耗散结构,等级系统理论与生态系统

耗散结构理论与其他热力学概念一起,可以解释生态学中的许多现象。生态系统是耗散系统,用耗散结构理论来分析和讨论生态平衡等问题更为合理、准确。等级系统理论是为理解和研究高度复杂系统而发展起来的系统理论。等级系统理论为研究生态系统的行为和特征提供了客观的、适用的概念构架和实践指南,并为生态系统科学的统一性理论的形成开辟了广阔前景。本文拟就耗散结构理论和等级系统理论的主要内容及其在生态学中的应用作一介绍和讨论。     

中国外来入侵植物的等级划分与地理分布格局分析

基于文献报道、野外调查、标本记录和必要的分类学考证, 整理出我国外来入侵植物72科285属515种。根据外来入侵种的生物学与生态学特性、自然地理分布、入侵范围以及所产生的危害, 将其划分为5类: 即恶性入侵类(34种)、严重入侵类(69种)、局部入侵类(85种)、一般入侵类(80种)和有待观察类(247种)。通过地理分布格局分析, 中国外来入侵植物主要分布在我国西南及东部沿海地区, 并进一步扩散到内陆各省。中国外来入侵等级划分和地理分布格局可以作为外来入侵植物风险防范和管理的依据。本工作提供我国外来入侵植物的本底资料的同时, 还对主要外来入侵植物的管理提出了具体建议。     

黄土丘陵区土壤水分对黄刺玫叶片光响应特征参数的影响

在半干旱黄土丘陵区,以3年生黄刺玫(Rosa xanthina L.)植株为材料采用盆栽控水试验,利用CIRAS-2型便携式光合作用测定系统在8个土壤水分含量下测定了黄刺玫叶片的光响应过程。探讨了黄刺玫光合生理参数与土壤水分的定量关系及土壤水分效应等级划分问题。结果表明:黄刺玫的净光合速率(P_n)、光合量子效率(Φ)、水分利用效率(WUE)、胞间CO_2浓度(C_i)和蒸腾速率(T_r)对土壤水分都具有明显阈值响应特征。土壤相对含水量(RWC)在36.2%—81.2%范围内,黄刺玫在强光下的P_n和WUE水平较高,光合作用不会发生明显的光抑制。RWC为66.5%左右时,Φ与P_n达到最高水平,表现出较强的光能利用潜力;RWC为81.2%为时,T_r达最大值,RWC为44.5%时,WUE为最大值。依据黄刺玫叶片P_n、C_i、T_r和WUE与土壤水分的定量关系确定RWC在低于36.2%时为"低产低效"等级,在36.2%—44.5%之间为"低产高效"等级,44.5%—66.5%为"高产高效"等级,66.5%—81.2%为"高产中效"等级,在高于81.2%时为"低产低效"等级。     

基于生态系统服务的城市化区域生态风险表征方法研究

快速城市化导致城市周边区域生态系统服务损失并引发生态风险。以多种类型的生态系统服务作为生态风险的评价终点,构建了基于服务价值量的城市化区域生态风险表征方法,以北京市为例对方法进行了应用,并进行了风险评价结果的不确定性分析和参数敏感性分析。案例研究显示2015年北京市生态风险总体处于低风险接近中等风险水平,低风险和极低风险区域面积占全市的50%以上,主要分布于北京市西部和北部,高风险和极高风险区域面积占20%左右,主要分布于中心城区。生态风险空间格局特征表明北京市城市区域的扩张造成周边区域生态系统服务的下降,导致生态风险水平的上升。研究提出的生态风险指数同生态系统服务当量因子间具有显著的线性关系,可用于估算生态系统服务价值。不确定性和参数敏感性分析表明生态风险指数计算结果变异较小,指数具有较高的可靠性。研究方法能够综合表征城市化区域的生态风险,定量表征结果便于决策者理解,具有应用于风险评价和管理实践的价值。     

