当植物遭受昆虫取食、极端天气及人为因素等导致的机械性损伤胁迫后,会迅速在转录及代谢水平上启动一系列的应答机制,引起植物内源激素及次生代谢物含量的变化.该研究以药用模式植物丹参为例,评估机械损伤对药用植物代谢的作用.运用qRT-PCR 及 LC-MS检测叶片损伤刺激下,胁迫响应的茉莉酸类物质(jasmonates,JAs)和丹参酮类成分生物合成基因以及含量的变化情况,得出处理后不同时序叶片与根部在转录和代谢水平上的相关规律,从而探讨丹参对机械损伤胁迫的响应机制.结果显示,机械损伤诱导能够瞬时提高JAs生物合成基因的表达,其中AOC与JAR在诱导后开始上升,在2 h达到最高,AOS与OPR3则在4 h达到最高,与之相应的OPDA、JA及JA-Ile的含量均在2 h达到最高.丹参酮生物合成中二萜合酶基因CPS1与KSL1均在2 h上升至最高,而后修饰CYP450s基因则均在4 h上升至最高,4种丹参酮的含量则均在8 h内呈现持续上升的趋势.该研究为揭示机械损伤对次生代谢积累的研究提供参考,为进一步了解机械损伤胁迫下JAs在增强植物抗性、促进活性成分积累和提高药材品质方面的作用奠定基础.

植物功能性状之间的关系是反映植物在资源获取和资源保守策略之间权衡的有力指标.喀斯特是全球最脆弱的陆地生态系统之一,其中的植被长期遭受干旱的胁迫,对极端天气和极端降水高度敏感.在降雨极端化的背景下,喀斯特地区植物生态策略的变化还不得而知.以西南喀斯特弃耕地演替初期群落中12种草本植物为对象,通过保持年降水量不变,人为控制单次降水量以及降水频率,以自然降雨为对照组(CK),设置中雨频率增强处理组(T10),大雨频率增强处理组(T25)和暴雨频率增强处理组(T50)3个处理组.模拟在全球变化导致的降雨极端化情境下,研究植物根茎叶功能性状的响应特征及经济型谱之间的关系.主要结果如下:(1)根茎叶的功能性状对降雨极端化的响应不同,其中根的理论导水率随着降雨极端化增强而增加,而茎和叶的理论导水率仅在T25增加,根茎叶三种器官中对降雨极端化最敏感的是茎;(2)根茎叶各器官均有自身稳定的"快-慢"经济型谱.降雨极端化仅T50的植物会选择介于资源获取和资源保守策略之间稳定的经济型谱;(3)不同植物器官之间的经济型谱的协调并不一致,其中茎根经济型谱之间的相关系数在三个处理组中均变大,而叶根经济型谱之间的相关系数仅在T25变大,叶茎经济型谱之间的相关系数仅在T10变大.总之,喀斯特弃耕地演替初期群落中草本植物的根茎叶有自身稳定的经济型谱,降雨极端化导致了以根茎叶经济型谱所反映的植物地上和地下资源保存和获取策略的解耦;本研究中的植物最容易发生功能性状变异的器官是茎.本研究提高了对植物不同器官各功能性状之间关系和植物地上与地下部分关联性的理解,揭示了植物不同器官的"快-慢"植物经济型谱以及由此反映的植物适应能力的差异和功能策略的多样性,促进了对植物资源获取与环境响应策略的深入认识,为预测未来气候变化背景下喀斯特弃耕地草本植物的适应趋势和响应策略提供了新见解.

云岭位于云南省西北部、西藏自治区东南部及四川省西南部,是横断山系的重要山脉,同时也是澜沧江和金沙江的分水岭.为了掌握云岭山脉云南地区的生物多样性状况与威胁因素,促进区域的生物多样性保护和监管,本文开展了云岭山脉云南地区的两栖爬行动物多样性调查与评估.2019年和2020年采用以样线法为主、访问为辅的野外调查,共计布设样线239条,共记录两栖类37种,隶属2目10科22属;爬行类44种,隶属2目10科25属.多样性分析结果显示:云岭山脉云南地区的两栖爬行动物种类相较西双版纳等热点地区的更少,且爬行动物较两栖动物更为丰富,造成这种现象可能的原因是海拔限制或调查错过繁殖期.在2,200-2,300 m的海拔段能够记录到更多数量的两栖爬行物种,因此中高海拔具有更为丰富的两栖爬行动物多样性.在云岭山脉云南地区的非保护区区域,栖息地破坏和人为干扰是威胁两栖爬行动物生存和繁殖的主要因素.此外,调查还发现了外来物种,需进一步进行外来种的监测,及时控制种群数量,避免大规模的生态入侵.本研究摸清了云岭山脉云南地区的两栖爬行动物多样性本底,查明了调查区域内生物多样性保护中存在的问题和胁迫因素,为该区域内生物多样性保护提供了基础数据.

