生态复杂性研究——综述与展望

简要介绍了生态复杂性研究的最新进展与动态,生态复杂性研究的背景及若干重要的概念与方法,生态复杂性指生态系统内不同层次上的结构与功能的多样性,自组织及有序性,生态复杂性研究的显著特征是：它应用复杂的理论,方法和观点来研究生态与进化问题,其研究方法主要有元胞机法和遗传算法,认为生态系统是一个适应复杂系统,处于混沌的边缘或临界态,内部作用是生态系统复杂化,有序化及自组织的主要推动力。     

高寒草甸生态系统氮素循环

应用分室模型,研究了高寒草甸（矮嵩草草甸）生态系统中氮素的分布与循环。结果表明：系统中,土壤库氮素总储量为 １０６３ｔ／ｈｍ ２,主要以有机态存在,土壤氮素全量养分丰富,而有效养分贫乏,仅能满足较低水平生产的供求关系;植物氮素主要储存于植物活根中,根系氮素储量为 １９０１１±４９６２ｋｇ／ｈｍ ２·ａ,活根内氮素占 ７９２６％ 。通过对该系统氮素收支平衡计算结果表明,氮素输出为 １５９３５ｋｇ／ｈｍ ２·ａ,大于系统的输入 ８４７３ｋｇ／ｈｍ ２·ａ,系统中氮素亏缺,成为限制草场生产力提高的限制因子。     

长江江豚种群生存力分析

长江江豚是一个独立的种群,由于人类活动的影响,其数量呈下降的趋势,运用漩涡模型（ＶＯＲＴＥＸ７．３）分析了长江江豚的种群生存力,预测了未来１００ａ长江江豚的种群动态,比较了在假设环境条件下以及采取和不采取保护措施长江江豚种群的濒危程度,并模拟了江豚饲养群体的动态,主要结果显示,长江江豚在未来１００ａ内灭绝的概率为０．０１平均灭绝时间为１００ａ,如长江环境状况进一步恶化,长江江豚的灭绝概率针大幅度提     

若尔盖沙化土地治理土壤微生物群落与功能基因比较研究

【目的】在高寒沙地中建立以赖草和沙生苔草等先锋植物为主的人工草方格,探究其土壤微生物群落动态变化以及养分循环过程。【方法】采用宏基因组测序和qPCR方法进行土壤微生物群落结构组成分析、功能基因注释和绝对丰度测定,并结合土壤理化因子数据进行冗余分析。【结果】人工建立草方格后,沙地土壤中全氮、速效磷以及有机碳含量分别提高了20%-68%、10%-247%、19%-56%;细菌和真菌的群落数量分别提高了17%-81%和2%-95%,与植物促生长相关的鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、硝化螺旋菌属(Nitrospira)、Solirubrobacter属和类诺卡氏菌属(Nocardioides)等细菌种类的相对丰度呈上升趋势;氮循环中与氨氧化和亚硝酸盐氧化相关的amoCAB基因簇和nxrAB基因簇显著富集,发现了完全氨氧化的基因标志。【结论】人工建立草方格有效提升了高寒沙地土壤养分和微生物群落数量,促进了养分循环。适度放牧可以增加沙地生态系统的氮汇扩散性,有助于本土先锋植物定植,为今后在同等高海拔地区采取沙地生态修复措施提供理论参考。     

棉铃虫幼虫对人类呈味物质的取食反应

利用叶碟法在室内测定了棉铃虫对人类酸、甜、苦、咸4种基本呈味物质和麻、辣味2种植物提取物的取食反应。正交试验结果表明,棉铃虫幼虫对用甜味、苦味和辣味物质(蔗糖、奎宁和辣椒提取物)处理过的烟叶取食选择率较高,对这3种呈味物质表现出有较好的适应性;而幼虫对咸味、酸味和麻味物质(氯化钠、柠檬酸和花椒提取物)处理过的烟叶取食量较少,这3种呈味物质表现出较强的拒食活性。在选择性条件下,幼虫的取食量与花椒提取物剂量显著相关;而在非选择性条件下,幼虫的取食量与氯化钠剂量显著相关。     

内蒙古荒漠草原地表反照率变化特征

基于2008年全年内蒙古荒漠草原的气象观测数据对荒漠草原地表反照率的变化特征分析发现,内蒙古荒漠草原的地表反照率在晴天呈早晚高、正午前后低的U形变化特征,降水引起的土壤含水量变化将导致地表反照率减小,云对地表反照率的影响比较复杂。荒漠草原地表反照率的月平均日变化类似于晴天条件下的日变化,大多数月份呈现早晚高正午前后低的U形变化趋势,仅在1-2月份及11-12月份呈现V形。地表反照率的季节变化较为明显。在生长季,由于存在植被覆盖使得地表反照率较低;而在冬季,地表反照率较高,特别是1\,2月份,其月均值分别为0.56和0.48,甚至高于沙漠。9月份地表反照率月均值达到最小值0.230, 7、8\,9月份地表反照率接近,分别为0.236、0.232和0.230。而且在生长季,荒漠草原的地表反照率高于退化草地、农田及麦田,低于沙漠的地表反照率,但是荒漠草原的地表反照率除7-10月份明显低于沙漠地表反照率外(相差大于0.02),生长季的其它月份与沙漠相差不大。晴天地表反照率随太阳高度角的增大而减小,当太阳高度角大于40°时,地表反照率趋于稳定,其与太阳高度角呈指数关系。土壤含水量的增大会导致地表反照率的减小,地表反照率与土壤含水量呈指数或线性关系。根据地表反照率与这两个因子之间的单因子关系式,建立了内蒙古荒漠草原晴天地表反照率随太阳高度角与土壤含水量变化的双因子参数化公式,而且太阳高度角和土壤含水量两者共同解释了地表反照率变化的68%左右。该公式可以较好地模拟内蒙古荒漠草原晴天地表反照率的变化。该公式是否可以进一步耦合到天气或气候模式中,还需要借助更多代表性的观测资料的验证,但是本研究无疑对陆面模式中地表反照率更准确的参数化及模拟提供了参考依据。     

