基于生物多样性与生态系统服务功能的秦岭山系自然保护体系规划

生物多样性与生态系统服务是目前生态保护的两大主要目标,在保护区体系规划设计中兼顾两个保护目标有助于发挥自然保护区的综合效益。以生物多样性与生态系统服务功能都重要的秦岭山系为研究区域,在生物多样性、水源涵养和土壤保持重要性评估的基础上,通过空缺分析,提出了秦岭山系的保护区体系优化方案。研究结果表明,现有的自然保护区保护了33.5%的生物多样性极重要区,22.9%的水源涵养极重要区,但是只保护了7.4%的土壤保持极重要区;建议在秦岭主峰、秦岭西部和东南部分别建立自然保护区群和生态功能保护区,保护区面积占秦岭山系总面积的31.4%,使生物多样性、水源涵养、土壤保持的极重要区的保护比例达76.2%、70.5%和41.5%,生态保护效益得到提升。研究结果可以为秦岭山系生态保护政策的制定提供参考,同时对于其他地区自然保护体系规划、以及国家公园构建也具有重要的借鉴意义。     

悦目金蛛拖丝的超微结构研究

采用非固定的抽丝方法,从一只未麻醉的悦目金蛛(Argiope amoena)的纺器将拖丝抽出,然后用扫描电镜(SEM)对拖丝进行超微结构的观察,结果表明:悦目金蛛拖丝至少具有2根、3根、4根及多根单丝纤维构成的4种不同结构,其中有一种类似弹簧的结构;另外,丝的表面还出现一种小环结构,这两种结构可能是拖丝纤维具有优良机械性能的原因之一。"束状结构"和"小环结构"在文献中未见报道。拖丝的直径范围为0.25~10.77μm;悦目金蛛似乎能调节拖丝的结构和直径,以适应其所面临的即时环境。本文基于上述观察结果并结合前人的研究,提出了蜘蛛拖丝结构-生物学功能多样性假说,对蜘蛛丝的结构与生物学功能之间的关系作了探讨。     

文峪河上游河岸林群落类型及其生态适应性

以文峪河上游河岸林为研究对象,采用TWINSPAN法对研究地区河岸林进行群落分类,对各群落类型特征进行分析.在提出河岸林群落生态功能适应性指标的基础上,对研究地区河岸林群落进行生态功能适应性分组.通过研究,文峪河上游河岸林可划分为阔叶混交林、华北落叶松阔叶混交林、云杉落叶松混交林、云杉阔叶混交林、阔针混交林、油松阔叶混交林、青杨林、沙棘灌丛和柳树灌丛等9个群落类型,但群落类型之间的分异性总体表现不高,且表现出突出的多样性特征;群落乔木层和灌木层的物种组成复杂,草本层多为一些耐干扰种和耐水湿种,总体上越远离河岸,高地群落中的物种比例越高,表现出高地森林与河流之间生态过渡带的典型特点和河岸带生态环境的高度异质性;根据本文构建的群落的生态功能适应性指标,研究地区9个河岸林群落类型可以划分为强入侵性功能组、中等入侵性功能组、弱入侵性功能组和高逃避性功能组等4个生态适应性功能组,不同生态适应性功能组的群落中,乔木层和灌木层的主要物种具有明显不同的生态对策,而草本层物种的差异不明显.     

环境微生物群落功能研究的新方法和新策略

微生物群落在驱动生物地球化学循环中扮演着重要角色,传统的研究方法可对微生物群落进行遗传结构的解析,但不能有效地与功能研究耦联.概述了近年发展起来的基于核酸和蛋白质水平的分子生物学新方法--环境mRNA 和 rRNA同时荧光原位杂交(FISH)、寡核苷酸微阵列技术(Oligonucleotide Microarray)、 稳定性同位素联合宏基因组学(SIP-enabled Metagenomics)和环境蛋白质组学(Metaproteomics)在环境微生物群落功能研究中的应用,并且对其发展趋势进行了分析和展望.     

