基于生物物理视角的城市生态竞争力

研究城市的生命支持系统、系统解析城市运行的生物物理代谢过程是深入揭示现代城市"病"产生机理与作用规律的新视角.借助生态能量学方法之一 --能值方法对城市生态经济系统进行了系统分析,并构建了综合性城市生态竞争力指数UECCI,将之应用于北京、上海和广州3个案例城市1990年到2005年的评价中.同时,引入并整合台北(1991和1998年)和澳门(1990、1993、1995、1997、2000、2003和2004年)的能值分析结果进行参照对比.结果显示:研究期内3个案例城市生态经济系统的演化趋势呈现很好的一致性,但广州的UECCI一直高于北京和上海,广州城市生态经济系统在可持续发展的长远尺度上似乎更具有生态竞争力;与台北与澳门的进一步比较发现,尽管中国大陆城市经济发展程度不及台北与澳门,其UECCI总体上却高于台北和澳门.     

江西武夷山中亚热带南方铁杉针阔混交林群落组成与结构

长期监测型固定样地是研究物种分布格局、群落动态和生物多样性维持机制等森林生态系统特征、过程与机理的重要平台。我国亚热带地区已建立的森林固定样地多为阔叶林类型,而针叶(阔叶混交)林类型十分有限。按照巴拿马Barro Colorado Island大型森林固定样地的建设规范,于2014年在江西武夷山国家级自然保护区内海拔1800 m左右的南方铁杉(Tsuga chinensis var. tchekiangensis)天然种群分布区域建立中亚热带针阔混交林6.4 hm~2固定样地。木本植物调查结果表明:(1)样地内胸径≥1 cm的木本植物共有29科53属89种,显著低于我国亚热带阔叶林样地平均水平,但显著高于温带针叶(阔叶混交)林样地平均水平;(2)在区系组成上,科以热带成分为主,而属以温带成分为主;(3)样地内独立个体数密度为2252株/hm~2,与温带针叶(阔叶混交)林平均水平相当,但显著低于亚热带阔叶林平均水平;(4)胸高断面积为37.89 m~2/hm~2,与亚热带阔叶林样地平均水平相当,但显著低于温带针叶(阔叶混交)林平均水平;(5)群落成层现象显著,优势种明显,多度排名前4位的物种的个体数占总个体数的55%,而排名后40的物种仅占1%;(6)群落总径级结构呈倒"J"型分布,其中胸径≤10 cm的小径木占总个体数的76.9%,而胸径30 cm的大径木仅占5.3%;(7)主要树种的径级结构有偏正态分布和"L"型分布等类型,但它们的种群在空间上均呈现显著的聚集分布特征;(8)南方铁杉虽然是群落现阶段最重要的优势种,但它的种群更新缓慢。研究结果充分显示该样地对中国森林多样性监测以及南方铁杉种群保育的重要意义。     

基于变权模型的舟山群岛生态安全预警

生态安全预警是生态安全研究的重要内容,对维护区域生态安全具有重要的指示意义.本文以浙江省舟山群岛为例,基于驱动力、压力、状态、影响、响应(DPSIR)框架模型构建了生态安全预警指标体系,使用变权模型对2000-2012年舟山市生态安全的预警等级进行测度,并使用马尔科夫预测方法对2013-2018年生态安全警情进行了预测.结果表明:变权模型能够有效地满足舟山群岛生态安全动态预警研究需要;2000-2012年,舟山群岛生态安全预警指数由0.286波动上升至0.484,警度等级从“重警”演变为“中警”,指示灯由“橙灯”演化为“黄灯”;2013-2018年,舟山群岛生态安全预警等级预测结果为“中警”,指示灯为“黄灯”.研究结果可为维护舟山群岛生态安全提供参考.     

黄河三角洲垦利县夏季土壤水盐空间变异及土壤盐分微域特征

黄河三角洲作为我国重要的后备土地资源区,土壤盐渍化问题突出,切实掌握季节性土壤水盐状况及其微域特征是该区土壤盐渍化防控和土地资源高效利用的重要基础。选择黄河三角洲垦利县,通过野外调查实测与室内化验分析获取土壤水盐含量数据,利用统计分析、GIS空间插值、实地观测与数据分析对比等方法,分析了研究区夏季土壤水盐状况及其微域变异规律。结果显示:研究区夏季土壤水盐含量总体较高,含盐量以中度盐渍化为主,随着土层深度的增加含盐量呈上升趋势,且各层土壤含盐量呈显著正相关性;含盐量较高的地区主要分布在该区东北部和中东部,含盐量较低的地区主要分布在西南部和中部;土壤含盐量从大到小的植被类型依次为光板地→碱蓬→高粱→芦苇→茅草→水稻→棉花→玉米;土壤盐分微域变化特征明显,含盐量受距路边远近、不同耕作措施、地形部位、植被群落等因素影响较大,表现出微域规律性和复杂性。该研究基本摸清了研究区夏季时相的土壤水盐状况及其微域特征,为黄河三角洲农作物栽培管理及土壤资源可持续利用提供了科学依据。     

