中国森林生物多样性监测网络(CForBio):二十年进展与展望

大型森林动态监测样地是研究群落尺度森林动态变化的最优途径之一。中国森林生物多样性监测网络(CForBio)始建于2004年,是全球森林生物多样性监测网络(ForestGEO)最活跃的组成部分之一。CForBio森林动态监测样地一般为20ha,同时建立3–5个1–3ha辅助样地,以统一技术规范对胸径≥1 cm的木本植物进行定位监测,旨在长期监测中国主要森林类型的生物多样性格局与动态,研究其形成和维持机制。本文简要介绍了CForBio的概况、主样地建设、数据共享、能力建设、基于长期监测数据的主要科学发现以及科学支撑和服务,夯实CForBio监测与研究、拓展专题网络并加强能力建设,可为以监测数据为基础的森林生物多样性保护管理决策以及国际履约提供科学依据。     

“中国森林生物多样性监测网络”丛书介绍

<正>为了让国内外同行全面了解中国森林生物多样性监测网络(Chinese Forest Biodiversity Monitoring Network,简称CForBio)的整体状况和研究成果,中科院生物多样性委员会组织出版了"中国森林生物多样性监测网络"系列丛书。该系列丛书由中国林业出版社出版,是我国森林生物多样性监测和森林生态系统联网研究的重要基础资料。目前已经出版的图书如下:浙江古田山森林——树种及其分布格局.陈彬、米湘成、方腾、陈磊、任海保、马克平编著.2009.该书介绍了浙江省古田山亚热带常绿阔叶林中常见的木本植物159种,每个树种既有文字描述,又有     

中国草原/荒漠植物多样性监测网 模式植物群落监测方案

“模式群落”是指能够反映某种植被分类单元基本特征, 并可作为准确描述该植被类型“标准”的典型植物群落。中国生物多样性监测网络——草原/荒漠植物多样性监测网旨在统一监测方法和技术规范的基础上, 在草原/荒漠植被主要群系分布的典型地段建立模式植物群落监测固定样方, 定期复查, 长期监测草原和荒漠的植物多样性变化。文章强调了典型植物群落监测是生物多样性监测的重要组成部分, 阐述了模式群落的概念, 介绍了草原/荒漠植物多样性监测网的总体思路和布局, 以及主要监测内容、方法、指标和预期产出。     

全球视角下的中国生物多样性监测进展与展望

生物多样性强烈的时空尺度依赖性和多层次性决定了生物多样性现状与变量的分析需要在不同生态系统进行多空间尺度、全面和连续的监测。因此, 构建生物多样性研究监测网络是生物多样性保护和研究的基础工作。近年来, 对地观测组织-生物多样性观测网络(GEO BON)、亚太生物多样性监测网络(APBON)等全球、区域以及国家尺度的生物多样性监测网络蓬勃发展。中国陆续在国家尺度上建立了针对生态系统和物种的长期监测网络, 其中, 中国生物多样性监测与研究网络(China Biodiversity Observation and Research Network, Sino BON)于2013年启动建设, 在我国主要生态系统和环境梯度设置30个监测主点和60个监测辅点, 目前已建成10个专项网对动物、植物和微生物进行监测, 并建立了以数据标准与汇交、近地面遥感为核心的综合监测中心。Sino BON打造了从地下、地面到森林林冠的多尺度、多类群(功能群)以及多营养级交互为重点的监测与研究平台, 为理解生物多样性变化趋势及其驱动因素、研究生物多样性维持机制, 以及国家履行《生物多样性公约》、保护生物多样性和生物资源提供详实可靠的生物多样性变化数据。为进一步支撑国家生物多样性治理能力、深化全球多样性保护合作, 我国生物多样性监测亟需在监测技术、监测区域、数据标准、综合信息平台等方向谋求更大的发展。     

