中国西南喀斯特地区土壤动物生态学研究进展

中国西南喀斯特地区生态环境十分脆弱,在人为活动和自然因素的严重干扰下,该区生态系统遭到严重的破坏。土壤动物是喀斯特地区生态系统能量流动和物质循环至关重要的生物驱动因子,在保护和改善土地资源、防控该地区生态退化中有着重要意义。该区土壤动物类群组成丰富,具有明显的表聚性;随石漠化程度的加重,土壤动物类群数有减少的趋势;生境越复杂、扰动越小,土壤动物群落结构也越复杂、个体密度和类群数越高;不同海拔的土壤动物群落结构存在异质性。当前,中国西南喀斯特地区土壤动物生态学研究中存在分类水平不高、生态服务功能研究较少、对自然因素和人为因素响应的研究不够深入等问题。未来中国西南喀斯特地区土壤动物生态学研究应在生物指示作用、生态服务功能、微生态调控与作用机制及对当今热点环境问题的响应等方面展开深入研究。     

热带森林植被生态恢复研究进展

热带森林是地球上生物多样性最高和生态功能最为强大的植被类型之一,在维护全球生态平衡中起着至关重要的作用,同时也为人类社会提供着多种多样的物质资源和生态系统服务。然而热带森林是目前生物多样性消失最快和生态功能退化最为严重的生态系统之一,如何有效地保护现存的热带森林不再进一步退化,以及如何使已经退化的生态系统尽快得到恢复是生态学工作者面临的重要议题。不同方式、规模和强度的干扰对热带林的破坏程度及其以后的恢复过程产生的影响不同。除少数大型自然干扰事件外,采伐、刀耕火种、农业开发用地等人为干扰是造成当前热带森林植被大面积退化的主要原因。多种干扰交互作用、杂草与外来物种入侵、退化植被和土壤状况、残存植被组分及土壤种子库、退化植被周围的景观格局以及全球气候变化等因素都能够影响热带森林植被恢复的速度和方向。基于功能群的研究思想将可能为物种丰富的热带森林植被恢复的研究提供一个全新途径。     

生态系统的脆弱性与退化生态系统

生态系统的脆弱性是一个含义广泛的概念,是生态系统内固有的特性,脆弱性只能在干扰的状态下才显现出来．而干扰（包括自然干扰和人为干扰）又是引起退化生态系统的原因,种类的入侵和消亡、种类组成的变化、生态系统的多样性和稳定性、生产力、生态位的分化及生态系统小环境变化则是研究退化生态系统形成和恢复的重要内容,本文探讨脆弱性与退化生态系统诸方面的关系以及在植被恢复上的应用．     

开展高寒退化生态系统恢复与重建技术研究,助力西藏生态安全屏障保护与建设

西藏是青藏高原的核心,是我国重要的生态安全屏障。由于高、寒、旱的特点,西藏高寒生态系统极为脆弱,在自然和人为因素影响下极易发生退化,治理难度大。草地退化和土地沙化治理一直是西藏生态安全屏障保护与建设的重中之重。为此,国家在"典型脆弱生态修复与保护研究"重点专项里启动了"西藏退化高寒生态系统恢复与重建技术及示范(2016YFC0502000)"项目,旨在研究生态系统演变规律和影响机理的基础上,针对西藏高原不同的退化区域,重点研发高寒退化草地恢复、沙化土地治理、生态产业及生态畜牧业发展等技术与模式,开展县域水平的集成示范,实现高寒生态系统功能的提升与适应性优化管理的目标,为西藏生态安全屏障保护与建设提供技术支撑。     

河岸带生态系统退化机制及其恢复研究进展

恢复和重建自然和人为干扰导致的退化河岸带生态系统是目前恢复生态学、流域生态学等学科研究的重要内容之一．对河岸带生态系统的干扰表现在河流水文特征改变、河岸带直接干扰和流域尺度干扰3个方面,分别具有不同的影响机制．河流水文特征改变通过改变河岸土壤湿度、氧化还原电位、生物生存环境以及沉积物传输规律对河岸带生态系统产生影响;河岸带直接干扰通过人类活动及外来物种入侵而直接影响河岸带植被多样性;流域尺度干扰则主要表现在河道刷深、河道淤积、河岸带地下水位降低和河流冲刷过程改变等．河岸带生态恢复评价对象包括河岸带生态系统各要素,评价指标已从单一的生态指标转向综合性指标．河岸带生态恢复应在景观或者流域尺度上进行考虑,识别对其影响的生物和物理过程以及导致其退化的干扰因子,通过植被重建与水文调控来进行．扩展研究尺度和研究对象及采用多学科的研究方法将是今后相关研究中的重要问题．     