构建区域生态风险评价框架有助于清晰地识别、评估、模拟、预测与管理区域生态风险,进而为区域生态安全网络构建和生态安全格局保障提供支撑.雄安新区的建设,使该区域面临巨大的土地利用变化,对区域生态系统的结构和功能产生不可忽视的影响,洪涝和干旱灾害对雄安新区及其周边区域生态系统具有显著的威胁.以雄安新区为例,构建包含暴露-响应关系、人为源和自然源相结合的区域综合生态风险评价框架,分别对城市化和气候变化背景下的雄安新区土地利用变化、洪涝灾害、干旱灾害三类胁迫引起的区域生态风险进行了评价和预测,确定其生态风险空间分布特征及变化趋势.结果表明:(1)从时间序列上来看,由于气候变化导致洪涝、干旱等自然灾害的影响,加上雄安新区的土地利用变化,雄安新区的生态风险在2025年后有所上升,但有序的规划和良好的地类配置使得雄安新区起步区在2025年后生态风险程度下降;(2)从空间上看,雄安新区风险高值区主要集中在白洋淀区以西和以南,以及新区东北部部分区域.最后,从土地利用管理、洪涝和干旱灾害预防等角度提出了生态风险防控对策:(1)雄安新区应坚持对土地利用的合理规划和严格管理,切实防止土地的无序利用,密切关注景观生态风险程度较高地区的土地利用变化趋势,必要时进行土地整理工作;(2)雄安新区未来应主要关注常规洪水造成的生态风险,加固新安北堤,构建起步区洪涝灾害安全区域,并充分利用湿地实现蓄滞洪水和排涝功能;(3)雄安新区应重点关注北部区域干旱灾害生态风险防治工作,同时尽量保证白洋淀及周边河流水体的水位,保持湿地生态系统健康.

野生动物在面对自然胁迫(例如捕食者)和人为胁迫(例如道路交通)时,有可能产生能够影响动物个体健康和生存的生理和行为反应.升高糖皮质激素浓度和增强警戒行为是哺乳动物应对捕食风险时在生理和行为上最常见的两种反捕食响应.动物的反捕食策略权衡了对反捕食响应和其他生命活动的投入,以在个体生存和繁殖间寻求最大适合度.本研究以分布于青海湖流域部分区域的成年雌性普氏原羚(Procapra przewalskii)为研究对象,应用非损伤取样法采集其新鲜粪便样品,使用酶联免疫吸附测定法(ELISA)检测粪样中的皮质醇含量;结合焦点动物全事件取样法和瞬时扫描法进行行为取样,使用广义线性混合模型分析不同胁迫对雌性普氏原羚粪便糖皮质激素代谢物(FGMs)和警戒行为的影响.结果显示,在雌性普氏原羚野生种群中,FGMs和主要警戒行为指标在产羔期高于交配期,繁殖状态是影响FGMs和警戒行为的主要因素(F=39.162,P＜0.001).与捕食者和草原围栏相比,公路和铁路交通对普氏原羚生理应激的影响更大(F=87.482,P＜0.001),人类活动是导致雌性普氏原羚FGMs升高的重要因素.因此,日益增多的人为活动对野生动物造成的负面影响是未来保护工作中无法回避的挑战,如何在经济社会发展和野生动物保护的矛盾中寻求平衡,实现人与自然和谐发展,应引起决策者更多的重视.

随着人为活动产生的大气CO2浓度的增加,全球气候持续变暖.过去5年是自有温度记录以来最热的5年.高温胁迫已经成为影响植物生长发育的主要逆境因子之一.光合作用是地球生命活动的基础,对环境波动高度敏感.解析植物在高温环境下光合作用的响应特性,可为探索植物抵御高温的生理生态机制、培育抗高温新品种以及采取合理措施适应未来极端气候提供科学依据.该文论述了高温胁迫对植物光合电子传递及碳固定过程的影响,从光质和光强角度综合分析了光照对高温胁迫下光合作用的影响;从植物自身及外源缓解物质等方面阐述了植物增强抗高温胁迫的途径和机制.同时,对植物光合作用响应高温胁迫的研究方向及多组学联合分析在揭示植物抵御高温胁迫机制中的应用进行了展望.

牛皮杜鹃为国家Ⅲ级重点保护植物,种群数量有限,处于濒危状态.本文运用种群静态生命表、存活曲线、个体数量动态预测等方法分析了长白山高山苔原带不同海拔牛皮杜鹃种群数量特征及动态发展趋势.结果表明:1)牛皮杜鹃种群大小级结构呈纺锤形,属衰退型种群;2)随海拔升高,种群增长潜力逐渐减小,非完全随机干扰下,种群增长潜力有限,低海拔的Vpi”接近于0;3)种群存活曲线趋于Deevey Ⅲ型,高海拔出现较高的死亡率和致死力,种群退化明显;4)在经历1、2、4个龄级后,Ⅳ龄级个体数量会不同程度增加,种群在生长后期个体数量得到补充;5)牛皮杜鹃种群数量主要靠自身匍匐生根形成分株来维持.整个种群向大龄级个体集中,高海拔面临较强的环境胁迫,会比中低海拔更早进入衰退期.导致其濒危的可能原因是牛皮杜鹃的生物学特性及人为干扰.

