Assessment of a vertical slot fishway in south‐eastern Australia designed to pass numerous species and size classes of fish

In the Barwon River, Australia, a tidal barrage formed a major impediment to fish movement so in 2013 a vertical slot fishway was installed. The assessment of fishways on tidal barriers is rare in Australia so to ensure the fishway was achieving its ecological objective (i.e. successfully passing the target size range of fish of 20–400 mm total length), fish were trapped at the entrance and exit on 12 occasions and the species composition, abundance and length of fish at the two locations were compared. Additionally, a section of the river downstream of the fishway was sampled to ensure fishway trapping accurately reflected the species composition wanting to use the fishway to move upstream. Eighteen species and 69,246 individual fish were caught in the fishway traps. Catch rates between locations did not differ for Common Galaxias (Galaxias maculatus) or Australian Smelt (Retropinna semoni), although species‐specific catch rates were lower at the exit for Flat‐headed Gudgeon (Philypnodon grandiceps), Tupong (Pseudaphritis urvillii) and Yellow‐eye Mullet (Aldrichetta forsteri). Length distribution between locations only differed for Australian Smelt with small fish under‐represented at the exit location (<25 mm total length). Eight species of fish were collected downstream of the fishway that were not collected in it; however, all of these were estuarine dependent except the non‐native Common Carp (Cyprinus carpio). Our results indicate that vertical slot fishways are a suitable design for improving river connectivity at a low head, tidal barrages in south‐eastern Australia. The study reiterates the importance of reinstating connectivity for species with obligate marine/freshwater migratory life history traits, and the indirect benefits of increased productivity made available to upstream areas.     

Growth of an anaerobic sulfate-reducing bacterium sustained by oxygen respiratory energy conservation after O2-driven experimental evolution

Desulfovibrio species are representatives of microorganisms at the boundary between anaerobic and aerobic lifestyles, since they contain the enzymatic systems required for both sulfate and oxygen reduction. However, the latter has been shown to be solely a protective mechanism. By implementing the oxygen-driven experimental evolution of Desulfovibrio vulgaris Hildenborough, we have obtained strains that have evolved to grow with energy derived from oxidative phosphorylation linked to oxygen reduction. We show that a few mutations are sufficient for the emergence of this phenotype and reveal two routes of evolution primarily involving either inactivation or overexpression of the gene encoding heterodisulfide reductase. We propose that the oxygen respiration for energy conservation that sustains the growth of the O₂-evolved strains is associated with a rearrangement of metabolite fluxes, especially NAD⁺/NADH, leading to an optimized O₂ reduction. These evolved strains are the first sulfate-reducing bacteria that exhibit a demonstrated oxygen respiratory process that enables growth.     

采伐剩余物的处理方式对杉木幼林土壤磷组分及其有效性的影响

森林采伐剩余物的不同处理方式改变了输入土壤的有机质数量和质量,从而影响森林土壤的养分含量和有效性.而磷(P)作为影响植物生长的关键因子,其含量及有效性对森林采伐剩余物不同处理方式的响应尚不明确.本研究对福建省三明市格氏栲自然保护区杉木成熟林采伐后产生的采伐剩余物进行保留、清除、火烧处理,4年后,对不同处理0～10及10～20 cm土层土壤中各组分P的变化及影响因子进行了研究.结果表明:0～10 cm土层保留处理极有效P、中等有效P、非有效P含量显著高于清除处理,而在10～20 cm土层保留处理中,中等有效P、非有效P含量显著高于火烧处理.各处理不同土层土壤有机碳与有机磷的比值(C∶Po)>200,并且保留处理在不同土层C∶Po均显著小于清除、火烧处理,表明保留处理可以缓解本地区P限制.冗余分析表明,土壤可溶性有机碳、游离型铁、无定形铁是影响土壤P组分的重要因素.土壤有机P和有效P主要来源于植物残体的降解,保留采伐剩余物可以增加土壤P含量,还可以提高土壤P的有效性,缓解地区P限制,为植被生长提供持续的P供应.     