面向多重生态保护目标的广东省生态系统服务退化风险情景模拟

稳定、协调、可持续的生态系统服务供给是维持区域自然生命系统、保障区域生态安全的基础。面临生态系统所受的人为与自然干扰,有必要准确评估生态系统服务退化风险,揭示区域生态安全和可持续性提升路径。现有研究多叠加所有生态系统服务以评估生态系统服务退化风险,未能面向区域生态问题或生态需求对不同类型生态系统服务进行整合。研究提出面向多重生态保护目标的生态系统服务退化风险情景模拟框架,考虑广东省生物多样性保育、水资源安全、自然灾害防范等生态保护目标,选取代表性生态系统服务类型(生境维持、水源涵养、水质净化、土壤保持、洪水缓解、热带气旋缓解),基于不同典型浓度路径情景评估2018—2035年生态系统服务退化风险。结果表明,2018—2035年广东省生态系统服务供给空间格局基本稳定,尽管有所退化、空间异质性强。生态系统服务退化风险的情景模拟表明,面向生物多样性保育目标的生态系统服务退化高风险区位于珠三角的深圳市、佛山市和江门市,以及粤西和粤东地区的湛江市、茂名市和揭阳市;面向水资源安全目标的生态系统服务退化高风险区位于珠三角的深圳市、中山市和江门市,以及粤西与粤东地区的茂名市、揭阳市和江门市;面向自然灾...     

森林干扰生态研究

陆地上80％的生态系统都已受到了来自人类和自然的各种干扰,森林生态系统也不例外．在各种干扰作用下,尤其是人类不合理的干扰导致世界范围内的森林退化／衰退已成为一个十分严峻的事实,因此,以维持、恢复森林生态系统固有的多种功能为基础,实现高效、稳定、可持续就成为经营森林生态系统的总目标．随着干扰的加剧,近年来生态学界更加关注的是“受干扰”生态系统的研究．干扰对森林生态系统主要生态过程的影响以及森林生态系统对干扰的响应等问题,已成为森林生态研究领域的国际前沿与热点．因此,系统地研究干扰条件下森林生态系统的生态过程,并在此基础上确立干扰森林的经营理论与技术,对中国天然林资源保护等林业工程实施及国家生态安全建设具有重要的科学和现实意义．本文在广泛收集国内外有关森林干扰研究结果的基础上,总结了森林干扰的基本概念,分析了干扰与森林经营的关系,探讨了森林干扰研究领域所涉及的内容和关注的基础问题,提出了森林干扰生态研究的主要内容与方向,对今后干扰森林生态研究和中国天然林保护等林业工程建设具有参考价值．     

强度干扰后退化森林生态系统中保留木的生态效应研究综述

保留木是指森林生态系统受到强度干扰后所存留的树木,保留木对退化森林生态系统结构与功能的维持和恢复具有多方面的生态效应。在生态系统的尺度上总结了退化森林生态系统中保留木的各种生态效应,主要包括保留木对非生物因子和生物因子(附生生物多样性、动物活动和动物多样性、树木更新、空间结构)的影响。森林生态系统经营中,"绿树保留"的经营方式是基于保留木生态效益的实践应用,它可有效减少采伐对生态系统结构和功能所造成的损失。并将有助于深入理解受到强度干扰后森林生态系统中保留木的多种生态效应,可为退化森林生态系统的恢复与重建提供理论依据。     

退化草原的恢复状态:气候顶极或干扰顶极?