中国生物多样性核心监测指标遥感产品体系构建与思考

生物多样性的稳定维持关乎人类生存发展与地球健康。生物多样性核心监测指标(Essential Biodiversity Variables, EBVs)旨在结合地面调查与遥感技术, 为大尺度、长时间序列的生物多样性监测提供新的解决方案。然而, 目前学界仍然缺乏一套国家尺度标准化EBVs遥感监测产品数据集, 以进行生物多样性评估。本研究旨在对中国生物多样性核心监测指标遥感产品进行体系构建与思考, 首先综述了目前EBVs的遥感研究概况, 并根据EBVs研究文献的数量进行调研分析; 同时, 本文在已有遥感生物多样性产品优先标准的基础上, 添加了“可重复性”的新标准, 并据此构建了中国EBVs遥感产品体系与监测数据集的指标清单, 最终对中国EBVs遥感研究存在的问题进行思考与讨论。本研究可为中国的生物多样性遥感监测提供科学依据, 有望为中国生物多样性政策的制定提供支撑。     

中国森林生物多样性监测网络(CForBio)的研究态势与热点: 基于文献计量分析

中国森林生物多样性监测网络(CForBio)作为我国生物多样性科学综合研究平台, 其发展过程和研究成果对促进我国生物多样性研究具有重要意义, 掌握其研究态势与热点变化可为CForBio的长远发展以及其他生态监测研究提供参考。本文对2007-2017年间CNKI数据库和Web of Science核心合集数据库中CForBio发表的论文进行了较为全面的文献计量分析。结果表明: 2007年以来, CForBio发表论文的数量整体上呈快速上升趋势, 从2007年的3篇增长到2017年的55篇, 其中SCI收录论文的增长较为明显(从2007年的1篇增长到2017年的34篇)。金光泽(70篇)、马克平(68篇)、郝占庆(68篇)等学者发表论文数量较多, 中国科学院的植物研究所(104篇)、沈阳应用生态研究所(67篇)、华南植物园(59篇)等是CForBio中相对活跃的研究机构, 但各样地负责机构和学者间的合作仍较少, 跨机构间的协同研究还有待提高。CForBio的研究热点主要体现在树木空间分布格局、植物功能性状、树木密度制约、群落系统发育等方面, 为揭示我国不同气候带森林群落构建机制提供了大量的理论依据。未来CForBio的研究应加强国内外机构间的合作创新并建立数据共享途径, 注重近地面遥感、多源数据融合等新技术的应用, 在生物多样性格局的多尺度与多维度解析、植物-土壤反馈机制、树木冠层和根系的结构与功能等方向持续开展深入研究。     

中国森林生物多样性监测网络: 二十年群落构建机制探索的回顾与展望

中国森林生物多样性监测网络(CForBio)目前已经沿纬度梯度从寒温带到热带布设23个大型森林动态样地, 监测1,893种木本植物, 代表我国木本植物种类的近1/6。CForBio的主要目标之一是研究森林群落的构建机制。本文综述了近20年来CForBio在群落构建机制探索方面取得的进展, 包括生物多样性时空格局、生境过滤、生物相互作用、局域扩散和区域因素以及利用新技术取得的新认知等。CForBio研究发现: (1)生境过滤和扩散限制共同决定种-面积关系及β多样性等多样性格局, 但二者的相对作用在不同样地及不同尺度存在差异; (2)生境过滤对局域群落构建的作用广泛存在, 但很难量化其对群落构建的重要性; (3)同种负密度制约在不同气候带样地普遍存在, 负密度制约的强度主要由植物菌根类型介导, 并随植物生活史类型、功能性状及环境变化而变化; (4)扩散限制在局域群落构建中发挥关键作用, 而区域因素如区域地质历史、区域物种库大小等塑造不同生物地理区群落之间的生物多样性差异; (5)宏观和微观两个方面的新技术促进群落构建机制的研究。在宏观方面, 遥感技术以低成本使大范围、多尺度的连续群落生物多样性监测和时空比较研究成为可能; 另一方面, 叶绿体基因技术和代谢组学等微观技术能促进推导群落构建的分子机制。同时, 本文还总结了以往研究的不足, 并展望了基于森林动态样地开展群落构建机制研究的未来发展, 特别强调了: (1)关注群落构建研究中的尺度问题; (2)深入开展多维度(物种、功能和系统发育)、多营养级生物互作相关的研究; (3)拓展全球变化对群落构建影响的研究; (4)融合观测-实验-模型多种手段开展群落构建机制的研究; (5)连结“群落构建理论研究”和“森林管理实践”。总之, 中国森林生物多样性监测网络的长期监测和联网研究是森林群落构建机制研究的重要基础, 也是推动群落构建理论、解决森林管理难题的重要平台。     

