城市群新冠疫情时空分布格局与分异机制的地理探测

自从2019年12月湖北武汉爆发新型冠状病毒（COVID-19）以来,疫情在全国范围内迅速传播并蔓延。城市群既是我国新型城镇化主体特定的空间组织形态,也是相互连接的城市网,集合了相当数量不同性质、类型和等级规模的城市,城市群经济发展程度较高、人口密度大,交通发达,是疫情传染扩散-关联的重点区域,因而跨区域感染风险高,联防联控难度大。以疫情集中地区城市群为研究对象,通过核密度分析聚焦重点研究的城市群,从多层空间尺度对疫情在数量、人口迁移和空间分布上进行测度,利用空间自相关分析疫情分布特征,运用地理探测器方法客观地测度城市群疫情发展的差异性主导因素,从景观格局中挖掘相关主导因子,为生态、安全的空间规划和治理提供科学依据和思路。结果显示：①全国范围感染人数核密度高值区的空间分布与长江中游城市群和三大沿海城市群范围耦合,首位核心城市确诊感染数在城市群中占比均较高,城市群疫情扩散分布呈现典型的由核心城市向外辐射的特征,湖北地区迁出的人数对迁往地区的疫情形势构成一定程度的影响;②全国范围的COVID-19感染人数和感染增长率分布存在显著空间集聚特征,城市群范围感染人数的空间聚集性从长江中游城市群向其他城市群依次减弱;③地理探测器识别出人口密度、城乡建设、交通、卫生、科技、生态绿地为疫情的主导因素,并且交互后所产生的共同作用增加了对疫情的解释力;④生态与建设用地景观格局对疫情的解释能力较强,其中建设用地的聚集性和生态用地的蔓延性为主要因子。     

槟榔林冠穿透雨空间格局的时间稳定性

槟榔林是热带地区广泛种植典型经济林,独特的树冠结构改变了穿透雨的空间格局,但针对穿透雨空间格局的时间稳定性研究很少,影响对穿透雨生态效应的认识与调控。以海南岛槟榔林为研究对象,基于33场降雨数据,研究了穿透雨的空间格局及时间特性,结果显示:(1)槟榔树冠内不同位置穿透雨差异极显著(P0.01),穿透雨率分别为:树干附近(85.6%)、冠幅中央(48.3%)、冠幅边缘(59.8%),穿透雨空间格局表现为向树干附近汇集的特点;不同方位的穿透雨率仅东面显著高于南面(P0.1),表明风向对穿透雨空间格局具有一定影响。(2)槟榔树冠下各位点穿透雨时间变异程度大(65.7%),但槟榔树冠幅中央穿透雨时间稳定性较好(55.6%),而树干旁边和冠幅边缘穿透雨时间稳定性较差(25%、19.4%),各方位穿透雨的时间稳定性相差不大(约1/3)。(3)距树干距离和降雨量影响穿透雨的时间稳定性,距树干不同距离平均叶片倾斜角度的差异是造成穿透雨在时间上不稳定的关键因素,平均叶片倾斜角度与穿透雨时间不稳定程度呈现显著正相关关系(P0.05);穿透雨时间稳定性在中等降雨条件下最差,随着降雨量增加,冠层对穿透雨的"屏蔽效应"减弱,"滴水效应"增加。揭示槟榔植株个体穿透雨的空间格局及时间稳定性,可为认识乔木个体尺度穿透雨时空特征提供参考,也可为解释林地小尺度土壤水分和土壤侵蚀的空间格局及时间动态提供依据。     

20世纪90年代以来中国生态空间演化的时空格局和梯度效应

改革开放以来中国经济和城市化的快速发展促使生产和生活空间挤占大量生态空间,系统认识和评估我国生态空间演化的宏观格局和过程对于生态文明建设具有重要的理论和现实意义。为揭示全国生态空间变化的时空过程,在对生态空间内涵进行界定的基础上,结合全国尺度时序土地利用数据构建生态空间分类体系,并评估1990-2015年中国生态空间演化特征。结果表明：1990-2015年中国生态用地面积持续减少,主要向半生态用地转变,发生在重要的粮食生产区域及周边;半生态用地面积波动明显,前期主要表现为不断扩张,后期大量转换为弱生态用地,发生在主要城市群地区;弱生态用地持续扩张,与城镇化进程不断加速相关。中国生态空间演变过程表现出一定的区域差异和梯度效应,不同区域生态空间变化发生的拐点时间有所不同,呈现"自东向西、由南到北"的3级梯度特征,区域生态空间状况与经济发展战略及生态空间管控具有较强的相关性。本研究对于国家生态空间管控近远期战略方案制订具有一定启示,建议处于不同梯度的各地区应基于区域生态空间演化所处阶段和不同驱动机制,确定分区域生态空间安全红线目标和生态空间管控方案。     