针对世界性的草原普遍退化,以及人类利用的影响问题,该文阐述了生态系统恢复、生态演替中气候顶极、环境变化与草原状态转移、放牧利用与干扰顶极,以及人工辅助干预恢复,提出了退化草原生态系统恢复的路径与状态模式。该文特别强调:应该以生态系统为视角开展退化草原恢复,而非仅考虑植被或土壤等单一过程;同时注重干扰下的退化草原恢复,其恢复状态可能存在多个选择。退化草原恢复包括3种基本方式:1)依渐进式恢复的生态演替理论,在环境条件较好,退化程度处于中轻度的草原,借助系统自组织性,以“自然演替”能够达到顶极或近顶极状态; 2)人工辅助干预恢复:对重度或极度退化草原,突破由于非生物(土壤物理、养分等)与生物(植物定植、物种相互作用等)因素带来的限制,使用工程、物理、化学及生物生态等方法,可以恢复到某种平衡或稳定状态,或者顶极状态;3)放牧干扰恢复:通过适度家畜放牧,调控生态系统基本结构(物种组成、多样性)、主要过程(生产力形成、养分循环、反馈作用),进而促进与维持较高的草原生态系统多功能性与稳定性,对于处于中轻度的退化草原可以选择这种恢复方式。总之,退化草原恢复的目标是实现其长期稳定的生态系统多功能性。     

提升生态系统质量和稳定性的生态学原理及技术途径之探讨

提升生态系统质量和稳定性是国家生态环境建设的迫切任务,但生态系统质量及其稳定性的生态学原理是亟待阐述的生态学难题。本文在梳理生态系统质量和稳定性的影响因素及其相互作用关系基础上,从生物集聚与结构嵌套的自组织、生态要素关联及生态过程耦合、生态系统整体性及功能涌现、生态服务外溢及功效权衡、资源供给能力和环境适宜性的协同互作、自然变化和人类活动交互影响等视角,论述了生态系统质量及其稳定性演变的生态学原理,并围绕生态系统宏观格局调整、自然保护地体系建设、区域复合生态系统综合管理、退化生态系统恢复、受损生态系统重建、典型生态系统过程管理等层级,提出了提升生态系统质量及其稳定性的技术途径与管理策略。     

An assessment of natural and human disturbance effects on Mexican ecosystems: current trends and research gaps

Mexico harbors more than 10% of the planet’s endemic species. However, the integrity and biodiversity of many ecosystems is experiencing rapid transformation under the influence of a wide array of human and natural disturbances. In order to disentangle the effects of human and natural disturbance regimes at different spatial and temporal scales, we selected six terrestrial (temperate montane forests, montane cloud forests, tropical rain forests, tropical semi-deciduous forests, tropical dry forests, and deserts) and four aquatic (coral reefs, mangrove forests, kelp forests and saline lakes) ecosystems. We used semi-quantitative statistical methods to assess (1) the most important agents of disturbance affecting the ecosystems, (2) the vulnerability of each ecosystem to anthropogenic and natural disturbance, and (3) the differences in ecosystem disturbance regimes and their resilience. Our analysis indicates a significant variation in ecological responses, recovery capacity, and resilience among ecosystems. The constant and widespread presence of human impacts on both terrestrial and aquatic ecosystems is reflected either in reduced area coverage for most systems, or reduced productivity and biodiversity, particularly in the case of fragile ecosystems (e.g., rain forests, coral reefs). In all cases, the interaction between historical human impacts and episodic high intensity natural disturbance (e.g., hurricanes, fires) has triggered a reduction in species diversity and induced significant changes in habitat distribution or species dominance. The lack of monitoring programs assessing before/after effects of major disturbances in Mexico is one of the major limitations to quantifying the commonalities and differences of disturbance effects on ecosystem properties.     

人为干扰下子午岭次生林土壤生态因子动态变化

对黄土高原陕西子午岭次生林区不同人为扰动条件下林地土壤容重、有机质、团聚体和微生物等进行了研究.结果表明,人为干扰(砍伐与开垦)对土壤生态因子影响较大,随干扰程度加剧,土壤理化性质变差,土壤有机质由2.2%下降到0.8%.土壤稳定性团聚体减少30%;微生物数量由1×10⁹个·g^-1干土下降到8×10⁷个·g^-1干土,土壤退化严重.在同一干扰类型的土壤剖面上,土壤有机质和土壤微生物随土层深度的增加分别减少了50%和90%,并且在不同干扰强度下变化幅度略有差异.土壤容重由表层的0.9 g·cm^-3增加到1.21 g·cm^-3,呈增大趋势.同一干扰类型土壤理化性质在沟缘线上下存在一定差别,沟缘线以下样地表现出较好的土壤理化性质和较高的微生物量.     