企业生物多样性信息披露: 调查、分析与建议

近年来我国每年发布《企业社会责任报告》近2,000份, 有相当比例包含生物多样性内容。但长期以来, 披露内容的实质性与可信度严重不足, 亟需引导、规范和审核。本文探讨建立我国企业生物多样性信息公开透明机制, 旨在解决两个主要问题: 一是风险规避, 二是资源调动。本文根据《生物多样性公约》相关规定, 首先梳理企业生物多样性信息披露国内外进展, 指出存在内容碎片化, 科学指标缺失, 结果难以比较, 投入产出、同业及历史数据缺乏比对分析等不足。其次, 采用5个生物多样性指标, 进一步对《企业社会责任报告评估指数》研究发现: 不同行业差异化明显、金融机构催化作用凸显、重视纳入制度战略框架、报告内容同质化严重、定性描述多于定量分析、货币化核算方法缺失、资金投入信息披露保守、未经第三方独立审核等特点。最后, 提出提高企业透明度的4项建议: (1)加强顶层设计纳入, (2)改进环境政策指引, (3)优化金融激励措施, (4)强化公司能力建设。这将为政府和金融部门量化生态影响, 管控投资风险, 实施扩大生物多样性融资决策提供支持。     

中国履行《生物多样性公约》二十年: 行动、进展与展望

1992年6月联合国环境与发展大会(UNCED)通过了具有里程碑意义的《生物多样性公约》, 至今已经20年。在此期间, 中国1993年建立了履行《公约》的国家协调机制, 1995-1997年实施了“中国生物多样性国情研究”, 2007-2010年编制了《中国生物多样性保护国家战略与行动计划》, 2011年建立了“中国生物多样性保护国家委员会”, 并针对《生物多样性公约》的目标, 实施了多项生物多样性研究和保护行动, 包括森林、草原、荒漠、湿地、海洋等自然生态系统保护; 物种资源调查、编目、数据库建设以及珍稀濒危物种保护; 外来入侵种防治与转基因生物生态风险评估等。同时, 在生物多样性本底查明、监测体系建立、就地保护、遗传资源获取与惠益分享、传统知识的保护与应用等方面还存在很多挑战, 为此, 本文有针对性地提出了区域生物多样性本底查明、就地保护和遗传资源及相关传统知识获取与惠益分享等未来重点研究方向。     

基于环境DNA-宏条形码技术的水生生态系统入侵生物的早期监测与预警

外来生物入侵是继生境破坏后造成生物多样性丧失的第二大威胁因素, 已对入侵地的生态安全、经济和社会发展及人类健康等造成严重负面影响, 成为21世纪五大全球性环境问题之一。作为水产养殖、航运和水生宠物交易大国, 我国水生生态系统的生物入侵问题尤为严重。研究表明, 系统地构建并应用早期监测预警技术是防控水生生态系统生物入侵最有效的途径。和陆生生物相比, 水生生物群落的物种繁多、群落结构复杂、生物形体微小且在入侵初期群体规模极小、隐匿于水下、可用于物种鉴定的外部形态缺乏, 使得在水生生态系统中构建并应用早期监测和预警体系在技术层面更具挑战。随着高通量测序技术的快速发展, 环境DNA-宏条形码技术成为构建水生生态系统入侵生物早期监测与预警技术的首选。本文主要综述了基于环境DNA-宏条形码技术的水生生态系统入侵生物的早期监测与预警技术方法; 解析了环境DNA-宏条形码监测系统的应用现状、技术优势; 着重探讨了影响监测结果准确性的I型和II型错误及其产生原因, 并为避免两类错误提供了可行的优化/改进方案; 最后对该方法在水生入侵生物监测中的应用前景进行了展望。     

Diversity, disturbance, and sustainable use of Neotropical forests: insects as indicators for conservation monitoring

