具有捕食正效应的捕食-食饵系统

在经典的捕食食饵系统中考虑到由于捕食效应对食饵种群带来的正向调节作用后,提出了具有捕食正效应的捕食-食饵系统.通过对模型的动力学行为的分析,从理论上说明了正向调节作用对系统的影响,并就第一象限内平衡点存在时的相图解释了捕食正效应的作用.结果表明:(1)捕食系统中适当的正向调节作用会增加系统的稳定性;(2)当捕食正效应达到一定的程度后系统拥有一个不稳定的极限环;(3)当捕食正效应过大时会使系统的稳定性发生变化,使捕食者种群与食饵种群同时趋向无穷,出现了调节放纵现象.这些结果在保护生物学中具有重要的意义.     

哀牢山常绿阔叶林水源涵养功能及其在应对西南干旱中的作用

为了解云南哀牢山中山湿性常绿阔叶林在2010年初西南地区特大干旱中是否遭遇水分胁迫,及其水源涵养功能在应对干旱中的作用,测定了该森林土壤和主要树种在2010年旱季的水分状况,并对比研究了原生林和森林经砍伐烧垦后形成的毛蕨菜-玉山竹群丛的土壤持水、凋落物持水、水面蒸发和土壤水分季节动态。结果表明:常绿阔叶林主要树种在2010年初西南特大干旱中并未遭受水分胁迫(最旱月叶片凌晨水势高于-0.4 MPa)。虽然常绿阔叶林土壤含水量和地下水位在最旱月都达到了有观测以来的最低点,但主要根系分布区的土壤水势仍不低于-0.5 MPa,并高于毛蕨菜-玉山竹群丛。森林较好的水分状况和原生常绿阔叶林较好的水源涵养功能有关。常绿阔叶林的土壤总持水量尤其是非毛管持水量要显著大于毛蕨菜-玉山竹群丛,同时也大于云南地区的一些次生林和人工林。常绿阔叶林地表丰富的凋落物通过持水和抑制土壤蒸发也对水源涵养有一定作用。哀牢山常绿阔叶林良好的水源涵养功能,充足的土壤地下水储存弥补了旱季和特大干旱中降水的不足。结果指示原生林在水源涵养中不可替代的作用,以及加强原生林保护在提高区域抗干旱能力中的重要意义。     

中国农业系统近40年温室气体排放核算

基于排放因子法构建了包含种植业和牲畜养殖业的农业系统温室气体排放核算体系,系统核算了1980-2020年我国全国尺度上的农业系统温室气体排放总量和变化趋势,并在区县级尺度下对1980、2000、2011年的中国农业系统的温室气体排放量进行核算,对比不同阶段农业系统温室气体排放变化的时空异质性规律。研究发现：1980-2020年我国农业系统温室气体排放量呈波动增长趋势,增长了近46%。CH₄是农业系统排放贡献最大的温室气体,占总排放量的47.33%。我国农业系统温室气体排放与不同地区农业生产方式有关,CH₄排放量高的地区主要位于我国主要水稻产区以及旱地作物产区。CO₂排放量高的地区主要位于东北、西北等地区以及华东地区。N₂O排放量较高地区主要位于西北的主要畜牧养殖地区,以及我国农业经济发展水平高的中南部地区。研究有助于揭示我国农业温室气体排放的动态特征,现状规律,以及空间差异性特征,从农业减排角度为实现双碳目标提供科学参考。     

吲哚作为细菌细胞间信号分子的研究进展

吲哚广泛存在于自然界,目前已知超过145种革兰氏阳性和阴性细菌能产生吲哚,其中包括许多病原菌。随着细菌密度感应系统及其信号分子作用机制研究的深入,吲哚已被证实是肠道病原菌如致病性大肠杆菌、迟缓爱德华氏菌、霍乱弧菌等一类细胞间重要的信号分子,并参与细菌的多种生理活动,如毒力、抗药性、生物膜形成、运动性、质粒稳定性、抗酸性、孢子产生等。更为重要的是,吲哚及其衍生物还参与协调菌群竞争,有益于人体肠道菌群平衡和免疫系统。本文在吲哚作为细胞间信号分子参与迟缓爱德华氏菌的毒力、抗药性、生物膜形成和运动性的研究基础上,对近年来吲哚作为细菌细胞间信号分子的研究进展进行了综述。随着吲哚作用机制的进一步揭示,将有助于新型抗病原菌感染策略的研发和生物工程方面的应用。     