我国甜菜夜蛾间歇性暴发的非均衡性循环波动

[摘要] 为进一步了解我国甜菜夜蛾Spodoptera exigua ( Hbner)间歇性暴发成灾的规律,作者应用时间序列分析技术研究了我国甜菜夜蛾间歇性暴发的时间序列波动规律。结果表明,在1949—2008年的60a中,我国甜菜夜蛾大尺度暴发总年频次为120次,各年度暴发次数(年频次)存在着非均衡性循环波动特征,并且在其波动过程中呈明显的上升趋势。按“年频次”强度,可将我国1949—2008年60a中甜菜夜蛾发生过程,划分成两个明显不同的阶段。第一阶段（1949—1984年）为平稳低发阶段,36a总年频次量为4次,年平均仅0.11次;第二阶段（1985—2008年）则为波浪式上升性高发阶段,24a总年频次为116次,年平均4.83次（为第一阶段的43.91倍））。按第二阶段24a（1985—2008）数据进行自相关系数和频谱图分析,结果表明,我国甜菜夜蛾大尺度暴发存在2.8a和11.2a2种不同长度的循环周期,其暴发趋势指数对滞后1a和滞后4a的影响为正相关,而对滞后5a和滞后6a的影响则为负相关。本文根据甜菜夜蛾暴发指数的非均衡周期性特征,建立了以时间序列为自变量的甜菜夜蛾暴发指数非均衡周期性预测模型,经回代结果检验,理论值与实测值之间无显著差异。     

渭北旱塬苹果园地产量和深层土壤水分效应模拟

为了研究实时气象条件下渭北旱塬不同生长年限苹果园地产量变化趋势和深层土壤水分变化规律,在模型适用性与模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了1962—2001年期间洛川旱塬苹果园地产量演变动态和深层土壤水分效应。结果表明：(1) 在模拟研究期间,洛川旱塬4—40年生苹果园产量整体上呈波动性下降趋势,初期产量逐渐增加,11—23年生达到最大值(平均为28.8 t/hm2),之后随降水量年际波动呈现出明显的波动性降低趋势。(2) 40年间苹果园地遭受的干旱胁迫日数呈波动性上升趋势,与年降水量波动趋势相反。(3) 1—15年生期间苹果园地平均年耗水量高于同期年降水量,导致苹果园地0—10 m土层土壤强烈干燥化,逐月土壤有效含水量波动性降低,1—10年生、11—20年生和21—40年生期间发生土壤干燥化并且程度逐渐加剧,但干燥化速率逐渐减缓,土壤干燥化速率分别为95.4 mm/a、12 mm/a和1.5 mm/a。(4) 随生长年限的延长,苹果园地0—10 m土层土壤湿度逐渐降低、土壤干层分布深度逐渐加大,在14年生时超过了10 m,20年生以后2—10 m 土层形成稳定的土壤干层。因此,基于土壤水分利用的苹果生长与果园利用的合理年限为20 a,最长不宜超过23 a。     

哺乳动物毛被传热性能及其影响因素

毛被能够加强或减弱动物向周围环境的热量散失,毛被的形态结构和颜色是传热性能的决定因素,其传热过程往往是传导、对流和辐射3个过程的耦合。以往研究发现环境因子中,风可增加机体向环境中的散热速率,且散失量与风速正相关,且动物通过调节在风场中的姿态来适应不同风向。动物体与环境间的温差是影响散热速率的另一因素,不同环境中的动物通过改变毛被结构来适应温差变化。毛被含水率上升会引起导热和蒸发冷却作用加强,动物通过行为或毛被结构变化来调节毛被含水率。毛色决定毛被吸收和反射热辐射的能力。毛被传热性能直接把动物的生理特点与环境因子关联起来,这对揭示动物的适应、进化都具有重要意义。同时提出,毛被结构和传热性能的研究还有助于仿生学意义的挖掘。因此,今后应重点在毛被结构和物理性能、研究技术与方法以及毛被生物学和仿生学意义等方面开展研究。     

我国不同地区烟蚜种群生殖特征研究

研究了我国4个地区3种生活史类型的烟蚜在烟草上的种群繁殖特征,并用Weibull模型对种群存活特征和生殖特征进行了分析。结果表明:25±1℃、14L:10D、70%±10%RH条件下,长春地区烟蚜的生殖前期和产仔高峰日分别为大于等于7d和第11d,而南京、湖南郴州和河南宜阳烟蚜的生殖前期和产仔高峰日分别为小于7d和第9d。烟蚜种群的R0、T和rm在同一地区不同体色之间以及不同地区同一体色之间均存在有差异显著性,平均寿命仅在不同地区的红色烟蚜和褐色烟蚜中有显著性差异,在黄绿色之间差异均不显著。