新疆叶尔羌河流域胡杨林时空格局特征

叶尔羌河流域胡杨林对保障我国新疆南疆地区生态安全有着重要的功能,到目前对该区胡杨林时空格局特征规律的研究极少。基于1995—2015年Landsat TM/OLI长时间序列遥感监测数据,通过土地利用程度变化指数、转移矩阵以及景观指数对叶尔羌河流域胡杨林时空格局变化进行动态监测与分析。结果表明:(1)胡杨林面积从1995年的1916.15 km~2减少到2015年的1652.25 km~2,面积减少了263.90 km~2。永安坝至夏河林场段,耕地向河道扩张,胡杨林转为耕地;而夏河林场至三河口段,水资源匮乏,胡杨林被迫向河道收缩,转为未利用地。(2)胡杨林动态度和空间动态度降低,而胡杨林变化状态指数、斑块密度、最大斑块指数和散布与并列指数增加,斑块结合度指数高,胡杨林空间分布逐渐集中、破碎度降低、连通性增加。流域景观要素连接性逐渐减弱,破碎化程度较高,优势度斑块类型比例逐渐下降,景观类型向复杂化方向发展。(3)1995—2005年胡杨林受气候变化和人类活动的干扰,胡杨林面积减少较快,景观格局变化剧烈,而2005—2015年胡杨林保护措施的实施、区域产业结构的调整以及生态安全输水区域的扩大等,胡杨林面积减少速度减缓,但形势仍较为严峻。在叶尔羌河流域合理利用水资源,统筹协调生活、生产和生态用水、强化水资源管理力度,以及调整产业结构、控制人口增长速度等是该区胡杨林生态系统恢复的有效手段和途径。研究可以为叶尔羌河流域生态系统恢复以及胡杨林保护提供参考。     

碳排放影响下的中国省域土地利用效率差异动态变化与影响因素

土地利用效率是衡量区域经济社会系统运行质量的重要参数。在构建了考虑非期望产出的土地利用效率评价指标体系基础之上,综合运用Super SBM-undesirable DEA和多元统计等研究方法,分析了2003—2016年碳排放影响下的中国省域土地利用效率的时空特征及其影响因素。研究结果表明:中国区域土地利用效率处于中低水平,碳排放非期望产出降低了15%的土地利用效率水平;与全国发展水平空间格局一致,土地利用效率省际差异在空间上呈现出自东向西逐渐递减的分异特征;2003—2016年,土地利用效率演化呈现出"U"型演进特征,区域差异呈现收敛态势;不考虑非期望产出的土地利用效率水平呈现下降态势;非期望产出和能源消费投入过大成为土地利用效率提升的主要限制因素。经济发展水平、对外开放程度以及固定资产投资对土地利用效率的提升起到了显著的正向作用;现阶段城镇化水平的增加对土地利用效率的提升具有微弱促进作用,且仅在东部地区具有显著性。基于松弛变量冗余度和影响因素分析,针对不同区域土地利用效率低效的差异性因素,提出了相应的对策措施。     

皮氏菊头蝠(Rhinolophus pearsoni)的栖息生态特征

皮氏菊头蝠(Rhinolophus pearsoni)是我国南方典型的洞栖食虫性蝙蝠,具有重要的生态意义。近年于湘西州及张家界市的25个溶洞中共记录到该蝠450只次,对其栖息生态特征(空间分布、姿势、体温、栖点温度和栖点安全性等)进行了较为系统的观测。结果表明:该蝠的栖点主要集中分布于离洞口440 m之内的洞段(占99.3%),栖点高度通常介于2—10 m之间(84%),主要采取双足倒挂的姿势栖息于洞顶壁或侧壁,但单足倒挂的栖息姿势也较为常见(36.2%)。体温介于10.7—25.2℃,体温总是稍高于栖点温度,但两者之间无显著性差异(P0.05),且两者呈线性正相关。约64%的栖点"安全性高",而"安全性低"和"安全性中"的栖点分别占17.6%和18.4%。减少对洞穴的人为干扰是保护该物种的有效途径。     

高寒草甸物种多样性对藏系牧羊放牧行为的影响

为探究草原植物物种多样性对家畜放牧行为的影响及其机制,在青藏高原高寒草甸开展藏系牧羊轮牧试验,调查植被物种多样性,观察藏系牧羊采食速率、觅食速率和采食时间,并计算藏系牧羊日采食量。结果表明：两年间,植物物种丰富度与藏系牧羊采食速率呈显著正相关关系（P<0.05）;觅食速率、采食时间和日采食量对放牧率响应敏感（P<0.05）,呈夏秋增冬春减的趋势。植物Shannon-Wiener指数与藏系牧羊的采食时间显著负相关（P<0.05）;在暖季或8羊/hm²放牧率下植物Shannon-Wiener指数与藏系牧羊日采食量呈显著正相关（P<0.05）。Pilelou均匀度指数与藏系牧羊采食速率和采食时间显著负相关（P<0.05）;在暖季或8羊/hm²放牧率下Pilelou均匀度指数与藏系牧羊日采食量呈显著负相关（P<0.05）。植物物种丰富度对藏系牧羊放牧行为贡献较大,且放牧藏系牧羊的采食速率和采食时间比觅食速率和日采食量对植物物种丰富度响应更敏感,以用植物物种丰富度为自变量可以更好预测藏系牧羊放牧行为。放牧管理通过影响植被物种多样性从而进一步影响了藏系牧羊放牧行为。放牧行为不仅是评价草地营养价值和家畜生产力的关键指标,也是草地健康管理的基础。因此,明确草原植物物种多样性-藏系牧羊放牧行为的互作机制有助于更好的提高藏系牧羊地生产力,维护草原生态健康。     