藻类种类和浓度对中华哲水蚤(Calanus sinicus)摄食和消化酶活性的影响

通过饵料浓度差法在实验条件下研究了不同浓度的金藻、三角褐指藻和巴夫藻对中华哲水蚤(Calanus sinicus)摄食和消化酶活性的影响,结果表明:不同藻类和浓度对中华哲水蚤的摄食有明显的影响.(1)中华哲水蚤对3种饵料藻的摄食存在一饱和浓度,低于饱和浓度,摄食率随着食物浓度的增加而增加;高于饱和浓度,摄食率呈下降趋势.实验浓度下,中华哲水蚤对金藻、三角褐指藻和巴夫藻的最大摄食率分别为4664、6021 cells ml-1和4524 cells ml-1.滤水率随着食物浓度的增加而呈单一性的下降.(2)中华哲水蚤消化酶活性随藻类种类和浓度的变化而变化.不同藻类和浓度下,昆布多糖酶活性都明显高于麦芽糖酶和纤维二糖酶的活性,而麦芽糖酶活性又稍高于纤维二糖酶的活性.不同藻类喂养条件下,中华哲水蚤3种消化酶的活性发生了不同程度的变化,以巴夫藻喂养时酶活性稍高.     

气孔特征与叶片功能性状之间关联性沿海拔梯度的变化规律——以长白山为例

气孔是陆生植物与外界环境进行水分和气体交换的主要通道,控制着植物的光合作用和蒸腾过程。植物往往通过多种性状的组合来适应变化的环境,叶片功能性状之间的紧密关系已经在不同尺度得到证实。然而,植物气孔特征与叶片其它功能性状是否存在关联性以及这种关联性是否会受到环境变化梯度的影响仍鲜少报道。沿长白山北坡6个海拔梯度,测定了150种植物的气孔特征和叶片功能性状。结果发现,气孔密度(SD)与比叶面积(SLA)负相关,与单位面积的叶氮含量(N_(area))正相关;除了SLA和N_(area)外,气孔长度(SL)与SLA、叶片厚度(LT)和单位质量的叶氮含量(N_(mass))均存在显著的相关性(P0.05)。然而,气孔特征与叶片功能性状的相关性只在部分海拔梯度存在。此外,发现SD与SL之间存在稳定一致的负相关关系。这些结果表明,植物气孔特征与叶片形态和化学特征对环境变化的适应存在一定的协同变异性,但这种关系不具有普适性,主要与气孔特征和叶片功能性状的选择压力存在差异以及物种分布范围相关。未来仍需要在更多物种和不同区域内来验证气孔特征与植物功能性状之间的关联关系。     

淮南采煤塌陷湖泊浮游植物功能群的季节演替及其驱动因子

在淮南矿区设置潘谢潘集站(PXPJ)、潘谢顾桥站(PXGQ)和潘谢谢桥站(PXXQ)等3个塌陷湖泊站点,分别代表3种典型矿区湖泊水文生态条件,于2013—2014年分4个季度采样并分析了3个湖泊浮游植物功能群组成、季节演替规律及其与环境和生物因子的关系。结果显示,3个湖泊的浮游植物种类可归入16个功能群,其主要优势功能群反映了小型富营养化湖泊水体的生境特征。PXPJ春季S1、X2和Y为主要优势功能群,分别以伪鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)、具尾蓝隐藻(Chroomonas caudata Geitler)和卵形隐藻(Cryptomonas ovata Ehr.)为代表种属,随后3个季节C为第1优势功能群,以链形小环藻(Cyclotella catenata)为代表物种。PXGQ春夏秋3个季节中均以伪鱼腥藻为代表的S1功能群占绝对优势地位,冬季向C(以链形小环藻为代表)和D(以尖针杆藻为代表)为主的功能群演替。PXXQ春季X2和Y为主要优势功能群,分别以具尾蓝隐藻和卵形隐藻为代表,夏秋季以伪鱼腥藻为代表的S1功能群占据优势地位,冬季向C(链形小环藻为代表)和E(长锥形锥囊藻为代表)功能群为主的群落结构演替。水温和光照条件是驱动淮南采煤塌陷湖泊浮游植物功能群季节演替的关键环境因子,而营养盐和生物因素是导致3个湖泊功能群组成差异的重要原因。     