自然火干扰对新疆喀纳斯旅游区森林景观树种结构的影响

 自然火干扰是森林生态系统的正常行为, 是决定森林物种构成、群落结构和生物多样性的主要因素。该研究将新疆喀纳斯旅游区作为研究对象, 把自然火干扰和树种结构作为不可分割的整体, 就喀纳斯旅游区树种结构对自然火干扰的响应进行了分析。结果表明, 受自然火干扰林分和长期未受干扰林分的树种结构之间存在明显的差异, 自然火干扰对阔叶针叶树种比、树种丰富度(Ma)和Shannon-Wiener多样性指数(H′)存在极显著的影响, 受自然火干扰后, 三者均表现出增大的特征。此外, 所调查范围内曾发生8次自然火干扰事件, 并且不同时期发生的自然火干扰对以阔叶针叶树种比为特质的季相结构和树种丰富度存在极显著的影响。自然火干扰是影响新疆喀纳斯旅游区季相结构和组成结构的主要因素之一。     

Are boreal ecosystems susceptible to alien plant invasion? Evidence from protected areas

Although biological invasion by alien species is a major contributor to loss of indigenous biological diversity, few studies have examined the susceptibility of the boreal biome to invasion. Based on studies of other ecosystems, we hypothesized that alien plants will be restricted to disturbed areas near human activity and will not be found in natural areas of boreal ecosystems in Gros Morne National Park (Canada), a protected area experiencing a wide range of disturbance regimes. The distribution of alien plants in the region was evaluated using surveys, and study sites were established in naturally and anthropogenically disturbed habitats that had been invaded. Within study sites, randomization tests evaluated the importance of disturbance to alien plant invasion by examining changes in environmental conditions and species abundance within various disturbance regimes, while the importance of site characteristics limiting the distribution of alien plants were examined using Canonical Correspondence Analysis. Consistent with studies in a variety of biomes, areas of high disturbance and human activity had the greatest abundance of resources and the highest percentage of alien species. However, contrary to our hypothesis, natural areas of boreal ecosystems were found susceptible to alien plant invasion. Vegetation types vulnerable to invasion include forests, riparian areas, fens, and alpine meadows. Natural disturbance occurring in these vegetation types caused increases in bare ground and/or light availability facilitating alien plant invasion. Although high soil pH was associated with alien plants in these areas, disturbance was not found to cause changes in soil pH, suggesting susceptibility to invasion is pre-determined by bedrock geology or other factors influencing soil pH. Moose (Alces alces), a non-native herbivore, acts as the primary conduit for alien plant invasion in GMNP by dispersing propagules and creating or prolonging disturbance by trampling and browsing vegetation. The recurrent nature of disturbance within the boreal biome and its interaction with site conditions and herbivores enables alien plants to persist away from areas of high human activity. Managers of natural lands should monitor such interactions to decrease the invasion potential of alien plants.     

城乡结合部人-环境系统关系研究综述

城乡结合部往往是人-环境系统关系最严峻的地区之一.20世纪80年代以来,城市扩张在城乡结合部所引起的生态环境效应受到了越来越多研究者的关注.城乡结合部土地利用/覆盖变化的监测、模拟及其驱动力分析,自然与农业生态系统的演变与调控,以及环境污染等逐渐成为研究热点.众多研究证实了人类活动干扰下城乡结合部环境系统的脆弱性,生态退化和环境污染往往十分严重.城乡结合部环境系统的演变对人类社会经济系统的反馈影响也受到一些研究者的关注.研究认为城乡结合部自然和农业生态系统的丧失不仅危及到当地居民的生计,也对当地社会资本造成影响,并有可能引发一些社会矛盾.目前,针对城乡结合部人-环境系统关系的研究,多采用单学科的方法进行,系统的综合性研究还较少,难以揭示该区域人-环境系统错综复杂的交互作用关系;在研究尺度上,往往从宏观或中观尺度人手,研究城乡结合部的外部力量对环境系统的影响,微观尺度上的个体和地方力量很少被关注.未来有必要进一步加强该区域人-环境系统关系的跨学科、多尺度的综合性研究.     