科尔沁沙地湖泊消涨对气候变化的响应

湖泊是受气候变化影响显著的地理单元之一,不同地区湖泊消涨与气候变化关系的分析是理解陆地水文过程对未来气候变化响应的关键之一。对干旱、半干旱地区而言,湖泊消涨对气候变化的响应是干旱区生态保护和未来可持续发展的重要指征。气候变化对湖泊的影响研究在不同的区域已有较多的研究,但是针对湖泊群且基于湖泊大小分级和不同降水强度的对应研究还很鲜见。有鉴于此,作者在RS和GIS技术支持下,采用湖泊大小和降水强度分级的方法,分析了科尔沁沙地湖泊群消涨与气候变化的关系。在1971-2010年间,年均气温波动升高和降水量波动减少是该区域的主要气候变化特点。从5年移动平均分析来看,1990年是气温变化的转折点,1991-2010年的平均气温7.36（?0.55）℃,高于全球同期平均增温0.52℃。在1975-2009年间,科尔沁沙地湖泊面积和数量的变化趋势呈抛物线型减少,在1995年湖泊面积与数量最高。进入21世纪,湖泊面积萎缩、数量减少呈明显的加快趋势。到2009年,面积>0.05km2湖泊数量仅为81个,不足高峰期（1995年）的11%;湖泊总面积为4375.0hm2,不到1995年的26%。本研究表明,湖泊消涨主要受到年降水量波动影响,与年内降水分布格局无关,气温变化的影响不显著。     

短嘴金丝燕回声定位叫声特征

2012年6月,对湖南省石门县壶瓶山国家级自然保护区神景洞短嘴金丝燕的回声定位叫声进行研究,在黑暗山洞内使用录音仪器录制其自由飞行状态的声音后使用声音软件进行分析.短嘴金丝燕捕食归巢时,快速飞入洞口,在洞内有光区域不发声,到达洞内黑暗区域后开始发出回声定位叫声,且飞行速度减慢.声音分析结果表明其回声定位叫声为双脉冲组的噪声脉冲串型(noise burst),组内脉冲间隔很短[(6.6±0.42)ms],组间脉冲间隔较长[(99.3±3.86) ms],两者差异显著(P＜0.01).对比第一、第二脉冲声音参数发现,主频和脉冲时程差异不显著,第一、第二脉冲主频分别为(6.2±0.08) kHz和(6.2±0.10) kHz (P＞0.05);脉冲时程分别为(2.9±0.12) ms和(3.2±0.17) ms (P＞0.05);最高和最低频率差异显著,第一、第二脉冲最高频率分别为(20.1±1.10) kHz和(15.4±0.98) kHz (P＜0.01),最低频率分别为(3.7±0.12) kHz和(4.0±0.09)kHz (P＜0.05);第一脉冲频宽((16.5±1.17) kHz)宽于第二脉冲((11.4±1.01) kHz) (P＜0.01);且第一脉冲能量[(-32.5±0.60) dB]高于第二脉冲[(-35.2±0.94) dB] (P＜0.05).另外,短嘴金丝燕在黑暗山洞内的回声定位叫声还包含了部分超声波,最高频率可达33.2 kHz.     

黔中喀斯特山地不同森林类型的地表径流及影响因素

采用固定样地定位监测方法,于2001-2005年研究了黔中喀斯特山地不同森林类型对地表径流的影响。结果表明,不同林分类型的年地表径流量均值为11.108mm、林分类型间变幅为1.765-22.934mm、年际间变幅为10.553-11.699mm,退耕还林幼林(22.934mm)>针叶林(17.236mm)>针阔混交林(10.770mm)>阔叶林(8.876mm)。不同森林类型年地表径流量的季节变化为夏季>春季>秋季>冬季,同降雨量的季节变化趋势相一致。与同生物气候带、不同生物气候带森林相近类型的径流量规律相似,反映出黔中喀斯特山地森林与其它森林地表径流量规律的相似性。其中喀斯特山地森林中灌木林地表径流量与其它地带性和非地带性森林中灌木林地表径流量变化的相异性又反映出黔中喀斯特山地森林地表径流的特殊性,这种特殊性主要是成土母岩造成的。地表径流系数的季节变化趋势中,退耕还林幼林为夏季>春季>秋季>冬季,针叶林和针阔混交林为夏季>春季>冬季>秋季,灌木林和阔叶林为春季>夏季>冬季>秋季,这种差异与不同林分类型组成树种的生活型有关。旬地表径流量与反映温度和水分的气象指标间的单相关性达显著水平,多元回归方程模拟表明衡量温度的相关指标对地表径流量的贡献率高于降水,这反映了温度对近地气团的控制作用,进而影响区域降水和林地径流量。森林不同层片特征对地表径流量的影响具有互补性和抑制性,受森林群落组成、结构和发育的共同影响。年地表径流量受小生境和林地表层土壤特性的综合影响,地表径流量随坡度的增大而增加、随海拔的升高而降低,与毛管孔隙度和总孔隙度的负相关性达显著水平,多元回归方程模拟发现容重的贡献率达-96.54%。     

