伴随城市人口快速聚集及人类活动加剧,城市生态环境质量及其对人类社会经济发展的支撑能力正在受到严重挑战,城市生态系统及其变化的研究越来越受到重视,国内外涌现出大量城市生态学长期监测工作,但相关监测方法的讨论还很少.在分析城市生态学长期监测类型和实践经验基础上,从城市面临的环境胁迫和建设管理需求出发,构建了城市生态学长期监测的"胁迫+需求-生态系统响应"总体思路框架;从科学上最基本和社会上最关心的城市生态系统要素、格局和过程着眼,提出城市生态学长期监测的7项内容(土地覆盖与利用、人居环境质量、生物多样性、生物质生产、水文过程、生物地球化学循环和物质代谢);并分析了城市生态学长期监测的4种方法(遥感监测、仪器监测、调查监测、公众科学监测),分析了城市生态学长期监测单元及其空间布局及监测频率.这将为我国城市生态学长期监测工作开展提供方法论基础和实践参考.

人类活动是威胁当今世界生物多样性的重要因素之一,越来越多的"难民物种"受人类活动干扰被限制在了次优的栖息地.以我国受威胁情况较为严重的珍稀物种仰鼻猴为例,基于地形变量、人类活动变量、气候变量及古今分布点(历史时期:20世纪前;现今时期:20世纪至今)数据,利用MaxEnt模型对其古今生境开展预测,结果表明:古今以来,人类活动导致仰鼻猴丧失了我国东部921756km2的适宜生境,保留适生区内的生境质量下降,新增适生区分散且破碎,仰鼻猴重新适应了历史时期的次适生区甚至不适生区.古今以来,仰鼻猴对气候变量适应能力的改变远小于对地形变量,与可以自由选择适宜生境时相比,现今时期的仰鼻猴生境内的海拔更高、地形起伏度更大,最冷月最低温以及年度气温变化的适宜范围相比更窄,仰鼻猴提高了对多种环境因素的适应能力,但同时对环境变化的敏感度升高,并面临着种群隔离度增加等风险,已无法占据最佳生态位.建议关注现有适宜生境附近的人类活动强度,尽可能减少与仰鼻猴产生空间或资源的竞争,加强对该物种的保护.

粤港澳大湾区湿地生态系统近年受气候变化与人类活动因素的双重胁迫,湿地面积急剧萎缩,湿地生态系统结构、功能、服务、生态过程等愈加复杂,加剧了湿地生态系统服务评估及保护工作的难度.因此如何在类型丰富、结构复杂的大湾区湿地生态系统构建针对性的、适用性的生态系统服务评估体系,进而开展系统性的、针对性的生态服务及资产评估,也是现阶段大湾区自然资源监测及生态安全评估的重点及重大课题之一.以粤港澳大湾区湿地生态系统为分析对象,梳理湿地生态系统服务及其价值研究进展.研究发现该区域存在湿地遥感监测能力不足、湿地生态系统服务价值评估体系不适用等关键问题,受限于粤港澳大湾区的气候特征、复杂的地表环境及湿地类型,此区域湿地生态系统服务价值评估难度将会提升.针对粤港澳大湾区湿地生态服务价值评估目前面临的挑战,展望粤港澳大湾区湿地生态系统服务价值评估的三个重要方向:1.实现湿地参数精准提取,构建高时间分辨率湿地数据集;2.针对湿地资源特征,构建大湾区湿地生态系统服务价值评估体系;3.建立湿地资源价值评价系统,实现湿地从"资源评价"到"资产核算"的发展.

刺槐是广泛分布于黄土高原的典型水土保持植物.以黄土丘陵区甘肃天水吕二沟小流域为研究区,分析了刺槐径向生长过程及其对气候因子的响应,并开展了利用刺槐年轮估算小流域年径流量、年输沙量的适用性评估.研究表明:(1)吕二沟刺槐人工林的径向生长随林龄呈明显的下降趋势,在幼龄林阶段(1-10 a)刺槐处于快速径向生长期((4.17±0.74)mm/a),之后逐渐下降,中龄林、成熟林、过熟林阶段(11-40 a)平均生长速率为(2.31±0.41)mm/a,较前期下降了 44.60％.刺槐胸高断面积增量(BAI)在1-10 a平均以(5.46±2.13)cm2/a的速度生长,在11-40 a仍保持上升趋势但年际间生长波动较大,生长速率平均为(10.80±1.95)cm2/a,流域刺槐生长并未发生明显衰退.(2)刺槐的径向生长与温度多呈负相关,与降水、相对湿度及帕默尔干旱指数(PDSI)多呈正相关.其中刺槐径向生长与上年8月、9月(P＜0.05)及当年7月均温、最高温呈显著负相关(P＜0.01),与当年5月最低温呈显著正相关(P＜0.05);与当年6月、7月降水量和上年8月、当年7月相对湿度呈显著正相关(P＜0.05),与当年3月相对湿度显著负相关(P＜0.05);与上年6月、上年10月—当年1月及当年3月—8月PDSI显著正相关(P＜0.05),干旱胁迫明显抑制流域刺槐生长.(3)1978-2017年吕二沟流域年径流量、年输沙量呈减少趋势,年际间波动较大,存在明显丰枯阶段.流域径流输沙受降水量影响显著,且径流输沙显著正相关(P＜0.001).(4)利用刺槐年轮估算吕二沟流域年径流量、输沙量效果良好(P＜0.02),方法可行.比较而言,相对自然条件下即人类干扰较少时径流输沙估算优于人类活动影响时期.利用树轮宽度反演水文过程可为缺乏水文观测资料区域提供参考.

