的潜在分布。结果表明: 随机森林模型对5个栎属树种的多度的拟合结果要优于广义线性模型和广义加性模型; 典型浓度路径(RCP) 8.5下的5个栎属树种在未来两个时期的多度变化幅度都要大于RCP 2.6下的变化, 在超过一半面积的区域中麻栎、槲栎、锐齿槲栎和蒙古栎的多度减少, 其中内蒙古东北部和黑龙江北部地区是5种栎属植物多度减少的集中分布地区。未来气候变化背景下, 需要加强对这几个区域的监测与物种保护。     

中国银鱼的多样性及其保护对策

中国是世界银鱼（银鱼科Salangidae的简称）的起源地和主要分布区,在中国东部近海和各大水系的河口共分布有世界17种银鱼中的15种,其中特有种6种。银鱼营养价值和经济价值均很高,是重要的经济鱼类。银鱼生活周期短、世代离散、生殖力和定居能力强。作为典型的r对策者,银鱼对环境变化敏感且反应迅速,种群消长快,在漫长的进化过程中形成了其种间食性、生长和繁殖等生物学和生态学特征的丰富的多样性。然而我国的银鱼天然资源却因围湖造田、过度捕捞、环境污染和生境破碎化等多种因素的影响而持续衰退,各种银鱼的天然资源都不同程度地下降,物种分布范围显著缩小,个别物种渐危。本文在综述我国银鱼生物学、生态学和生物多样性研究的基础上,分析了我国银鱼研究及其物种多样性和种质资源保护工作中所面临的问题;呼吁审视银鱼移植增殖的生态效应,加强银鱼的基本生态学研究和生物多样性保护,并提出我国银鱼资源保护和可持续利用的对策。     

景观格局对洞庭湖区鼠害的影响

景观空间格局与生态学过程的关系是景观生态学研究中的一个核心问题.不论物种保护还是生物灾害的防治,均与生物生存环境的景观格局息息相关.选择洞庭湖区为研究区域,分析了典型样区的景观格局特征,并对耕地和房舍中的鼠类捕获率与反映景观格局特征的景观指数进行相关分析.结果表明:耕地中鼠类的捕获率与景观聚集度、连接度以及斑块形状显著相关;房舍中鼠害的捕获率与建设用地的斑块形状显著相关.从景观格局角度提出了降低耕地和房舍中鼠害捕获率的方法.     

特有植物多样性分布格局测度方法的新进展

特有植物是生物多样性保护的重要对象,对其分布格局的研究可以为生物多样性优先保护区的确定提供重要参考.研究人员利用多种测度和分析方法,在不同地理区域对特有现象的分布格局开展了大量研究.随着分子系统学方法的不断完善及一些空间统计分析方法的引入,新的生物多样性测度方法应运而生.本文介绍了生物多样性测度方法的类型及其特点、应用现状与前景.这些测度方法的发展经历了从单一的时间或空间格局到时空格局统一的过程,具体涉及物种丰富度、谱系多样性、进化特异性以及这3种测度方法整合空间分布加权的算法.其中,谱系多样性指数(phylogenetic diversity)、谱系特有性指数(phylogenetic endemism)以及空间加权的进化特异性指数(biogeographically weighted evolutionary distinctiveness)尤其值得关注.中国特有植物分布格局的研究需要在以下4个方面进一步开展工作:(1)完善特有物种的分布格局研究;(2)加强物种的测序工作,完善谱系多样性格局的分析;(3)结合系统发育信息,揭示谱系多样性及进化历史的分布格局,进而深入开展物种p多样性和谱系p多样性的研究;(4)加强物种分布区变化的模拟,在时间维度上探讨特有现象的变化格局,为生物多样性保护提供更完善的理论支持.