城市景观生态风险评估框架与实践——以北京天坛地区为例

当前,城市景观生态风险研究缺少科学合理、方便实用的评估框架。作者基于景观生态风险评估基本范式,明确了城市景观生态服务价值的测算方法,分析了引起生态损害的自然因素和人类活动因素,形成了城市景观生态风险评估的技术框架和参数体系;继而以北京天坛地区为研究区,开展了典型城市景观生态风险的定量评估。结果表明：（1）天坛地区景观生态价值总量约为2.41亿元。区域的历史文化价值最高,教育和美学景观价值紧随其后。（2）城市景观生态受损概率呈现"北高南低"的空间分布格局。生态受损概率的高值区面积占整个区域总面积的22.2%,主要分布在珠市口、磁器口和崇文门附近区域。（3）城市景观生态风险呈现"北低南高"的空间分布格局。高风险区主要分布在天坛公园内的文物建筑周边。本研究提供了一个可参考的城市景观生态风险评估应用框架,对生态风险评估中的不确定性进行了讨论,研究针对天坛案例区的具体结论有助于城市管理者避免潜在的风险。     

西安市城市化对景观格局及生态系统服务价值的影响

我国处于城市化高度发展阶段,截止2018年全国城市化率达到59.58%。城市的快速扩张,显著改变了区域景观格局,深刻影响城市生态系统的供给、调节、文化、支持等服务功能。近30年来,西安市城市用地扩张554.23 km²,基于西安市景观格局变化分析,利用同心缓冲区探讨城乡梯度内景观指数与生态系统服务价值的特征及其相互关系,揭示城市发展对城市生态系统的影响。结果表明,1980-2015年西安市各景观类型面积发生明显变化,耕地、草地面积逐渐减少,建设用地面积波动增加,主要来源于优势景观耕地的转化。景观破碎度最高的区域主要分布在距市中心10 km左右的城乡结合部,斑块密度、边缘密度、景观分割度最高,且随城市扩张,拐点距离逐渐增加。林地和耕地是提供生态系统服务的主要土地类型,西安地区总生态服务价值减少了9.56亿元,耕地减少最多（6.83亿元）,沿城乡梯度,总生态系统服务价值均值呈现从市中心到农村递增的趋势,土壤保持的生态服务价值增长最快;沿时间梯度上,生态服务价值均值呈现逐年减少现象;从景观格局对生态服务价值影响分析得知,多样性指数与各类型生态系统服务价值之间存在显著的相关关系,最大斑块指数与不同类型的服务价值呈高度负相关。城市建设使得区域的生态系统服务价值降低,在城市发展中需要科学规划用地、合理布设景观格局,提高生态环境质量,达到城市生态宜居的目的。     

Genetic differentiation and phylogeography of rotifer Polyarthra dolichoptera and P. vulgaris populations between Southeastern China and eastern North America: High intercontinental differences

Genetic differentiations and phylogeographical patterns of small organisms may be shaped by spatial isolation, environmental gradients, and gene flow. However, knowledge about genetic differentiation of rotifers at the intercontinental scale is still limited. Polyarthra dolichoptera and P. vulgaris are cosmopolitan rotifers that are tolerant to environmental changes, offering an excellent model to address the research gap. Here, we investigated the populations in Southeastern China and eastern North America and evaluated the phylogeographical patterns from their geographical range sizes, geographic–genetic distance relationships and their responses to spatial‐environmental factors. Using the mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I gene as the DNA marker, we analyzed a total of 170 individuals. Our results showed that some putative cryptic species, also known as entities were widely distributed, but most of them were limited to single areas. The divergence of P. dolichoptera and P. vulgaris indicated that gene flow between continents was limited while that within each continent was stronger. Oceanographic barriers do affect the phylogeographic pattern of rotifers in continental waters and serve to maintain genetic diversity in nature. The genetic distance of P. dolichoptera and P. vulgaris populations showed significant positive correlation with geographic distance. This might be due to the combined effects of habitat heterogeneity, long‐distance colonization, and oceanographic barriers. Furthermore, at the intercontinental scale, spatial distance had a stronger influence than environmental variables on the genetic differentiations of both populations. Wind‐ and animal‐mediated transport and even historical events of continental plate tectonics are potential factors for phylogeography of cosmopolitan rotifers.     

