环京津城市群生态系统服务的时空演变与驱动因素

城市群已成为全球经济竞争的新空间单元,在促进城镇化建设,实现资源优质配置和发挥辐射带动作用等方面发挥着重要的功能。但剧烈的社会经济活动必然会对城市群生态系统服务造成破坏,因此开展城市群生态系统服务的时空演变研究,进而探索不同驱动因子对其的作用机制具有重要意义。目前,在已有的研究中缺少对城市群尺度和长时间跨度下的生态系统服务水平演变与驱动因素探究。为此,选取京津及环京津地区为研究区域,通过总结区域生态问题,构建起研究区域生态系统服务评价体系,并对2000-2018年生态系统服务进行计算,分析时空演变特征。然后,通过最小二乘法模型（Ordinary Least Squares,OLS）筛选出潜在的驱动因子,并导入地理加权回归模型（Geographically Weighted Regression,GWR）进行地理加权回归计算。最后,通过对结果分析,探讨自然和社会因子对生态系统服务的作用机制。研究结果表明：1）2000-2018年,研究区域生态系统服务呈现出先上升后下降,在2015年达到最高值的发展特征。2）在空间上,研究区域生态系统服务内总体上呈现燕山山脉及太行山山脉北部区域为生态系统服务的高值区域,坝上区域为低值区的空间分异特征。同时,生态系统服务演变在空间上呈现以燕山和太行山为界,燕山和太行山区域呈现先减弱后提升的趋势,西北区域整体呈现减弱趋势,东南区域从2015年起逐渐降低的空间演化特征。3）在驱动因素方面,自然环境和社会经济因素对生态系统服务的驱动作用从强到弱排列依次是：降雨量 > 土壤含沙 > 人口密度 > 温度 > 基础设施密度。4）其中,人口密度、土壤含沙量、基础设施呈较为明显的负相关驱动特征,降雨量呈较为明显的正相关驱动特征,温度则呈南部负相关,北部正相关,由东南向西北影响增强的趋势。本研究通过评估环京津城市群生态系统服务,分析区域生态系统服务的分析演变特征,并探索区域自然、社会因子对生态系统服务的驱动作用,为环京津城市群未来的生态环境保护和规划策略制定提供了科学指导和决策依据。     

植物苯丙烷代谢途径

众所周知,固着生长的植物经常受到环境中各种生物和非生物胁迫的威胁。所以在漫长的进化过程中,植物必须将多样的环境信号整合到其发育过程中,以实现适应性形态的发生和代谢途径的精确调控,最终使植物完成整个生长周期。研究显示,苯丙烷代谢作为植物重要的次级代谢途径之一,其代谢产物,例如木质素、孢粉素、花青素和有机酸等,在调控植物适应性生长的过程中发挥着重要功能。特别是在药用植物中,苯丙烷代谢还与众多药用活性成分的合成息息相关,几乎所有包含苯丙烷骨架的天然药效成分均由苯丙烷代谢途径直接或间接合成,例如黄酮类、萜类和酚类等。此外,经苯丙烷代谢途径产生的一些次级代谢产物还能由植物根系外泌到周际土壤中,通过改变根系微生物的菌群生态,而影响植物生长和抵抗生物或非生物胁迫的能力。同时,苯丙烷代谢介导的这种植物-微生物互作也与药用植物的道地品质密不可分。本文综述了近年来植物苯丙烷代谢途径的最新研究进展,重点对该代谢途径中代谢产物的生理功能及表达调控机制进行了介绍,以期更深入地理解药用植物苯丙烷代谢与药材性状之间的潜在关系,旨在指导优良中草药的遗传育种,以进一步促进我国中医药事业的蓬勃发展。     

北京城区夏、秋季节短期增温对月季暗呼吸及光合参数的影响

与光呼吸不同,光对植物叶片暗呼吸具有明显抑制作用。目前,植物叶片这一生理生态现象很少受到关注,但光抑制呼吸会导致叶片日间碳损失,对植物碳平衡有重要影响。利用Li-6400(Li-Cor,USA)光合仪模拟北京城区夏、秋季增温对月季(Rosa chinensis)叶片暗呼吸及光合参数的影响。结果表明:(1)短期增温处理显著提高了蒸腾速率(Tr),降低了胞间CO2浓度(Ci),夏季增温时气孔导度(Gs)降低而秋季增温明显升高。(2)夏季增温5℃,有光暗呼吸(RL)显著高于增温2℃(P0.05),而增温2℃对RL影响不显著(P0.05);秋季增温5℃,RL显著高于增温3℃(P0.05)。4个不同短期增温处理都对无光暗呼吸(RD)影响显著(P0.05)。(3)秋季增温5℃对光抑制呼吸影响显著(P0.05);其它3个短期增温影响不显著(P0.05)。(4)秋季增温5℃,月季暗呼吸对增温敏感性显著高于增温3℃的值(P0.05)。目的为分析城市白昼气温上升导致植物叶片碳损失估计提供实验案例,是提高城市植物碳汇生态服务功能可能途径的基础。     