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.

人类活动的不断加剧使得土壤生态系统承受着环境干扰压力.土壤微生物受到环境干扰的响应程度(抵抗力)及恢复至原来状态的能力(恢复力)决定着土壤生态系统的可持续性.梳理和总结了土壤微生物群落对环境干扰的抵抗力和恢复力方面的研究进展.首先,在介绍土壤微生物群落抵抗力和恢复力概念的基础上,阐述了通过评估微生物群落的结构和功能的变化来系统表征抵抗力和恢复力;随后,分析了最近十年(2012—2021年)有关文献,发现土壤微生物群落的结构和(或)功能在环境干扰后的恢复力总体较弱,但耕作、有机物料添加和轮作等农田管理措施下的响应趋势表现出一定的规律性;继而,从个体水平的休眠和胁迫忍耐、种群水平的生存策略、群落水平的多样性和相互作用以及生态系统水平的历史遗留效应等方面分析了土壤微生物群落抵抗力和恢复力的维持机制;最后,从功能性状、多功能性和植物-土壤微生物整体性对未来研究做出了展望,以期为构建土壤健康评价体系及预测环境干扰对土壤功能的影响提供科学依据.

海洋和海岸带可以为人类提供多种生态系统服务,保护与持续利用海洋资源以促进海洋和海岸带可持续发展已被正式纳入联合国可持续发展目标.实施海洋可持续发展目标面临几大挑战,包括如何减小陆基人类活动的影响、加强海岸带的综合管理、提高海洋资源效率、适应气候变化和提高沿海居民的人类福祉等.为应对这些挑战,需要将海洋和海岸带融合为一个大型生态系统,利用基于生态系统的管理方法,综合考虑各个部门和多种胁迫因素的累积影响,通过建立综合的海洋观测体系,合理划分海洋功能区,按照海洋环境承载力限制陆基人类活动,合理配置并有效利用海洋资源,提升海洋和海岸带生态系统的整体服务功能,从而进一步推进实施海洋可持续发展目标.

植被对区域气候调节、水文循环等有着重要作用,在近年来中国南部地区极端气候频发的背景下,研究植被变化及胁迫意义重大.以珠江流域为研究区,利用MODIS EVI分析了植被的变化规律,并通过美国军事气象卫星DMSP灯光数据和气象数据探讨分析了人类活动和自然环境对植被变化的胁迫.结果显示:2004年到2013年期间珠江流域内年平均EVI介于0.33-0.38之间,EVI从高到底依次是常绿阔叶林＞混交林＞多树的草地＞常绿针叶林＞草地,不同植被类型的EVI变化趋势基本一致,同一植被类型EVI年际变化较小,其中混交林和草地年际最大变化量分别为0.07和0.04,而常绿阔叶林、常绿针叶林和多树的草地年际最大变化量均为0.06;在2004年至2013年年间,城市化水平增长了约71％,其年发展变化与EVI的年变化趋势相反:通过对比分析发现珠江流域人类活动对植被变化影响高于自然环境,即DMSP灯光变化与EVI变化的相关系数明显高于气温和降水.

为了研究磁场对毛蚶肝胰腺抗氧化酶活性的影响,本研究在实验室条件下分别检测了在3～10 mt及40～90 mt磁场强度下培养8d、15d的毛蚶(Scapharca subcrenata)肝胰腺中的过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、超氧阴离子自由基(O2-)的产生速率和丙二醛(MDA)含量.研究发现,在外加磁场的作用下,毛蚶肝胰腺中的O2-、SOD、POD以及MDA等4项指标均受到磁场的影响;在施加3～10mt及40～90mt强度的磁场后,磁场对毛蚶产生了氧化胁迫,且40～90mt组的应激反应快于3～10 mt组.本实验研究认为,O2-生成速率、SOD与POD活性可以作为潜在的海洋贝类是否受到外在磁场损伤的监测指标.同时用以提示海洋环境中磁场造成的污染程度,为人类的生产建设活动提供参考.

以我国中部渭河南部流域山区和平原生态区的底栖动物为研究对象,通过计算29个生物性状类别和7个功能多样性指数,比较了不同生态区的生物性状组成和功能与性状多样性指数差异性;应用综合RLQ和fourth-corner方法探索底栖动物生物性状组成与土地利用和理化变量的关系;通过广义线性模型(GLM)比较不同空间尺度环境变量对底栖动物功能与性状多样性指数影响的生态区差异性.研究发现,共18个底栖动物性状组成在山区和平原间存在显著差异性,其中具有无庇护所和以叶片为庇护所材料、外骨骼轻微骨化和骨化良好、草食性、捕食性等生物性状的底栖动物栖息于栖境状况较好的山区,体壁呼吸、虫体柔软、集食者等生物性状更多的集中在人类活动较严重的平原区.除了功能均匀度指数外,山区的性状和功能多样性指数均显著高于平原,说明平原环境干扰显著降低了底栖动物性状和功能多样性.综合RLQ和fourth-corner方法表明底栖动物生物性状对环境胁迫的响应存在可预测性.GLM模型结果表明,山区和平原生物性状和功能多样性指数受到不同空问尺度土地利用和理化环境变量的影响:流域尺度城镇用地、水温和TN含量是影响山区功能和性状多样性指数模型的重要环境变量,但平原区河段尺度农业用地面积百分比和平均水深是影响功能和性状多样性的主要因子.