洮河自然保护区大峪沟林区紫果云杉群落木本植物种群生态位特征

基于群落调查数据,以样地代表多种资源的综合状态,物种重要值作为生态位的计测指标,利用Levins和Shannon生态位宽度,Schoener生态位相似和Pianka生态位重叠对洮河自然保护区大峪沟林区的紫果云杉群落木本植物种群生态位进行定量研究。结果表明：紫果云杉群落乔木层共有树种8种,隶属于4科6属,紫果云杉占绝对优势,岷江冷杉为次优势种;灌木层共有植物50种,隶属于16科25属,忍冬科的蓝靛果、葱皮忍冬和唐古特忍冬等以及蔷薇科的峨眉蔷薇和银露梅等构成了灌木层的主体,紫果云杉幼苗优势不明显,但生态位宽度最大。本研究表明,生态位宽度受物种生态特性及其分布和生境共同影响,重要值大的物种生态位宽度一般较大,生态位宽度大的物种之间生态位相似性和重叠性一般较大,并与其它物种重叠的概率高、重叠程度大,生态位宽度小的物种集中出现时也会出现较大的生态位重叠,同科或同属的物种间常有较大生态位相似和重叠。生态位宽度反映着种群的扩散潜力,生态位相似反映着群落的稳定性,生态位重叠反映着物种间存在或潜在的竞争程度。紫果云杉在乔、灌木层均有最大的生态位宽度,生态适应性最强,群落结构稳定,具有进一步扩散的可能。     

长江经济带生态系统服务供需格局变化与关联性分析

生态系统服务持续供给是人类社会可持续发展的重要基础。随着社会经济发展和人类生活品质的提高,综合考虑生态系统服务供给与人类需求,并纳入自然资源管理实践对我国生态文明建设至关重要。然而,目前的研究大多集中于生态系统服务供给研究,针对跨区域尺度的生态系统服务供需研究仍较薄弱。以我国跨区域的长江经济带为例,采用生态系统服务供给指数(ESPI)和土地开发指数(LDI),定量测度了生态系统服务的供给和需求,构建了生态系统服务供需指数(ESSDI),分析了长江经济带生态系统服务供需格局的时空变化规律及其区域特征,并利用皮尔逊相关系数和回归分析方法,定量探究了长江经济带生态系统服务供需格局的关联性及其区域差异。研究结果表明:(1)2015年长江经济带的生态系统服务供需格局区域差异明显,总体上呈现西部盈余东部超载的供需格局,其中生态系统服务供需格局状况较好和状况好的区域面积比例较高,占长江经济带总面积的69.45%。(2)长江经济带生态系统服务供需格局空间失衡现象较为突出,长江经济带55.36%的GDP和31.41%的人口均集中在7%生态系统服务供需状况差的区域。2000—2015年期间,长江经济带实施了系列生态保护与修复工程,生态系统服务供需状况趋向变好,生态系统服务供需状况好的县域增加了43个,供需状况差的县域减少了58个;长江经济带上游和中游地区生态系统服务供需状况比下游地区提升幅度大。(3)长江经济带生态系统服务供给和需求整体上呈现负相关。生态系统服务的供需关系存在区域差异。在经济快速增长和土地集约开发的下游地区,生态系统服务供需负相关关系斜率较大。随着ESPI的变化,下游LDI的变化幅度大于欠发达的上游和中游地区。研究结果可为长江经济带生态系统管理和政策制定提供参考。     

21世纪以来闽三角城市群人类景观开发强度的时空演变——基于能值-GIS方法

在快速的城市化进程中,城市群作为城市发展到成熟阶段的高级空间组织形式,其在推进城市群区域社会经济一体化的同时,也在一定程度上加剧了城市群的人地关系矛盾和景观开发强度。为量化城市群的人类景观开发强度,揭示自然环境对人类资源消耗过程的压力响应机制,选取闽三角城市群在2000、2005和2013年的夜间灯光数据(DMSP/OLS)作为刻画人类经济活动范围的基础数据,通过能值分析理论,耦合可更新能源(太阳能、风能、地热能和降雨化学能等)与基于统计数据的不可更新能源进行能值核算,并进一步描述人类景观开发强度(Landscape development intensity,LDI)的时空演变特征,基于人类活动对自然生态系统的干扰程度划分为5级进行空间展示与分析。结果表明:(1)在时间尺度上,闽三角城市群的年可更新能值密度均值在2000、2005和2013年,分别为9.42×10~(16) sej/hm~2、7.25×10~(16) sej/hm~2和7.88×10~(16) sej/hm~2,呈现出先减后增的趋势,在空间尺度上,闽三角城市群可更新资源由环海湾地带向内陆地区呈环形逐层增加,其中在2000年表现尤为明显;(2)在不可更新资源的利用上,闽三角城市群的本地不可更新能源能值投入在2000、2005和2013年,分别为4.64×10~(24) sej、4.63×10~(24) sej和4.66×10~(24) sej,只出现轻微浮动,而外部输入能源的能值投入则在2000、2005和2013年,分别为1.41×10~(24) sej、3.18×10~(24) sej和5.71×10~(24) sej呈现逐年上升趋势,且其中对原煤的需求表现最高,占比高达90%;(3)LDI在空间分布上,自内陆至沿海干扰等级逐渐上升,其中,强度干扰与剧烈干扰主要覆盖厦门市、龙海市、晋江市和石狮市;在时间分布上,呈现出强度干扰和剧烈干扰逐渐增大的趋势。研究有助于政府对不同干扰等级区域的城乡建设与规划管理提供决策依据,为实现城市群可持续发展提供数据参考。     

