Conservation genetics of highly isolated populations of the xerothermic beetle Crioceris quatuordecimpunctata (Chrysomelidae)

Xerothermic species are rare and threatened in central and eastern Europe. In light of the continuing loss of steppe‐like habitats due to anthropogenic fragmentation and degradation, the evaluation of genetic variation in populations inhabiting them is of immediate importance if appropriate conservation measures are to be undertaken. Here we report on the genetic diversity of the rare leaf beetle Crioceris quatuordecimpunctata, whose populations in central and eastern Europe inhabit highly geographically isolated areas. All of the studied populations (in Poland, Ukraine, and Slovakia) were differentiated at the mitochondrial marker COI. However, with respect to the nuclear marker ITS1, Polish populations were monomorphic, but distinct from all other populations. The distinctiveness of the studied populations was confirmed by Wolbachia screening, which showed that all populations carried different strains (one or two), which were probably transferred independently from other insects. On the other hand, no diversity was found in any marker within particular populations, which could be caused (at least for mtDNA) by a Wolbachia selective sweep. Crioceris quatuordecimpunctata probably consists of isolated populations, which went through narrow bottlenecks leading to a drastic reduction in their genetic diversity. As these populations are reciprocally monophyletic for mtDNA haplotypes and show a significant divergence of allele frequencies at nuclear loci, they could be classified as evolutionarily significant units (ESUs). In addition, DNA barcodes were used to identify Asparagus officinalis as the host plant for members of all studied populations. These data should be valuable in efforts to conserve populations of C. quatuordecimpunctata (e.g., for guiding reintroductions).     

春兰内生真菌的分离及其抑菌活性的初步研究

利用内蒙古锡林浩特国家气候观象台1994～2009年牧草生长季逐月实测资料,对CENTURY模型进行检验,模拟内蒙古典型草原1953～2010年间地上净初级生产力（ANPP）动态,并与26个气象因子进行相关性分析。模型检验结果显示,模拟值与观测值之间的相关系数为R²=0.66,斜率b=0.95,误差平方根值为50.51 g·m^-2,平均绝对百分比误差为44.19%。结果表明：（1）CENTURY模型能比较准确地模拟这类草原的季节动态和年际变化;在过去的58年中,内蒙古典型草原温度增加,降水减少,ANPP下降;ANPP变化趋势与降水量相似。（2）用实际气象观测资料模拟获得的ANPP随气温和降水的变化呈现出明显的变化规律,生长季内地上生物量对降水和温度的季节性分布也非常敏感;相关分析进一步表明,ANPP对生长季内降水量和极端高温非常敏感,而与年极端最低气温、平均地面温度、日照时数、平均风速和最大积雪深度无显著相关关系;过去58年研究区ANPP下降是降水减少、温度升高以及干旱事件频发共同作用的结果。（3）根据预测,在SRES B2情景下,未来50～100年内蒙古典型草原生长季平均最高气温和最低气温都将呈升高趋势,2080s分别升高4.01℃、4.35℃,每10年增加速率分别为0.35℃和0.38℃;降水量略呈增加,2020s、2050s和2080s研究区生长季将分别增加3.17%、5.13%和7.03%,每10年增加速率为0.09 mm;ANPP呈下降趋势年际间波动较大,2020s、2050s和2080s研究区将分别下降5.76%、7.52%和11.42%,每10年下降速率为0.76 g·m^-2。     

云南药山自然保护区蕨类区系研究

基于馆藏标本,对云南药山自然保护区蕨类进行区系分析.结果表明:该保护区共有蕨类30科、67属、177种及10变种;属的区系地理成分可划分为10个类型11个亚型;种的区系地理成分可划分为9个类型、20个亚型及7个变型;该保护区温带区系成分占优势;与相邻地区区系成分比较发现,蕨类区系与云南药山联系的紧密程度为:轿子雪山>梅里雪山及附近地区>玉龙雪山>黄山.     

云雾山草坡和泾川刺槐林坡面土壤电阻率和含水率的空间差异

采用盆栽控水的方法,研究干旱胁迫（80%FC、60%FC、40%FC和20%FC）及施氮（N0 0 g·pot-1、Nl 1.2 g·pot-1、Nm 3.6 g·pot-1和Nh 6.0 g·pot-1）对麻疯树幼苗叶、茎和根部主要渗透调节物质积累的影响.结果表明： 干旱胁迫条件下,麻疯树幼苗茎和根部的游离脯氨酸、可溶性蛋白和茎部可溶性糖大量积累,叶片中脯氨酸含量也随干旱胁迫程度的增加大幅度上升;Na+、Ca2+和Mg2+在麻疯树幼苗叶、茎和根中大量积累,而K+仅在茎中大量积累,叶片和根部K+含量略微上升.施氮对植株渗透调节物质的影响与干旱胁迫强度和施氮水平有关.在80%FC和60%FC水分条件下,增加N肥施用量能明显促进麻疯树幼苗各组分渗透调节物质的积累;在40%FC水分条件下,Nh处理对渗透调节物质积累的促进作用减弱;而在20%FC条件下,Nl处理植株的渗透调节能力较高,Nm和Nh处理对植株渗透调节的促进作用不明显甚至转为抑制.     