浙江天童太白山不同群落植物构型比较

植物构型是植株构件在空间上的分配方式,反映了植物对环境的响应策略。通过对浙江天童太白山海拔差异很小的栲树(Castanopsis fargesii)、小叶青冈(Cyclobalanopsis gracilis)和云山青冈(Cyclobalanopsis sessilifolia)群落类型中所有植株的树高、树冠厚度、树冠面积、叶片聚集度、枝下高和距地45 cm基径等植物构型性状,以及树冠曝光指数、土壤含水率、空气温湿度、土壤p H值和风速6个环境因子的测定,分别分析乔灌木层植物构型性状及性状关系在3个群落间的变化规律。结果表明:(1)从栲树到小叶青冈至云山青冈群落,灌木层的树高、树冠厚度、枝下高和距地45 cm基径增加,叶片聚集度减小;乔木层的树高、树冠厚度、树冠面积、枝下高和距地45 cm基径均减小,叶片聚集度增大;(2)3个群落灌木层构型性状间显著相关(P0.001),而乔木层只在中低海拔群落存在相关性;(3)从栲树到小叶青冈至云山青冈群落,乔灌木层的冠层曝光指数显著增加(P0.05);(4)多元逐步回归表明,树冠曝光指数对灌木层构型性状变异的贡献最大,而风速、土壤含水率和p H值对乔木构型性状的变异起主导作用。综上得知,天童太白山乔灌木植物在不同群落间存在构型分异,植物对光资源的竞争是引起灌木构型在不同群落间变化的主要驱动因子,而对乔木植物,其构型变化更多受到风速和土壤含水量的影响。     

小兴安岭凉水自然保护区蝶类多样性

2012—2013年选取原始阔叶红松林、人工林、天然次生林和灌丛草甸4种典型植被生境,对小兴安岭凉水自然保护区的蝶类进行了系统研究。共捕获蝶类1438头,分属7科47属76种,4种植被生境中蝶类群落优势类群均为蛱蝶科,不同生境蝶类群落相似性与生境植被类型密切相关。计算分析了4种植被生境中蝶类多样性指数、物种丰富度、优势度指数、均匀度指数和种-多度关系,结果表明:3种森林生境蝶类多样性大于灌丛草甸,原始阔叶红松林蝶类具有最高的多样性指数、较高的物种丰富度、均匀度指数以及最低的优势度指数,种-多度分布为对数正态分布,说明环境质量优越,最适合蝶类生存和繁衍;灌丛草甸蝶类的多样性指数、物种丰富度和均匀度指数均为最低,而优势度指数最高,种-多度分布为对数级数分布,反映植物群落结构较单一,适合各种蝶类生存和繁衍的资源不足;天然次生林蝶类多样性指数、物种丰富度高于人工林,均匀度小于人工林,但前者种-多度分布为对数级数模型,后者为对数正态模型,说明在封山育林状态下,对森林植被组成进行适当合理的干扰,有利于森林的健康发展     

外来植物火炬树(Rhus typhina L.)入侵对不同林型土壤性质的影响

生物入侵在世界范围内广泛发生,严重威胁当地生物多样性和生态系统稳定性。植物与土壤之间的相互作用在决定植物的竞争力以及分布格局中起着重要作用,是影响外来植物入侵力和生态系统可入侵性的一个重要方面。目前,有关研究已成为植被生态学与入侵生态学的研究热点。引自北美的外来植物火炬树(Rhus typhina L.)已成为我国北方主要的入侵木本植物之一。比较了火炬树单优林型、火炬树+刺槐(Robinia pseudoacacia L.)混交林、火炬树+麻栎(Quercus acutissima Carruth.)混交林、火炬树+银白杨(Populus alba L.)混交林4种不同林型的土壤微生物群落结构、土壤酶活性和土壤养分含量特征。结果表明:火炬树单优林土壤细菌、放线菌数量明显高于各混交林型,而真菌数量无显著差异;土壤酶活性方面,火炬树单优林脲酶、过氧化氢酶活性高,土壤磷酸酶活性低;火炬树的入侵显著提高了土壤全碳、全氮、全磷和硝态氮含量,同时明显降低了土壤铵态氮含量。硝态氮含量的增高可能与火炬树入侵造成土壤微生物群落组成变化、土壤硝化速率高有关;而火炬树入侵降低了土壤铵态氮含量,说明该物种可能更易于吸收利用铵态氮。以上研究结果表明,火炬树可以改变土壤生态系统的微生物群落组成和土壤酶活性并影响土壤相关营养元素循环,从而可能使其在与当地植物的竞争中获得优势,为自身的入侵创造有利条件。     

