生物多样性监测指标体系构建研究进展

生物多样性监测是为确定与预期标准相一致或相背离的程度,而对生物多样性进行定期或不定期的监视,目前已成为生物多样性研究和保护的热点问题。生物多样性监测指标则是一些简化的生物或环境特征参数,说明生物多样性现状和变化趋势,以及人类活动压力对生物多样性的影响,以促进科学界、政府和公众间的沟通,提高生物多样性管理水平。近10年来,国际组织、政府机构和各国学者对生物多样性指标体系的构建进行了大量的探索工作,取得了很多进展,其中有些指标已经应用于实际监测项目。本文综述了生物多样性监测指标筛选的一般标准和指标体系构建的主要理论,梳理目前已提出或应用的主要生物多样性监测指标,以期为我国构建国家或区域尺度生物多样性监测指标体系提供参考。在此基础上分析提出：生物多样性概念的泛化、指标含义模糊以及知识和数据的缺乏是构建生物多样性监测指标的主要困难。我国未来的生物多样性监测指标体系构建需要关注以下两个方面：（1）紧密联系实际,构建适应性的监测指标体系,加强对典型生态系统区域的监测;（2）发展经济社会发展方面的指标,分析生物多样性变化的驱动力,为生物多样性保护和区域可持续发展提供科学依据。     

中国人口分布的自然成因

中国多样化的自然环境造就了人口分布的区域差异性,明晰人口分布格局与自然环境的相互关系对于增进对人地关系的理解,实现人口、资源、环境的可持续管理具有重要作用.本文以人口密度为指标,采用洛伦兹曲线与空间统计相结合的方法,分析了中国人口分布状况,并探讨了自然因素组合对人口分布的影响以及人口分布与年均温度、年均降水量、干燥度、净初级生产力、地表粗糙度、距海岸线距离等16个指标的相互关系.结果表明: 中国人口分布集聚现象显著,东、中、西部地区分别以高、中、低人口密度为主,空间上呈现出明显的正空间关联特征;人口密度与河网密度、年均温度、年均降水量、净初级生产力、≥5 ℃积温、降水量变异、相对湿度、温暖指数呈极显著的正相关关系,与相对高差、平均高程、日照时数、地表粗糙度、距海岸线距离呈显著负相关;气候因子(年均温度、温暖指数、降水量变异、净初级生产力)、地形因子(地表粗糙度、相对高差)和水系因子(河网密度)为影响人口分布的主要自然因素.建议加强对东部高人口密度区的生态环境监控,避免因人口增长导致生态环境退化;同时,强调对中西部生态环境脆弱地区的生态环境保育,增强这些地区的人口承载能力,减缓东部地区高人口密度的生态环境压力.     

植物的臭氧污染胁迫效应研究进展

近地面空气中的臭氧(O₃)属于二次污染物,是由氮氧化物(NO_x)和挥发性有机物(VOCs)等前体物在一定的环境条件下形成的。近年来,全球受O₃污染的区域增加,污染程度也日趋严重。O₃污染对植物的危害引起了国内外研究人员的广泛关注。众多研究发现,不同植物对O₃的敏感性不同,其大小主要取决于植物自身的特性及环境因素;O₃污染降低植物的净同化作用,减缓植物生长,改变同化物的分配,可对物种间的相互关系以及生态系统结构产生深远影响。该文在综述了国内外研究进展的基础上,提出我国在O₃污染研究领域应深入研究以下几个方面:1)选育具有对O₃污染抗性较强的植物尤其是作物品种;2)深入研究减轻O₃污染对植物危害的栽培管理措施;3)加强研究O₃污染对我国自然生态系统的影响;4)研究植被在治理O₃污染中的积极作用。     