内蒙古土地利用变化对生态系统防风固沙功能的影响

土壤风蚀是内蒙古的严重环境问题之一。在对内蒙古2000年到2010年的土地利用变化特征进行分析的基础上,分析了内蒙古土地利用变化的主要特征,以RWEQ模型估算了内蒙古2000年和2010年的固沙物质量,采用空间统计分析评估了固沙功能对土地利用变化的响应,结果表明:(1)2000—2010年土地利用变化以城镇高速发展、草地和湿地面积锐减、林地灌丛有所恢复以及荒漠环境改善为主要特征。(2)2000—2010的十年间内蒙古固沙物质总量增长了17.75%,草地总面积虽有所降低,但是部分区域草地覆盖度的上升增强了草地固沙能力,而林地的固沙物质量则由于农田、草地改为林地的短期内地表保护力的下降而有所降低。(3)十年间农田退耕还草、荒漠环境的改善、草地质量提高等土地利用变化方式有益于生态环境质量的提高,使生态防风固沙功能得以增强,造成固沙物质量提高了约0.25亿t。(4)农田开垦、城镇发展、荒漠化发展、湿地萎缩以及草地的退化等土地利用变化会使生态环境质量降低,生态系统防风固沙功能下降,累计造成的固沙物质量的减少总量约为0.19亿t。从十年间综合来看,内蒙古的土地利用变化对区域固沙功能有一定的增强作用,但是尚存在城镇发展过快、草地湿地转化压力过大、草地退化、荒漠化对固沙功能的弱化问题,需要在今后的土地利用规划和管理工作中予以改进以进一步增强区域固沙功能,构建北方地区生态安全屏障。     

沉水植物茎叶微界面特性研究进展

沉水植物茎叶-水界面是浅水湖泊的重要界面之一,对湖泊生物地球化学循环和水环境质量具有重要影响。富营养化水体中,大量的附着物常富集在沉水植物茎叶表面,形成了特殊的生物-水微界面。对该微界面特性进行深入研究,有助于揭示沉水植物在微环境层面对富营养化水体中物质循环的调控过程和机制。沉水植物茎叶微界面具有促进水体养分转化、改变环境因子及可溶性物质的空间分布,增加物质运输的阻力和距离、降低植物光合作用、调控重金属等生态功能;微界面结构及环境因子受水体营养盐浓度、沉水植物种类及生长阶段等因素的影响。对微界面结构功能的主要研究方法进行了分析总结,并对沉水植物茎叶微界面的研究前沿进行了展望。     

土地整理项目区的景观格局及其生态效应

目前项目角度的土地整理生态效应评价较少,受到研究幅度的制约,而且已有研究中对景观格局优化目标和生态效应的系统分析较少.选择典型的土地整理项目作为研究案例,以GIS和景观指数为研究手段,结合景观格局优化目标建立相应的指标体系,对土地整理的生态效应进行评价.研究表明,土地整理项目的生态效应指标体系包括提升生物多样性、维持物质和能量流通、维持景观格局稳定、提升生活环境品质、提高生态服务价值等5个方面.研究区土地整理具有正效应和负效应,最大斑块面积提高、斑块密度减少、聚集度提高、廊道宽度和连通度提高、缓冲区宽度增加、植被覆盖增加、合理功能分区是土地整理的正效应,而景观多样性降低、分维数减少和生态服务价值降低是其负效应.因此,在土地整理规划和设计时应融入景观设计和生态保育思想.