温度和流速对洛氏鱥呼吸代谢的影响

采用实验生态学的方法研究了不同温度和流速对两个年龄组洛氏鱥呼吸代谢的影响。结果表明,1龄和2龄洛氏鱥在4℃水体中基本不摄食生长十分缓慢,随着水体温度升高,鱼类摄食和生长情况出现好转。在温度4℃增高至28℃的过程中,除流速16cm/s和18cm/s条件下水温由24℃升28℃时耗氧率出现降低外,其余流速下洛氏鱥耗氧率均随着温度升高而增加,呈典型的指数增长趋势Y=aebx,R2值均高于0.90;在流速由8cm/s增至18cm/s的过程中,虽然1龄组在低于20℃和2龄组低于24℃水体中耗氧率随流速增加而增加,但1龄组在温度24、28℃和2龄组在28℃的水体中当流速增至16cm/s时耗氧率达到最大值,1龄组持续30min和2龄组持续1h后出现鱼体紧贴栏鱼网的现象。通过分析得出,洛氏鱥的呼吸代谢受到温度、水流和个体大小等因素的相互影响,个体较大的2龄洛氏鱥对水环境的适应范围明显强大于1龄鱼,流速为12—14cm/s温度为16—24℃和流速为16cm/s温度为16—20℃是1龄洛氏鱥理想养殖条件,流速12—16cm/s温度8—24℃是2龄洛氏鱥理想养殖条件。     

杂色山雀的婚外父权与配偶间的遗传相容性无关

婚配制度作为一种进化稳定对策是动物对某一环境包括种群内部环境适应的结果。据统计,约92%的鸟类为社会性单配制,但单配制鸟类中很多都存在婚外父权现象,表现出社会性婚配制度与遗传性婚配制度的不一致性。杂色山雀(Parus varius)是一种社会性单配制的小型森林洞巢鸟,其是否存在婚外父权现象至今尚未见报道。通过对杂色山雀进行亲权鉴定以确定其有无婚外父权现象及婚外父权的比例,结果显示:45.45%(20/44)的巢存在婚外父权,14.39%(38/264)的后代为婚外子代,说明杂色山雀具有较高的婚外父权水平。进一步探究其婚外父权的发生原因,结果如下:(1)有、无婚外父权巢的社会性亲本之间的遗传相似性无显著差异(P=0.504);(2)有婚外父权巢中婚内子代和无婚外父权巢中子代的杂合度(P=0.118)以及有婚外父权巢中婚外子代与婚内子代的杂合度(P=0.206)均无显著差异。(3)有婚外父权巢中的婚内子代与婚外子代间8项体征指标比较,差异均不显著(Ps0.05)。综上,社会性单配制杂色山雀婚外父权的发生与配偶间的遗传相容性无关,还有待从其他角度进行探究。     

琼胶酶研究进展

琼胶酶是一种多糖水解酶,根据其降解琼脂糖的作用方式不同,可以分为α-琼胶酶(EC 3.2.1.-)和β-琼胶酶(EC 3.2.1.81).本文结合自己的研究,从琼胶酶的生物学研究、酶的分类、晶体结构、催化机理以及酶的应用等几个方面综述了琼胶酶的研究进展.     

鱼类生物群落对太子河流域土地利用、河岸带栖息地质量的响应

河流生态系统的退化是多空间尺度环境因子作用的结果。探讨不同尺度环境因子及水生生物之间的作用关系,识别影响水生生物群落完整性的尺度问题,是有效开展水生生物保护的基础。基于2009年对太子河流域15个样点的鱼类、河岸带栖息地质量评价,结合遥感影像解译的太子河流域土地利用情况(包括流域尺度和河段尺度),研究鱼类完整性指数(F-IBI)与两种尺度土地利用、栖息地质量参数之间的关系。结果表明太子河上游地区河岸栖息地质量较好,下游地区由于农业用地、城镇用地比例的增加河岸栖息地质量明显下降。F-IBI与自然用地比例呈正相关,与农业、城镇用地比例呈负相关。农业用地对F-IBI的影响体现在流域尺度,而城镇用地在两种尺度上都存在显著影响。相比于农业用地,城镇用地相同比例的增加会导致F-IBI更快的下降。底质、水质状况、人类活动强度是显著影响F-IBI的栖息地质量评价参数。3项参数均随农业和城镇用地比例增加而降低,农业用地主要在流域尺度上对3项参数产生影响,城镇用地主要影响底质和水质状况2项参数,而在两种尺度上的影响相差不大。