长期模拟增雨对荒漠植物形态特征及空间分布格局的影响

研究降雨变化对荒漠优势植物形态特征、空间点格局及空间关联性的影响有助于预测荒漠生态系统对全球气候变化的响应.以乌兰布和沙漠典型荒漠植物唐古特白刺和油蒿为研究对象,进行了连续10年的模拟增雨试验,运用Programita软件,采用Ripley K函数和Monte Carlo随机模拟方法,对长期模拟增雨条件下两种植物形态特征、空间格局及空间关联性进行研究.结果表明: 不同增雨处理下唐古特白刺和油蒿植株的数量、高度、平均冠幅和基径均存在显著差异,增雨处理的唐古特白刺和油蒿植株数量、高度、平均冠幅和基径均显著大于对照,并随着增雨量的增大而增大.当增雨量小于72 mm时,白刺枝条具有明显的聚集分布趋势;当增雨量大于72 mm后,随着增雨量的增大,白刺枝条表现出聚集强度明显降低的趋势.油蒿植株随着增雨量的增加空间分布格局表现为随机分布-聚集分布-随机分布.就空间关联性而言,对照处理下唐古特白刺枝条与油蒿之间表现为负关联,随着增雨量的增加两者呈现无关联或正关联,当增雨量达到144 mm时,空间关联由负关联向正关联转变.未来降雨增加条件下,土壤水分明显改善,两种荒漠植物对水分的竞争减弱,更有利于白刺和油蒿的共存生长.     

氮添加和水分胁迫对红松、水曲柳幼苗生物量分配的影响

氮沉降和暖干化是我国东北地区面临的主要生态问题,它将对森林生态系统产生怎样的影响一直是生态学研究的热点.本研究以东北温带阔叶红松林中2个关键树种——红松和水曲柳为研究对象,探讨水分胁迫和氮(N)添加对其幼苗短期(55周)生长的影响.结果表明: 红松与水曲柳幼苗生长对N添加和水分胁迫的响应有明显差异.红松对水分胁迫更加敏感,在处理早期(10周)水分胁迫降低了红松幼苗叶生物量,提高了根生物量;N添加只在水分胁迫发生时显著减少了红松根和植株总生物量.水曲柳对N添加的反应更加敏感,氮添加迅速增加了水曲柳茎、根和总生物量;而只有持续的水分胁迫才对水曲柳的茎、根和总生物量有显著影响.红松和水曲柳在持续水分胁迫和N添加处理下,叶、根生物量占比和地上、地下生物量之比都趋于维持一个稳定值,说明两个树种都有很强的自我调节能力.以上结果说明,在未来干旱条件下,红松采取的是“积极”的调整策略,而水曲柳则是“被动”的适应策略,因而相比较而言,红松存活和适应能力可能更强;而在N沉降增加的环境下,水曲柳受益会更大.这些结果可为预测未来东北温带森林群落演替动态提供参考.     

小兴安岭3种植物细根形态和解剖性状的变异

以小兴安岭地区针叶树种红松、阔叶树种五角槭和灌木毛榛3种植物为对象,测定了1～5级细根的形态和解剖性状,研究根序及物种间的性状变异.结果表明: 3种植物除根直径和根长度无显著差异外,其他性状均存在显著的种间差异.红松的维管束直径(117.91～2392.05 μm)和维根比(0.31～1.87)均显著大于五角槭和毛榛,红松的比根长(0.72～18.26 m·g^-1)显著小于五角槭和毛榛,而五角槭的组织密度显著大于红松和毛榛.随根序增加,3种植物的根直径、根长度、组织密度、维管束直径和维根比整体呈增加趋势,而比根长呈下降趋势.形态和解剖性状间存在显著相关关系,如根直径与维管束直径呈显著相关,但其回归斜率在吸收根(1～3级)和运输根(4～5级)间存在显著差异.3种植物的根直径和维管束直径、皮层厚度均呈显著正相关,其回归斜率在不同物种间存在显著差异.     

阔叶红松林6种阔叶树单个叶片叶面积和叶干质量的垂直变异及模型构建

快捷、准确地测定植物叶片尺度上的叶面积(LA)和叶干质量(LDM)对于探讨植物性状对气候变化的响应机制至关重要,但适于测定区域尺度上不同阔叶植物单个叶片LA和LDM的经验模型尚未提出.本研究以中国东北4个分布区阔叶红松林内的白桦、紫椴、山杨、枫桦、水曲柳和裂叶榆6种阔叶树种为研究对象,分别测定其不同冠层高度(上层、中层和下层)叶片的叶长、叶宽、叶厚、LA及LDM.以叶长与叶宽之比(叶长宽比)的中位数为标准将6种阔叶树分为两组,检验每组树种不同冠层高度对构建预测LA和LDM的经验模型是否存在显著影响;构建适于预测区域尺度上不同冠层单个叶片LA和LDM的经验模型,验证其预测精度;并进一步评估构建的经验模型预测其他区域相同阔叶树种LA和LDM的适用性.结果表明: 整体上6种阔叶树单个叶片的LA随冠层高度的降低呈显著增大趋势,而部分树种的LDM呈下降趋势;冠层高度对构建预测LA和LDM的经验模型具有显著影响;构建的经验模型预测两组阔叶树种不同冠层单个叶片LA和LDM的平均精度分别为95%和83%,且基于这些模型预测其他区域相应树种LA和LDM的平均精度分别为94%和80%,表明本研究构建的经验模型在我国东北区域具有普遍适用性.     