内蒙古典型草原土壤固碳潜力及其不确定性的估算

以内蒙古锡林郭勒盟典型草原围封和放牧对照的实测数据为基础,比较了不同植物群落类型的碳储量和固碳量,并估算了重度退化草地完全恢复后的土壤固碳潜力.结果表明: 在局地尺度上,以羊草、大针茅和克氏针茅为优势种的3种植被类型的年均固碳量均随着围封年限的增加而减少.羊草和大针茅草原群落的碳储量显著高于克氏针茅草原群落,而在过牧导致的退化过程中,后者流失了更多的土壤有机碳,其固碳潜力高于前两者.在区域尺度上,内蒙古典型草原土壤表层0～20 cm的固碳潜力在-0.03×10⁴～3.71×10⁴ kg C·a^-1范围内变化,总固碳潜力为12.1×10⁸kg C·a^-1.不确定性分析发现,忽略石砾含量不会造成土壤固碳潜力估算值的较大偏差,而气象数据空间插值造成的误差为±4.7×10⁹ kg C·a^-1.假设未来生长季降水的平均变化值为-3.2 mm·(10 a)^-1时,土壤固碳潜力将减少1.07×10⁸ kg C·(10 a)^-1.     

刈割对克氏针茅草原群落优势与亚优势植物的影响

基于内蒙古中部克氏针茅草原长期刈割试验,分析了不同留茬高度下克氏针茅草原植物群落中5个优势及亚优势种地上生物量和群落稳定性的变化.结果表明：留茬高度在10 cm以上时对5种植物地上生物量的影响较小.留茬高度为10 cm适于冷蒿生长,而不利于克氏针茅的生长.糙隐子草在留茬高度为2 cm时表现最佳.黄囊苔草对群落的贡献在留茬高度为5 cm时最大,此时其生物量与刈割年限呈正相关.留茬高度为2和15 cm不利于星毛委陵菜生长.植株较高、竞争力强的多年生植物对干扰的耐受能力较强,刈割的留茬高度不低于10 cm时,有益于维持草原生态系统的稳定性.     

浙江北雁荡山蕨类植物区系特征分析

通过标本和文献查阅以及野外调查,对浙江北雁荡山蕨类植物的区系组成和分布区类型进行了分析.结果显示:北雁荡山共有蕨类植物37科71属156种(含种下分类群);以单种和寡种分布的科和属所占比例最大,分别占总科数和总属数的75.7％和91.5％.该区域蕨类植物科的分布区类型以世界分布型和泛热带分布型为主,分别有14和20科,占总科数的37.8％和54.1％;热带成分总计22科,占总科数的59.5％,而温带成分仅1科.属的分布区类型可划分为9类型2亚型,包含世界分布型17属、热带分布型47属、温带分布型7属;其中,泛热带分布型属数量最多区28属),占总属数的39.4％.种的分布区类型以东亚分布型最多(93种),其中,中国-日本分布亚型有65种,占总种数的41.7％.中国特有种有21种(占总种数的13.5％),其中2种为仅分布于本区域的特有种,分布类型以华东-华南分布最多.由分析结果可见:北雁荡山蕨类植物具有组成丰富、区系起源古老、地理成分多样、热带区系特征明显及特有种数量匮乏等特点,但与周边区域蕨类植物分布有紧密联系.     

五鹿山国家级自然保护区油松群落优势种生态位研究

根据五鹿山国家级自然保护区油松群落57个样地调查资料,通过TWINSPIN聚类分析对该群落类型进行了划分,将划分群丛类型作为资源轴,计算了乔木和灌木树种Shannon-Wiener和Hurbert生态位宽度及Morisita重叠指数。结果表明：油松群落共划分为7个群丛。乔木层油松、辽东栎、茶条槭的生态位宽度（Shannon-Wiener和Hurbert生态位宽度）较大,LB和HB分别是1.656、1.404、1.047和0.948、0.735、0.386。灌木层水栒子、土庄绣线菊、陕西荚蒾的生态位宽度较大,LB和HB分别是1.562、1.401、1.300和0.512、0.447、0.389。乔木层生态位高度重叠的占6%(>0.8),中度重叠的占10%(0.6~0.8),小于0.6的低度重叠的占84%,灌木层高度重叠者占7%(>0.8),中度重叠者占10.39%(0.6~0.8),小于0.6的低度重叠者占82.25%。说明油松群落组成植物对当地环境具有较高的适应性和资源环境利用能力,种间竞争较小,有些物种的生态位明显趋于特化,群落处于共摊阶段。     