Sustainable use of tropical forest systems requires continuous monitoring of biological diversity and ecosystem functions. This can be efficiently done with early warning (short-cycle) indicator groups of non-economical insects, whose population levels and resources are readily measured. Twenty-one groups of insects are evaluated as focal indicator taxa for rapid assessment of changes in Neotropical forest systems. Composite environmental indices for heterogeneity, richness, and natural disturbance are correlated positively with butterfly diversity in 56 Neotropical sites studied over many years. Various components of alpha, beta and gamma-diversity show typical responses to increased disturbance and different land-use regimes. Diversity often increases with disturbance near or below natural levels, but some sensitive species and genes are eliminated at very low levels of interference. Agricultural and silvicultural mosaics with over 30% conversion, including selective logging of three or more large trees per hectare, show shifts in species composition with irreversible loss of many components of the butterfly community, indicating non-sustainable land and resource use and reduction of future options. Monitoring of several insect indicator groups by local residents in a species-rich Brazilian Amazon extractive reserve has helped suggest guidelines for cologically, economically, and socially sustainable zoning and use regimes.     

Essential ocean variables for global sustained observations of biodiversity and ecosystem changes

Sustained observations of marine biodiversity and ecosystems focused on specific conservation and management problems are needed around the world to effectively mitigate or manage changes resulting from anthropogenic pressures. These observations, while complex and expensive, are required by the international scientific, governance and policy communities to provide baselines against which the effects of human pressures and climate change may be measured and reported, and resources allocated to implement solutions. To identify biological and ecological essential ocean variables (EOVs) for implementation within a global ocean observing system that is relevant for science, informs society, and technologically feasible, we used a driver‐pressure‐state‐impact‐response (DPSIR) model. We (1) examined relevant international agreements to identify societal drivers and pressures on marine resources and ecosystems, (2) evaluated the temporal and spatial scales of variables measured by 100+ observing programs, and (3) analysed the impact and scalability of these variables and how they contribute to address societal and scientific issues. EOVs were related to the status of ecosystem components (phytoplankton and zooplankton biomass and diversity, and abundance and distribution of fish, marine turtles, birds and mammals), and to the extent and health of ecosystems (cover and composition of hard coral, seagrass, mangrove and macroalgal canopy). Benthic invertebrate abundance and distribution and microbe diversity and biomass were identified as emerging EOVs to be developed based on emerging requirements and new technologies. The temporal scale at which any shifts in biological systems will be detected will vary across the EOVs, the properties being monitored and the length of the existing time‐series. Global implementation to deliver useful products will require collaboration of the scientific and policy sectors and a significant commitment to improve human and infrastructure capacity across the globe, including the development of new, more automated observing technologies, and encouraging the application of international standards and best practices.     

Stand characteristics and biodiversity indicators along the productivity gradient in boreal forests: Defining a critical set of indicators for the monitoring of habitat nature quality

Abstract

We quantified the effects of anthropogenic disturbances on the structure and biodiversity of boreal forests on acidic soils and created a statistically supported rational set of indicators to monitor the stand “naturalness”. For that, we surveyed various traits of tree layer, understory, herb layer, forest floor and several widely accepted biodiversity epiphytic indicators in 252 old‐aged boreal stands in Estonia, mostly dominated by Scots pine or Norway spruce. Multifactorial general linear model analyses showed that many forest characteristics and potential indicators were confounded by the gradient of soil productivity (reflected by the forest site type), local biogeographic gradients and also by stand age. Considering confounding effects, boreal forests in a near‐natural state have more large‐diameter trees (diameter at breast height >40 cm) and larger variety of diameter classes, higher proportion of spruce or deciduous trees, a larger amount of coarse woody debris in various stages, a more closed tree canopy and denser understory than managed mature forests. By increasing light availability above the field layer, forest management indirectly increases the coverage of herbs and lichens on the forest floor but reduces the alpha‐ and beta‐diversity of herbs and the proportion of graminoids. Human disturbances reduce the relative incidence of many commonly accepted biodiversity indicators such as indicator lichens, woodpeckers, wood‐dwelling insects or fungi on trees. The test for the predictive power of characteristics reacting on disturbance revealed that only a fraction of them appeared to be included in a diagnostic easy‐to‐apply set of indicators to assess the nature quality of boreal forest: the amount of dead wood, the proportion of deciduous trees, the presence of specially shaped trees and woodpeckers and, as an indicator of disturbances, the forest herb Melampyrum pratensis. Many of these indicators have already been implemented in practice.