Effects of plant traits on ecosystem and regional processes: a conceptual framework for predicting the consequences of global change

Human activities are causing widespread changes in the species composition of natural and managed ecosystems, but the consequences of these changes are poorly understood. This paper presents a conceptual framework for predicting the ecosystem and regional consequences of changes in plant species composition. Changes in species composition have greatest ecological effects when they modify the ecological factors that directly control (and respond to) ecosystem processes. These interactive controls include: functional types of organisms present in the ecosystem; soil resources used by organisms to grow and reproduce; modulators such as microclimate that influence the activity of organisms; disturbance regime; and human activities. Plant traits related to size and growth rate are particularly important because they determine the productive capacity of vegetation and the rates of decomposition and nitrogen mineralization. Because the same plant traits affect most key processes in the cycling of carbon and nutrients, changes in plant traits tend to affect most biogeochemical cycling processes in parallel. Plant traits also have landscape and regional effects through their effects on water and energy exchange and disturbance regime.     

干扰对植物群落物种组成及多样性的影响

在介绍了干扰的概念及其性质和干扰对物种多样性影响的有关假说基础上,以森林干扰为主要对象,探讨了干扰对植物群落物种组成的影响,并从干扰类型、干扰强度和干扰频率等几个方面阐述了干扰对植物群落物种多样性的影响;另外,还分析了重要的小尺度干扰——林隙在该方面的影响。分析总结出干扰对植物群落的影响差异主要与干扰特征、植物群落特征及植物的生物学特性和受干扰地点的资源条件有关。最后,总结分析了国内外在该方面研究存在的问题,并对今后研究提出一些建议,为相关工作提供参考。     

干扰对动物传播森林植物种子有效性影响的研究进展

干扰在森林生态系统中普遍存在,并影响森林的更新和演替.动物传播种子是种子更新的必经阶段,其对森林干扰的响应在一定程度上能够预测未来的森林群落组成和结构变化,对于明确森林演替方向具有重要意义.本文论述了森林干扰对动物传播种子有效性(包括动物传播种子的数量和质量)影响研究的生态学意义,全面揭示了自然干扰(火干扰、林窗干扰等)和人为干扰(生境破碎化、狩猎、采伐等)对动物传播种子数量、传播距离以及传播后幼苗更新影响的研究进展,指出干扰通过影响动物种群动态,进而造成动物传播种子数量发生了改变,动物传播种子的距离对干扰的响应基本表现出轻微负相关;干扰对传播后幼苗更新的影响结果因干扰类型的不同而复杂多变,干扰迹地环境因子的变化也影响着传播后的种子萌发和幼苗更新.干扰对动物传播种子有效性影响研究中存在的问题,主要表现为火干扰迹地恢复过程、增益性的干扰(如抚育、间伐、林窗)等对种子传播有效性影响研究的匮乏,以及忽略了温带森林内的干扰对动物传播种子的影响等.今后,应开展干扰对种子传播有效性的长期研究;对于干扰多发地带的森林,应高度重视增益性干扰影响动物传播植物种子的研究.     

Do human disturbance variables influence more on fish community structure and function than natural variables in the Wei River basin,China?

Quantifying how human disturbance affects biotic communities in the context of other natural and spatial factors is a vital precursor to develop environmental management strategies to effectively conserve and restore ecosystem. This is particularly so for freshwater ecosystems in heavily populated and increasingly disturbed regions such as the Wei River basin in north-west China. In this paper, we employed both species’ abundance and functional metrics (displaying species diversity, habitat, trophic level, tolerance and abundance) to quantify the effect of human disturbance using canonical correspondence analysis. The results showed that spatial, natural and human disturbance variables can explain 40.1% and 33.7% of the total variation in fish abundance without rare species and with all species, respectively. 37.1% and 37.9% variation can be explained in fish metrics without rare species and with all species. Human disturbance variables explained most of the total variations in the four fish matrices. Inclusion or exclusion of rare species will influence the total explained variation from three factors in fish metrics, but little in fish abundance. Rare species will highlight this relationship with human disturbance gradient. For fish metrics, removing rare species will reflect some wrong information for human disturbance gradient. We recommend to include rare species for fish metrics to assess the impact of environment.