一次陆源降雨污水引起血红哈卡藻赤潮的成因

以2007年烟台四十里湾海域血红哈卡藻(Akashiwo sanguinea Hirasaka)赤潮为对象,研究赤潮消长与水环境因子的关系。研究发现大量陆源降雨污水输入后,海水盐度急剧下降、营养盐大幅增加,特别是活性磷酸盐浓度明显增加,促进了血红哈卡藻的生长繁殖并最终形成赤潮。赤潮发生前海区第一优势种为尖刺拟菱形藻(Pseudo-nitzschia pungens Halse),优势度0.47(0.42—0.52),多样性指数2.63(2.43—2.89);赤潮发生时血红哈卡藻密度范围1.05×105—4.10×106个/L,优势度0.92(0.83—0.99),多样性指数0.27(0.15—0.64);赤潮消退后中肋骨条藻(Skeletonema costatum Cleve)为第一优势种,优势度0.49(0.43—0.55),多样性指数2.46(2.19—2.84)。赤潮的发生、发展、消亡与化学需氧量(COD)、无机氮(DIN)、活性磷酸盐(DIP)、富营养化指数(E)呈显著正相关(P<0.05),与盐度呈显著负相关(P<0.01)。赤潮前、后该海域为贫营养、P限制、叶绿素a含量中等,赤潮期间该海域为富营养、P限制、叶绿素a含量高。通过影响力评定,活性磷酸盐、COD、盐度是此次赤潮发生的主要诱发因子,当活性磷酸盐含量低于0.3μmol/L时,硅藻逐渐取代甲藻,此次赤潮消散。     

Methylation protects miRNAs and siRNAs from a 3'-end uridylation activity in Arabidopsis

Small RNAs of 21-25 nucleotides (nt), including small interfering RNAs (siRNAs) and microRNAs (miRNAs), act as guide RNAs to silence target-gene expression in a sequence-specific manner. In addition to a Dicer homolog, DCL1, the biogenesis of miRNAs in Arabidopsis requires another protein, HEN1. miRNAs are reduced in abundance and increased in size in hen1 mutants. We found that HEN1 is a miRNA methyltransferase that adds a methyl group to the 3'-most nucleotide of miRNAs, but the role of miRNA methylation was unknown. Here, we show that siRNAs from sense transgenes, hairpin transgenes, and transposons or repeat sequences, as well as a new class of siRNAs known as trans-acting siRNAs, are also methylated in vivo by HEN1. In addition, we show that the size increase of small RNAs in the hen1-1 mutant is due to the addition of one to five U residues to the 3' ends of the small RNAs. Therefore, a novel uridylation activity targets the 3' ends of unmethylated miRNAs and siRNAs in hen1 mutants. We conclude that 3'-end methylation is a common step in miRNA and siRNA metabolism and likely protects the 3' ends of the small RNAs from the uridylation activity.     

中华按蚊CYP6Y亚家族基因的鉴定和生物信息学分析

【目的】鉴定中华按蚊Anopheles sinensis CYP6Y亚家族基因,分析它们的结构和特征,推测其可能的功能。【方法】以冈比亚按蚊An. gambiae CYP6Y1作为询问序列,通过双向Blast方法检索中华按蚊转录组中CYP6Y亚家族基因,并通过生物信息学方法分析基因结构、特征及可能的功能。【结果】从中华按蚊转录组测序数据中鉴定出2条CYP6Y亚家族基因,分别命名为AsCYP6Y1（GenBank登录号：KF709397）和AsCYP6Y2（GenBank登录号：KF709398）。序列分析显示,AsCYP6Y1和AsCYP6Y2全长分别为1 713 bp和1 815 bp,分别编码502和526个氨基酸。基因结构分析显示,该亚家族基因仅含有1个相位1型内含子并与其他P450基因形成保守的共线性分布。蛋白结构分析显示,这2个基因编码的蛋白含P450特有的5个特征序列和6个底物结合位点,且均不存在信号肽,其亚细胞定位为细胞质。3D结构分析显示,AsCYP6Y1有18条α螺旋和13股反向平行的β折叠,AsCYP6Y2有19条α螺旋和11股反向平行的β折叠。通过同样的方法,在达林按蚊An. darlingi中也鉴定出2个CYP6Y亚家族基因。系统进化分析显示,AsCYP6Y1和AsCYP6Y2分别与其他3种按蚊的CYP6Y1和CYP6Y2聚成一支,Bootstrap值均大于90%。替换率分析显示,中华按蚊AsCYP6Y1和AsCYP6Y2与其他3种按蚊同源基因的Ka/Ks均小于1。相对进化速率分析显示,中华按蚊CYP6Y和CYP6M亚家族的相对进化速率均显著快于CYP6P亚家族,而CYP6Y和CYP6M亚家族之间没有显著差异。【结论】在中华按蚊和达林按蚊中存在2个CYP6Y亚家族基因,之前在冈比亚按蚊和不吉按蚊An. funestus中也发现2个CYP6Y亚家族基因,表明CYP6Y亚家族基因可能在按蚊属广泛存在,且可能为按蚊属昆虫所特有。