云南入侵植物的生物学性状初步研究

该研究基于文献、数据库和标本记录等资料的查询,统计得出云南省入侵植物共247种,隶属51科149属。菊科、禾本科和豆科是优势科,超过一半的入侵植物起源于美洲,入侵植物的生物学性状主要体现为一年生或短期多年生草本的生活型、种子繁殖、分蘖型的克隆方式、花果期集中于夏秋两季、短花期、黄白的花色及具有表面结构和附属物的特殊性状等。按照云南省入侵植物分布的县(市、区)的数量、生物学性状、对环境的危害程度以及是否列入"世界100种危害最严重的入侵种名单"和是否列入"国家环保总局和中国科学院联合发布的四批中国外来入侵物种名单"5个指标进行赋值。把入侵植物分为四个风险等级,其中恶性入侵植物有18种。严重入侵植物有23种,一般入侵植物有188种,有待观察类有18种,恶性和严重入侵植物与云南全部入侵植物的主要生物学性状表征具有一致性。结合入侵植物的生物学性状特征和风险等级,及时开展对云南入侵植物的有效防控管理极为重要。     

基于地表土壤动物与植物完整性指数评估若尔盖沼泽湿地受扰现状

利用地表土壤动物与植物群落生物完整性指数评价若尔盖沼泽湿地受扰现状,为若尔盖沼泽湿地恢复提供依据。2018年7月与2019年7月对若尔盖10处典型湿地(参照区4个,受扰区6个)地表土壤动物与湿地植被群落进行调查。通过对74个候选指标的分布范围、判别能力及相关分析,确定中生性植物、一年生植物、龙胆科植物、一年生植物/多年生植物比4个植物核心指标,地表土壤动物总个体数量、中小型动物类群数量、蜘蛛目物种数量、菌食性土壤动物与腐食性土壤动物5个核心指标,构建若尔盖沼泽湿地地表土壤动物与植物完整性指数。以所有采样点95%分位数为最佳期望值,四分位法确定研究区域未受干扰、轻度干扰程度、中度干扰与重度干扰4个等级,作为判断若尔盖沼泽湿地受扰状况。结果显示,若尔盖沼泽湿地相对原始沼泽、花湖沼泽化草甸2、长期低强度排水疏干区、短期高强度排水疏干区分别处于未受干扰、轻度干扰、中度干扰与重度干扰状态。所调查的若尔盖典型湿地中,20%的湿地未受到干扰,30%的湿地受到轻度干扰,30%的湿地受到中度干扰,20%的湿地受到重度干扰。Pearson相关系数分析显示,地表土壤动物完整性指数与植物完整性指数存在显著正相...     

利用红外相机数据分析藏东南地区物种对人为干扰的耐受性

红外相机技术的准确性、隐蔽性及非损伤性等优势使其在野生动物监测中应用越来越广泛,而利用红外相机数据探究人为干扰对野生动物的影响是一个新的方向。本文提取藏东南地区红外相机监测数据,将人为干扰强度划定为干扰源类型、干扰行为、数量、持续时间4个指标,依据不同干扰强度下物种对生境的选择性,将物种对人为干扰的耐受性量化为综合耐受指数,并进行耐受等级划分。根据Bailey置信区间,主要研究物种——藏猕猴(Macaca mulatta vestita)、赤麂(Muntiacus muntjak)、地栖鸟类(Epigaeic birds)、黄喉貂(Martes flavigula)、橙腹长尾松鼠(Dremom yslokriah)、藏鼠兔(Ochtona thibetana)、非地栖鸟类(Non-epigaeic birds)、鬣羚(Capricornis sumatraensis)、豹猫(Prionailurus bengalensis)对低度人为干扰的选择性更高,对中度人为干扰多为随机利用,而对高度人为干扰皆为回避。综合耐受指数的结果表明:藏猕猴、赤麂、地栖鸟类的耐受等级为中耐受性;黄喉貂、橙腹长...     