祁连山不同海拔火绒草叶片生态化学计量特征及其与土壤养分的关系

叶片生态化学计量反映植物生存环境的变化信息,研究不同海拔植物叶片化学计量特征有助于了解植物对环境变化的适应策略.通过对祁连山不同海拔(2400、2600、2800、3000和3200 m)火绒草叶片生态化学计量的研究,探讨了火绒草对环境变化(温度、降水和土壤养分)的响应,并分析其生长的限制性元素.结果表明: 在海拔梯度上,火绒草叶片碳(LC)、氮(LN)、磷(LP)含量分别为401.27、23.99和1.22 g·kg^-1,LC∶LN、LC∶LP、LN∶LP均值分别为16.8、352.5和20.7.LC含量、LC∶LN、LC∶LP和LN∶LP均随海拔升高呈先升后降再升的趋势,并在2600和3000 m处达到最大值和最小值,LP含量则呈相反趋势,而LN含量呈先降后升的趋势,并在2800 m处达到最小值.火绒草LC含量与LN含量不相关,与LP含量呈显著负相关;LN含量除与LP含量呈显著正相关外,与其他化学计量比均无相关关系;LP含量与各化学计量比均呈显著负相关;LC∶LN、LC∶LP和LN∶LP两两呈正相关.土壤总磷和土壤总氮是影响LC及LN的重要因素,而LP仅与土壤总磷呈显著负相关.该区火绒草生长主要受P限制.     

西藏唐北地区湖泊动态及空间格局预测

本研究评估了西藏唐古拉山以北地区(唐北地区)湖泊动态并预测了湖泊空间格局变化.使用面向对象分类和光谱角向量变化检测方法生成了2000-2015年西藏唐北地区每5年一期的生态系统分布数据.以此为基础,分析了湖泊与其他生态系统之间的转换和空间格局特征,评估了湖泊空间格局的动态及其与相关自然地理因素的关系.通过增强回归树识别了不同因素对湖泊动态的贡献,使用GEOMOD模型预测了湖泊到2030年的空间变化.结果表明:唐北地区在2000-2015年间湖泊增加了14.2%,是唐北地区生态系统变化的主要形式之一.区域内15个面积大于10 km2的湖泊有10个增加,另有5个减少,且缩减量较低.通过空间格局分析发现,唐北地区湖泊斑块表现为面积和数量同时增加,大斑块面积比重略有上升.扩张幅度高的湖泊多分布于海拔高、坡度大、温度低、降水少、距离冰川近的区域.位于现有湖泊周边、温度低、降水少、坡度小的区域转变为湖泊的几率较高.根据过去15年的趋势,到2030年,唐北地区湖泊将继续增加119 km2,主要变化形式从大湖扩张转变为小型水面扩张.     

转mCry1Ac基因玉米BT799对斑马鱼的生态毒理学效应

转基因作物的饲用安全性问题一直是人们关注的焦点之一.为评估转mCry1Ac基因玉米BT799对鱼类的生态毒理效应,本研究以斑马鱼为受试动物,设置5个处理:含20%转基因玉米膨化饲料组(GMF)、含20%亲本玉米膨化饲料组(PF)、转基因玉米粉(GMM)、亲本玉米粉(PMM)以及商业饲料对照组(CF),通过98 d的喂养试验,调查斑马鱼的生长表现、组织病理、繁殖、肝脏中抗氧化酶活性及敏感蛋白mRNA的表达水平.结果表明:转mCry1Ac基因玉米对斑马鱼的各项生长指标、肝脏、脑和肠道的组织病理、产卵量、受精卵孵化率、肝脏中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,以及SOD、CAT、热激蛋白70(HSP70)和卵黄蛋白原(VTG)mRNA表达量均无显著影响.但在试验后期,饲料组(GMF和PF)和玉米粉组(GMM和PMM)斑马鱼的体重、体长和特定生长率显著低于商业饲料组;饲料组斑马鱼的孵化率显著低于玉米粉组和商业饲料组;饲料组(3.85±0.76)雄鱼肝脏中的VTG mRNA表达量显著高于玉米粉组(1.60±0.56).研究表明,转mCry1Ac基因玉米对斑马鱼没有明显生态毒理效应,但由于配制的膨化饲料与商业饲料在营养成分和适口性上的差异,可能导致个别指标与商业饲料组相比有显著差异.