随着城市化的快速发展与城市规模日益扩张,城市景观空间结构不断地被人为改变着,不合理的景观空间格局既削弱了区域的经济和社会发展功能,影响着城市生态环境质量的不断提高,也进一步制约着城市的可持续发展进程.以广西3座典型中心城市——南宁、柳州和桂林市为研究对象,利用6景Landsat5 TM和Landsat8 OLI/TIRS影像数据,通过遥感影像分类技术提取研究区的土地利用景观信息,对典型城市1990-2015年的景观空间格局特征与生态过程进行对比分析,旨在揭示快速城市化阶段重点城市核心景观要素的时空演化规律.结果表明:①在城市化进程加快的背景下,广西各典型城市的景观空间格局均发生了剧烈的变化.受人为影响强烈的土地利用景观类型变动最为显著,建设用地景观的不断扩张与耕地、林地景观的缩减是城市化发展的基本特征.②在水平空间上,城市建筑景观逐渐由核心圈层向外围圈层扩展,外围区的自然景观受人工干扰强度加大,景观类型逐渐丰富,但破碎化程度加剧.③在垂直空间上,城市景观类型呈现较显著的海拔分异特征,中、低海拔区是城镇化最集中的地带,建设用地的景观优势度增长最为显著.高海拔区因但受城市扩张与农业开发活动的胁迫,自然景观的优势度与团聚性呈下降趋势.④从城市功能定位来看,南宁、柳州和桂林市作为广西3座不同功能类型的中心城市,它们在区域社会经济发展方面起到重要的辐射和引领作用.该研究为科学开展城市景观规划、实施城市生态环境管理和推进广西城市化健康有序发展提供参考依据.

近年来,随着全球气候变化和人为影响加剧,半干旱草地生态系统的碳循环受到剧烈影响.半干旱草原区域CO2模拟研究主要集中于已有观测资料的地区,然而,观测资料缺乏的草原区CO2通量模拟却鲜少有人研究.因此选择缺通量资料的呼伦贝尔草原地区为主要研究对象,并将VPRM模型应用于缺资料地区,模拟了该区域内2016年的NEE时空分布.结果表明:(1)在特旱年的气候条件下2016年全年都表现为微弱的碳源(全年NEE值为47.27 g C/m2),且其变化趋势与降水和气温在年内变化趋势相近.(2)空间上,根据趋势来看NEE在空间分布由草原区向草甸区、森林区逐渐降低.基于植被分布情况,不同植被类型的区域碳排放顺序为:克氏针茅草原和大针茅草原＞羊草草原＞杂草草甸草原(以线叶菊等为主).(3)干旱胁迫是该地区表现为碳源的主要原因之一,而且降水与NEE表现出极显著的二次函数关系(R2=0.938,P＜0.001),说明了干旱气候条件下,随着月降水量的增加,草原生态系统出现碳源向碳汇转移的趋势.(4)地上生物量(AGB)与GPP和R…表现出了极显著的正相关关系(R2分别为0.89和0.9,P＜0.01),与NEE表现出了极显著的负相关关系(R2=0.68,P＜O.01),说明了草原的地上生物量增加能有效地降低二氧化碳排放.

在自然界中,环境变化、季节更替和人为因素造成食物资源时空分布的不均一性,导致鱼类经常面临食物资源短缺的环境胁迫,对其能量代谢和行为造成一定影响.为考察食物资源短缺下暖水性鲤科鱼类能量代谢、个性与集群行为的应对策略及其可能的内在关联,选取中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)幼鱼为实验对象,分别测定饥饿组(2周)和对照组(维持日粮)在处理前后实验鱼的标准代谢率(Standard metabolic rate,SMR)、个性行为(勇敢性、探索性和活跃性)以及实验处理后的集群行为(凝聚力和协调性).研究发现:(1)饥饿组和对照组实验过程中实验鱼SMR均显著下降,但仅饥饿组实验鱼SMR具有重复性;(2)饥饿导致中华倒刺鲃巴幼鱼勇敢性、探索性、活跃性均显著增加;(3)饥饿导致群体成员间距离缩短,游泳速度及其同步性上升.研究表明:饥饿后的中华倒刺鲃不仅适应性降低SMR以减少能量消耗,而且呈现出更高的勇敢性、探索性和活跃性以利于获取食物资源;饥饿迫使中华倒刺鲃群体提高凝聚力和协调性,可能有助于提高群体的生存能力.