Beta多样性研究进展

Beta多样性度量时空尺度上物种组成的变化, 是生物多样性的重要组成部分, 与许多生态学和进化生物学问题密切相关, 并且其信息可用于保护区选址和布局规划, 因此在最近10年间成为生物多样性研究的热点问题之一。多年来, 学者们利用各种度量方式和分析方法, 在不同地理区域, 对许多生物类群beta多样性的时空格局和形成机制进行了大量研究。本文主要从beta多样性的度量方法、时空格局、形成机制及其在生物多样性保护中的应用等几个方面, 总结了最近10多年来相关研究的进展。Whittaker(1960)最初提出beta多样性概念时就缺乏严格的定义, 随着概念的不断演化, 度量方法也同样呈现出多样化, 而度量手段的多样化非常不利于不同研究之间的比较。目前应用最普遍的度量方法是采用相似性指数, 如Jaccard和Sørensen指数。最近几年, 新的度量方法还在不断出现, 其中一些方法非常值得注意。Beta多样性具有时空尺度和分类尺度依赖性, 一般随分析粒度(grain)的增加而降低。虽然有些研究表明beta多样性随纬度增加而降低, 但学者们并没有达成共识。山区和生物地理区的交界处beta多样性都比较高, 因而需要在这些地区增加保护区的面积或者数量以囊括物种变化梯度。对时间尺度上beta多样性的研究表明, 气候变化确实导致了物种组成在时间上的变化, 并且物种在不同大陆和地区间的迁移导致了生物同质化。扩散过程和生态位过程共同决定了beta多样性, 只是这两个过程的相对重要性依尺度、地理区域和物种类群的不同而有所差异。综上所述, 我们认为未来beta多样性研究的热点问题是：(1)不同生物类群的进化历史和生物学特征对beta多样性的影响; (2)不同的时空尺度对beta多样性及其维持机制的影响; (3)人类活动对beta多样性的影响。     

南方红壤区3种典型森林恢复方式对植物群落多样性的影响

合理的森林恢复方式能提高植物多样性,进而提高生态系统服务功能.在我国南方红壤区研究了3种典型森林恢复方式(引进种恢复的湿地松(Pinus elliottii)人工林本地种恢复的马尾松(Pinus massoniana)人工林和自然恢复的天然次生林)的植物区系构成和植物群落多样性.结果表明:(1)湿地松人工林有155种植物,隶属66科118属,马尾松人工林有137种植物,隶属59科97属;天然次生林有226种植物,隶属86科160属,3种森林恢复方式的乔木层、灌木层和草本层的优势科属明显不同,马尾松人工林的优势物种和天然次生林更相似;(2)天然次生林的植物区系基本构成、植物区系类型种类高于马尾松人工林和湿地松人工林,并且天然次生林的温带成分比例高于湿地松人工林;(3)恢复方式对植物群落的多样性指数有显著影响,天然次生林的物种丰富度、辛普森指数明显高于马尾松人工林和湿地松人工林,两种人工林之间差异不显著;(4)3种森林恢复方式的植物群落结构存在显著差异,相比湿地松人工林,马尾松人工林的植物群落组成与天然次生林更相似.总之,自然恢复的天然次生林植物群落多样性高于人工恢复的马尾松人工林和湿地松人工林,本地种马尾松人工林在维持区域植物群落结构功能上优于引进种湿地松人工林.     

中国瓢虫体型的地理分异及其与环境因子的关系

生物体的外在形态(个体大小及异速生长)不仅是分类学的重要依据, 也是影响生物与环境相互作用的重要功能性状。昆虫体型的地理分异及其机制是昆虫生物地理学的重要基础。本文基于中国省级行政区的瓢虫体型、分布和环境因子数据, 运用相关和回归分析, 探索了中国瓢虫体型(体长、体宽与长宽比)的纬度地带性及其与环境因子的关系。为了确定营养级对瓢虫体型特征的影响, 我们对全部瓢虫、植食性瓢虫和捕食性瓢虫分别进行分析。研究结果表明: (1)瓢虫的体型大小具有显著的纬度地带性, 即纬度越高, 瓢虫的体长或体宽越大, 符合贝格曼法则。与温度相关的环境因子是导致瓢虫体型大小地理分异的主要环境因素, 因为瓢虫以成虫越冬, 体型越大则能量储存越多, 冬眠期间的耐饥力越强; (2)由于食性和食物空间分布的差异, 在各个纬度上, 植食性瓢虫体型总是大于捕食性瓢虫; 捕食性瓢虫的长宽比与纬度呈显著正相关, 即纬度越高, 瓢虫体型越狭长; 而植食性瓢虫的长宽比与纬度没有显著的相关性; 捕食性瓢虫的长宽比与年降水量呈显著负相关, 因为年降水量降低导致植被的斑块化增加, 引起捕食对象分布更为分散, 从而要求瓢虫具有更强的飞行能力, 即更大的长宽比。综上所述, 在省级尺度上, 温度和降水分别主要影响瓢虫的大小和长宽比, 其效应随营养级(食性)的变化而变化。     