MRI metrics at the epicenter of spinal cord injury are correlated with the stepping process in rhesus monkeys

Clinical evaluations of long-term outcomes in the early-stage spinal cord injury (SCI) focus on macroscopic motor performance and are limited in their prognostic precision. This study was designed to investigate the sensitivity of the magnetic resonance imaging (MRI) indexes to the data-driven gait process after SCI. Ten adult female rhesus monkeys were subjected to thoracic SCI. Kinematics-based gait examinations were performed at 1 (early stage) and 12 (chronic stage) months post-SCI. The proportion of stepping (PS) and gait stability (GS) were calculated as the outcome measures. MRI metrics, which were derived from structural imaging (spinal cord cross-sectional area, SCA) and diffusion tensor imaging (fractional anisotropy, FA; axial diffusivity, λ_//), were acquired in the early stage and compared with functional outcomes by using correlation analysis and stepwise multivariable linear regression. Residual tissue SCA at the injury epicenter and residual tissue FA/remote normal-like tissue FA were correlated with the early-stage PS and GS. The extent of lesion site λ_///residual tissue λ_// in the early stage after SCI was correlated with the chronic-stage GS. The ratios of lesion site λ_// to residual tissue λ_// and early-stage GS were predictive of the improvement in the PS at follow-up. Similarly, the ratios of lesion site λ_// to residual tissue λ_// and early-stage PS best predicted chronic GS recovery. Our findings demonstrate the predictive power of MRI combined with the early data-driven gait indexes for long-term outcomes. Such an approach may help clinicians to predict functional recovery accurately.     

气候变化下栓皮栎潜在地理分布格局及其主导气候因子

栓皮栎(Quercus variabilis)是东亚天然分布最广泛的树种之一。利用最大熵(Maxent)模型对现实气候条件下栓皮栎在东亚地区的潜在分布及其分布的主导气候因子进行分析,同时结合全新世中期(6000年前)和未来气候(2050年)来模拟和预测气候变化背景下栓皮栎潜在分布格局的变化。结果表明:现实气候条件下东亚栓皮栎适生区(适宜生境和低适宜生境)面积占总研究区面积的21.88%,主要集中在东亚南部区域,在我国北起陕西中部、山西和河北南部边缘、山东,西起甘肃东部边缘、四川中东部、云南、西藏东部边缘,一直到东部沿海区域,同时在朝鲜半岛南部和日本中南部也有分布,其中适宜生境面积占研究区总面积的5.69%,主要集中在秦岭山脉、大巴山脉、伏牛山、云南的云贵高原、罗霄山脉、南岭山脉、武夷山和台湾岛;气候变化情景下,栓皮栎的适生区分布面积变化较小,但其适宜生境的分布范围却发生了较大的变化,随着全球气候的波动性变化,适宜生境分布范围逐渐向西部秦岭山脉、大巴山脉、四川、重庆和云贵高原等区域集中,并使该分布中心的适宜生境面积逐渐扩大;影响栓皮栎分布的主要气候因子为最冷月的最低气温(Bio6)、最冷季平均气温(Bio11)和年降水量(Bio12),三者的贡献率分别为48.6%、21.4%和14.2%。     

近30年来白洋淀湿地景观格局变化及其驱动机制

湿地是水陆相互作用形成的独特生态系统,其景观格局极易受到气候变化和人类活动的影响。利用1984—2014年的11期遥感影像数据,综合运用GIS技术和景观格局指数方法,对白洋淀湿地景观格局变化特征及其驱动力机制进行了分析。结果表明,1984—2014年期间,挺水植物和沉水植物呈减少趋势,农田和居民点持续快速增长,纯水体为"增加—减少—再增加"的趋势,林地和裸土地变化幅度不大。其中挺水植物一直是白洋淀最主要的景观类型,占研究区总面积比例达到37%—61%。农田的平均斑块面积最大,挺水植物的最大斑块指数和分维度指数最高,挺水植物和农田的聚集度指数最大,居民点、林地和裸土地空间分布离散,破碎化程度高,连通性差。1989—2004年白洋淀景观多样性指数呈减少趋势,景观格局趋于不稳定,同期聚集度指数上升,湿地连通性增加;1984—1989年和2004—2014年期间白洋淀多样性指数上涨,聚集度指数逐年下降,景观异质性增加。人口和社会经济发展是影响白洋淀景观格局变化的主要因素。