Potential refugium on the Qinghai–Tibet Plateau revealed by the chloroplast DNA phylogeography of the alpine species Metagentiana striata (Gentianaceae)

Metagentiana striata is an alpine annual herbaceous plant endemic to the east of the Qinghai–Tibet (Q–T) Plateau and adjacent areas. The phylogeography of M. striata was studied by sequencing the chloroplast DNA (cpDNA) trn S– trn G intergenic spacer. Ten haplotypes were identified from an investigation of 232 individuals of M. striata from 14 populations covering the entire geographical range of this species. The level of differentiation amongst populations was very high ( G _ST = 0.746; N _ST = 0.774) and a significant phylogeographical structure was observed ( P  < 0.05). An analysis of molecular variance found a high variation amongst populations (76%), with F _ST = 0.762 (highly significant, P  < 0.001), indicating that little gene flow occurred amongst the different regions; this was explained by the isolation of populations by high mountains along the Q–T Plateau and adjacent areas ( N _m = 0.156). Only one ancestral haplotype (A) was common and widespread throughout the distributional range of M. striata. The populations of the Hengduan Mountains region of the south-eastern Q–T Plateau showed high diversity and uniqueness of haplotypes. It is suggested that this region was the potential refugium of M. striata during the Quaternary glaciation, and that interglacial and postglacial range expansion occurred from this refugium. This scenario was in good agreement with the results of nested clade analysis, which inferred that the current spatial distribution of cpDNA haplotypes and populations resulted from range expansion, together with past allopatric fragmentation events.  © 2008 The Linnean Society of London, Botanical Journal of the Linnean Society , 2008, 157 , 125–140.     

沿水分梯度草原群落NPP动态及对气候变化响应的模拟分析

 水分条件不仅影响半干旱区群落的组成, 而且在一定程度上决定了群落的功能。处于不同水分条件生境下群落的优势物种在水分利用和同化物利用效率方面的功能特征会存在差异, 这些差异将导致群落对于气候变化产生不同的响应, 进而影响到景观和区域尺度上对于全球变化下碳动态和格局的分析。该文选取了锡林河流域典型草原区沿水分梯度的4个代表群落, 在野外实验测定并结合长期定位研究成果基础上, 利用BIOME-BGC模型对代表群落的长期净初级生产力(Net primary productivity,NPP)动态进行了模拟和模型验证。 通过分析该地区1953～2005年气候变化趋势, 推测了未来可能的气候变化情景, 进而模拟了气候变化下4个群落长期NPP动态的响应。结果表明,当前气候条件下, 羊草(Leymus chinensis)群落NPP平均值为197.76 gC·m^-2 (SE=7.11), 大针茅(Stipa grandis)群落NPP平均值为198.95 gC·m^-2 (SE=6.41), 贝加尔针茅(Stipa baicalensis)群落NPP平均值为210.41 gC·m^-2(SE=7.87), 克氏针茅(Stipa krylovii)群落NPP平均值为144.92 gC·m^{- 2} (SE=4.64), 4个群落NPP平均值为188.01 gC·m^-2 (SE=3.72); 气候变化情景下, 温度增加下(P0T1),NPP平均下降14.2%,降水增加下(P1T0), NPP平均增加13.2%,温度与降水都增加情景下(P1T1), NPP平均下降2 .7%, 但由于生境水分条件差别和优势物种功能特征差异, 4个群落表现出了增减幅度不同的趋势。对气候因子的敏感性分析及回归分析表明, 降水是该地区NPP最主要的决定因子, 而温度决定作用相对较小,主要通过影响植物的呼吸和水分蒸散等过程影响NPP。在最有可能代表未来气候 变化的温度增加的两种情景下(P0T1、P1T1), NPP均呈下降趋势。群落NPP对气候变化的响应趋势与水分胁迫系数(Water stress index, WSI)、碳胁迫系数(Carbon stress index, CSI)变化密切相关。克氏针茅群落由于所处生境水分条件差,WSI高,对降水的依赖程度最大;贝加尔针茅群落一方面处于较好的水分生境,具有较小的WSI,另一方面,由于具有高碳氮比,维持呼吸消耗的光合产物比例低,CSI远低于其它3个群落, 未来气候变化下, NPP较其它3个群落仍较高。