外来植物入侵的化感作用机制探讨

在最近的几十年,在全球范围内的外来植物入侵的频率达到了前所未有的水平,所以对其入侵机制的研究显得尤为重要。目前,已有几种假说从不同的侧面解释外来植物的成功入侵。本文在综述前人工作基础上,从化感作用的角度解释外来植物入侵,并给出解释模式。由于本土动植物对某些外来植物释放的化感物质比较敏感,外来植物可以利用它的“化学武器”与本土植物竞争,抵御植食性动物的取食和病源菌的感染,从而在与本土物种的相互干扰中占据优势,实现成功入侵。进一步从理论和应用的角度探讨了化感作用作为外来植物入侵的机制给我们的启示,并对今后这方面研究提出几点建议和看法。     

森林幼苗更新对光环境异质性的响应研究进展

在分析森林光环境异质性特点的基础上,从幼苗的光合、热耗散、生物量累积和分配、形态特征、萌发和种群动态等方面综述了国内外在森林幼苗更新对光环境异质性响应的研究进展.从森林物种多样性维持、森林演替和植被恢复角度探讨了幼苗更新对光环境异质性不同响应的生态学意义,并对今后该方面研究提出建议.     

植物在硅生物地球化学循环过程中的作用

硅是地球上重要的矿质元素,在许多生物地球化学过程中起着重要作用。传统认为硅的循环主要受岩石风化、矿物溶解和水体沉积的影响。实际上,植物在硅的生物地球化学循环中起着重要作用。植物体本身就是一个相当大的硅库,它们能以无定型硅(SiO2.nH2O)的形式积累硅,称作生物硅(BSi)、植硅石或蛋白石。陆地植物每年以BSi的形式固定约1.68×109～5.60×109t的硅,通过枯枝落叶返回到土壤中的BSi有92.5%被植物再吸收,7.5%进入土壤库。陆地植物从土壤BSi库吸收的硅量远超过从岩石风化释放吸收的硅量,植物-土壤内循环的有效性强烈地影响着陆地生态系统中的硅向河流和海洋的输送。在海洋中,硅藻通过吸收、溶解和沉积在很大程度上影响着海洋里的硅循环,硅藻每年固定的硅约为5.60×109～7.84×109t,同样,在向海底沉积的过程中,97%的BSi重新被硅藻吸收,每年只有1.43×108～2.55×108t(约3%)沉积到海底。可见,植物在陆地生态系统和水生生态系统硅的循环中均起着非常重要的作用,研究硅的全球生物地球化学循环时必须考虑到植物的作用。     

中国人口分布的自然成因

中国多样化的自然环境造就了人口分布的区域差异性,明晰人口分布格局与自然环境的相互关系对于增进对人地关系的理解,实现人口、资源、环境的可持续管理具有重要作用.本文以人口密度为指标,采用洛伦兹曲线与空间统计相结合的方法,分析了中国人口分布状况,并探讨了自然因素组合对人口分布的影响以及人口分布与年均温度、年均降水量、干燥度、净初级生产力、地表粗糙度、距海岸线距离等16个指标的相互关系.结果表明: 中国人口分布集聚现象显著,东、中、西部地区分别以高、中、低人口密度为主,空间上呈现出明显的正空间关联特征;人口密度与河网密度、年均温度、年均降水量、净初级生产力、≥5 ℃积温、降水量变异、相对湿度、温暖指数呈极显著的正相关关系,与相对高差、平均高程、日照时数、地表粗糙度、距海岸线距离呈显著负相关;气候因子(年均温度、温暖指数、降水量变异、净初级生产力)、地形因子(地表粗糙度、相对高差)和水系因子(河网密度)为影响人口分布的主要自然因素.建议加强对东部高人口密度区的生态环境监控,避免因人口增长导致生态环境退化;同时,强调对中西部生态环境脆弱地区的生态环境保育,增强这些地区的人口承载能力,减缓东部地区高人口密度的生态环境压力.