黄河口湿地生态需水量估算

黄河口拥有中国暖温带面积最广阔、自然属性最显著、结构最完整的滨海湿地生态系统,因处在河-海-陆交汇的复杂界面,湿地生态系统十分脆弱。满足生态需水是维持湿地生态系统健康的基础和关键,但以往估算缺乏系统综合性视角且存在时间尺度较粗的问题。从维持湿地面积、保护生物多样性及稳定生态系统功能和过程3个目标出发,构建了包含5项指标的湿地生态需水指标体系,对湿地3个等级、3个时段生态需水进行了估算,并据此判断了2000年至2019年黄河口湿地在极端丰水年及枯水年生态需水的满足状况,结果表明：黄河口湿地全年的最小、适宜、最大生态需水量分别为13.33×10⁸ m³、22.33×10⁸ m³、35.31×10⁸ m³;4—6月、7—10月、11—3月的适宜生态需水量分别为6.76×10⁸ m³、10.10×10⁸ m³、5.47×10⁸ m³;...     

江苏省云台山宿城自然保护区赤松林、年龄结构及其更新的特点

 本文以植被样地调查和树木年轮数据为依据,采用空间代替时间的方法定量地论述了宿城自然保护区赤松林群落区系、种群年龄结构及其更新的特点。通过对群落区系和种群动态两个重要方面的分析,力图为探讨其群落稳定性提供证据。本群落区系组成丰富,以北温带成分为主并含有较大比重泛热带成分,特别是与我国华北山东半岛南部成分具有密切联系。在主林层中,林木大小等级和年龄等级分布都遵循倒“丁”形曲线。林下一年生幼苗枯损率,几乎接近100%。林冠下幼树枯死约占一半,而林冠层枯立木占总活立木数的4%。所有这些信息表明：该种群是以幼苗补员与幼树枯损的平衡来维持其特定的持续生存。从郁闭林冠下幼苗、幼树高枯损率证明其更新速度缓慢,但很有可能由林中空地来更替。本文所建立的种群结构动态模型结果表明：宿城亦松种群现阶段是稳定型种群。论其群落性质则应属于具有南北过渡特点的华北型地文(Physiographic)顶极群落。     

基于等级模型的考洲洋石油烃污染状况

通过等级模型的创建,在G IS的支持下,对1999年2月(枯水期)和8月(丰水期)考洲洋表层海水和表层沉积物的石油烃水平进行了综合的分析和评价。枯水期湾内表层海水的石油烃含量为0.036~0.060m g/L,水平为2~3级,已受到一定程度的石油烃污染;丰水期表层海水的石油烃含量均低于0.050m g/L,为1~2级水平,整个水域石油烃污染程度较轻。枯水期湾内表层沉积物石油烃含量的变化范围较大,为16.0×10-6~657.0×10-6(干重),处于1~3级水平,其中湾中部至北部沿岸大部分水域表层沉积物的石油烃水平相对较高,为2~3级水平,表明该片水域表层沉积物已受到一定程度的石油烃污染;丰水期湾内表层沉积物的石油烃污染程度较枯水期轻,整个水域的石油烃含量均低于500.0×10-6(干重),其中除吉隆河口附近水域的含量稍高,为2级水平外,其余绝大部分水域均为1级水平。通过G IS的加权运算,分别将表层海水和表层沉积物的石油烃水平进行综合的分级评价,评价结果显示考洲洋石油烃的综合水平在2个调查季节的变化趋势分别与表层沉积物石油烃的变化趋势极为相似,调查期间整个水域石油烃的综合污染水平较低,为1~2级水平。2个调查航次相比,表层海水和表层沉积物石油烃平均含量均为枯水期>丰水期。而从各个站位石油烃的含量水平来看,除个别站位外,绝大多数站位表层海水和表层沉积物石油烃含量的季节变化趋势均表现为枯水期>丰水期。