中分辨率遥感像元尺度生物土壤结皮覆盖与植被及土壤间的交互关系

生物土壤结皮（Biological soil crust,BSC）作为干旱、半干旱地区健康生态系统的重要组成部分,具有固碳、固氮、降低土壤水分蒸发、减少土壤径流等多种生态功能,这些功能与BSC的发展阶段及覆盖度密切相关,使其在维系荒漠自然生态系统的稳定性中扮演重要角色。因此,结合遥感数据尺度定量研究影响BSC分布的环境因素是评估沙区生态系统稳定性并以此为依据进行沙化土地治理的重要基础性研究。影响BSC覆盖度的环境因子较为复杂,现有研究方法存在两方面局限,其一是多为小尺度定性分析,其二是多侧重于孤立地分析BSC与环境因子间的单向关系。利用结构方程模型（Structural Equation Modeling,SEM）中的非递归路径分析（Nonrecursive Path Analysis,NPA）对遥感30 m分辨率像元尺度BSC覆盖度、植被覆盖度、土壤pH值、盐度、有机质与粒度进行路径分析,旨在使用综合性方法从整体上阐明大尺度BSC分布与植被、土壤间的交互关系。结果表明：（1）在毛乌素沙地,BSC覆盖度受各环境因子综合影响,无法用单一变量说明。BSC覆盖度与植被覆盖度、土壤有机质、平均粒径和细颗粒占比呈极显著正相关（P<0.01）,与粗颗粒占比呈极显著负相关（P<0.01）。（2） BSC覆盖度与植被覆盖度通过有机质相互影响,BSC覆盖度对植被覆盖度有较大的正向直接影响,路径系数（Path Coefficient,PC）=0.43（P>0.05）,植被覆盖度对BSC覆盖度有交大的负向影响（PC=－0.22;P>0.05）。（3）土壤平均粒径和细颗粒占比均正向影响BSC的覆盖度,其中,平均粒径对BSC覆盖度的总体影响较大（PC=0.67;总效果值=0.590）,细颗粒占比对BSC覆盖度的间接影响较大（间接效果值=0.052）。（4）盐度对BSC覆盖度呈显著负向直接影响（PC=－0.41;P<0.05;总效果值=－0.398）,pH值对BSC覆盖度有极小的正向影响（总效果值=0.072）。上述研究结果可为遥感探测BSC、制定有效的荒漠生态系统保护与修复政策措施提供科学依据。     

Enhanced Orai1-mediated store-operated Ca2+ channel/calpain signaling contributes to high glucose-induced podocyte injury

Podocyte injury induced by hyperglycemia is the main cause of kidney dysfunction in diabetic nephropathy. However, the underlying mechanism is unclear. Store-operated Ca²⁺ entry (SOCE) regulates a diversity of cellular processes in a variety of cell types. Calpain, a Ca²⁺-dependent cysteine protease, was recently shown to be involved in podocyte injury. In the present study, we sought to determine whether increased SOCE contributed to high glucose (HG)–induced podocyte injury through activation of the calpain pathway. In cultured human podocytes, whole-cell patch clamp indicated the presence of functional store-operated Ca²⁺ channels, which are composed of Orai1 proteins and mediate SOCE. Western blots showed that HG treatment increased the protein abundance of Orai1 in a dose-dependent manner. Consistently, calcium imaging experiments revealed that SOCE was significantly enhanced in podocytes following HG treatment. Furthermore, HG treatment caused overt podocyte F-actin disorganization as well as a significant decrease in nephrin protein abundance, both of which are indications of podocyte injury. These podocyte injury responses were significantly blunted by both pharmacological inhibition of Orai1 using the small molecule inhibitor BTP2 or by genetic deletion of Orai1 using CRISPR-Cas9 lentivirus. Moreover, activation of SOCE by thapsigargin, an inhibitor of Ca²⁺ pump on the endoplasmic/sarcoplasmic reticulum membrane, significantly increased the activity of calpain, which was inhibited by BTP2. Finally, the calpain-1/calpain-2 inhibitor calpeptin significantly blunted the nephrin protein reduction induced by HG treatment. Taken together, our results suggest that enhanced signaling via an Orai1/SOCE/Calpain axis contributes to HG-induced podocyte injury.     

STE20 phosphorylation of AMPK-related kinases revealed by biochemical purifications combined with genetics

We have recently purified mammalian sterile 20 (STE20)–like kinase 3 (MST3) as a kinase for the multifunctional kinases, AMP-activated protein kinase–related kinases (ARKs). However, unresolved questions from this study, such as remaining phosphorylation activities following deletion of the Mst3 gene from human embryonic kidney cells and mice, led us to conclude that there were additional kinases for ARKs. Further purification recovered Ca²⁺/calmodulin-dependent protein kinase kinases 1 and 2 (CaMKK1 and 2), and a third round of purification revealed mitogen-activated protein kinase kinase kinase kinase 5 (MAP4K5) as potential kinases of ARKs. We then demonstrated that MST3 and MAP4K5, both belonging to the STE20-like kinase family, could phosphorylate all 14 ARKs both in vivo and in vitro. Further examination of all 28 STE20 kinases detected variable phosphorylation activity on AMP-activated protein kinase (AMPK) and the salt-inducible kinase 3 (SIK3). Taken together, our results have revealed novel relationships between STE20 kinases and ARKs, with potential physiological and pathological implications.