巴氏醋杆菌高酸度醋发酵过程的能量代谢分析

【目的】初步分析了Acetobacter pasteurianus CICIM B7003-02在醋酸发酵过程中的能量代谢状况, 通过强化细胞能量代谢水平以提升菌株高酸发酵的产酸强度。【方法】探明A. pasteurianus CICIM B7003-02在高酸度醋发酵的不同阶段中三羧酸循环底物含量、乙醇呼吸链酶活及能量代谢酶基因的转录水平等代谢特点, 分析用于醋酸发酵的产能代谢途径及其作用。【结果】发现A. pasteurianus CICIM B7003-02在醋酸发酵初期, 主要通过苹果酸/琥珀酸回补偶联有氧呼吸途径产能。进入醋酸快速积累阶段, 乙醇呼吸链为主要供能代谢途径。发酵后期苹果酸/琥珀酸回补途径配合乙醇呼吸链供能。基于上述研究, 采取添加琥珀酸和苹果酸强化细胞产能, 促进高酸度醋发酵强度。【结论】能量供给影响醋杆菌耐酸能力和醋酸生产能力。确定乙醇呼吸链为醋酸发酵的主要供能系统。强化细胞产能手段可达到提高醋酸发酵强度的目的。     

南水北调中线水源区丹江口市域景观格局变化及氮磷净化能力

丹江口库区是南水北调中线工程重要水源地,通过探究库区景观格局变化与氮磷净化能力,对未来景观规划和生态系统功能提升提供科学依据。在县域尺度上以丹江口市为研究区,运用景观格局指数和InVEST模型研究2003—2018年库区景观格局和氮磷净化能力,并利用Pearson相关分析和RDA分析法探讨二者之间的关系,分析引起氮磷净化能力变化的因素。结果表明:在斑块类型上,水域面积和林地面积不断增加,耕地和园地面积逐渐减少,建设用地面积整体上呈增长趋势;在景观水平上,景观形状指数不断减少,蔓延度指数和聚集度指数整体呈增长趋势,形状复杂程度降低,景观聚集程度提升,散布与并列指数增加了5.58,香农多样性指数变幅较小,各斑块类型趋于规则,呈均衡趋势分布。2003年、2008年、2013年和2018年氮磷净化能力呈持续增强趋势,其中TN输出总量分别为899.224、801.481、776.979、672.149 t, TP输出总量分别为77.308、69.921、68.163、60.802 t, 15年间TN、TP的净化能力分别增强了25.3%和21.4%;对氮磷净化能力重要性等级划分表明,极重要、高度重要区主要分布于库区、河流两岸和林地区域。利用Pearson相关分析和RDA分析法表明,在斑块类型上林地与氮磷的输出呈显著负相关,耕地、园地和建设用地与氮磷输出量呈正相关;在景观水平上氮磷输出量与景观形状指数呈显著正相关,和散布与并列指数表现出显著负相关,与蔓延度指数、聚集度指数呈负相关。因此,可在库区氮磷输出量较高的地区种植喜氮喜磷植物,通过调节景观格局结构,合理规划土地利用,增加林地面积,建设河岸植被缓冲带充分滞缓径流等一系列措施,充分保障库区水源水质安全。     

应用自组织映射方法的北京市2005-2013年土地利用时空演变分析

时间序列土地利用时空演变规律分析是当前的研究热点之一,通过应用自组织映射神经网络方法进行多时间序列土地利用变化时空一体化表达与演变规律分析,探索区域土地利用变化模式。基于北京市2005、2007、2009、2011、2013年5期土地利用遥感分类数据,构建自组织映射神经网络并利用其聚类和降维可视化功能对5个年份的土地利用数据同时进行训练输出,发现建设用地、耕地、林地、牧草地、园地的聚集模式,并通过对输出神经元进行二次聚类以及土地利用变化轨迹分析,获得北京市郊区5个监测时相土地利用变化的时空演变特征。结果揭示出北京市郊区2005-2013年土地利用变化具有明显的耕地型向建设用地型发展的平原区演变特征,以及向林地型发展的山区演变特征,且各区的发展具有时间上的顺序性;总体上形成6类土地利用演变轨迹。