海拔梯度作为一个重要的环境因素,对植物的分布、种类、生长速度和生理特征具有深远的影响.为探究大兴安岭北部不同海拔樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)树轮宽度对气候因子的响应差异,利用大兴安岭北部满归地区5个海拔樟子松的树芯样本,建立树轮宽度年表,并分析5个海拔樟子松树木径向生长特征与气候要素的相关关系,进而探讨了不同海拔间的树木生长气候响应异同及响应关系的稳定性.研究结果表明,与其他海拔相比,中高海拔(1150m)樟子松树轮宽度年表可能包含更多的气候信息.树轮宽度年表与气候因子的相关分析表明,高海拔(1200 m)樟子松对温度的响应并不明显,仅与上年10月和当年9月的气温呈显著正相关,中高海拔和中海拔(900 m)的樟子松分别对生长季4-9月和5-8月的温度表现出较好的显著正相关,中低海拔(800 m)和低海拔(700 m)的樟子松均受到了干旱胁迫的抑制,均与当年6月的降水量呈显著正相关,与4月和6月的温度呈显著负相关,与上年10月到当年9月的帕默尔干旱指数均呈极显著正相关.气温发生突变后,高海拔、中高海拔和中海拔樟子松的生长趋势显著上升,而中低海拔和低海拔樟子松的生长趋势下降.相关结果显示,当年5月的平均最低气温是高海拔、中高海拔和中海拔树轮宽度增加的主要原因.滑动相关分析结果显示,高海拔和低海拔的樟子松对气候因子的敏感性均减弱,中高海拔和中海拔樟子松对温度的敏感性增强,但中海拔樟子松对帕默尔干旱指数的敏感性减弱,中低海拔樟子松对降水和帕默尔干旱指数的敏感性均减弱.研究揭示了大兴安岭北部不同海拔樟子松树木年轮宽度与气候因子之间的复杂关系,并为评估大兴安岭樟子松对未来气候变化的适应能力提供了科学依据.

物种多样性是生物多样性的重要组成部分.森林演替过程中物种多样性的变化会直接影响生态系统功能和稳定性.因此,揭示森林演替过程中物种多样性变化及其与影响因子之间的关系,对于准确预测森林生态过程和生物多样性格局具有重要意义.该研究选择大兴安岭北部白桦(Betulapla typhylla)林(演替前期)、白桦-兴安落叶松(Larix gmelinii)混交林(演替中期)和兴安落叶松林(演替后期)为研究对象,采用空间代替时间的研究方法,分析我国寒温带地区森林演替过程中物种多样性的变化规律及其与影响因子之间的关系.结果表明:(1)大兴安岭北部森林演替过程中物种丰富度和多样性呈显著增加趋势,演替初期Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数分别为2.42和2.69,演替末期则分别为5.90和3.43;而物种Pielou均匀度指数无显著差异.(2)随森林演替的进行,植物群落的相似性逐渐降低,差异性逐渐增强,Jaccard指数、Sorenson指数和Bray-Curtis指数均减小.(3)森林演替过程中土壤pH、有机质含量、全氮含量和全磷含量对物种多样性存在显著影响,其中全氮含量和全磷含量是演替前期和中期物种多样性的主要影响因子,土壤pH和有机质含量是影响演替后期物种多样性的主要因子.(4)随着演替的进行,林分空间结构对物种多样性的影响逐渐增强,角尺度和大小比数是影响物种多样性的主要空间结构因子.以上结果表明大兴安岭北部森林演替过程中土壤因子对物种多样性具有主导作用,而林分空间结构对森林演替过程中物种多样性的驱动作用也不容忽视.

东北地区是中国野生茶藨子属(Ribes L.)重要的分布区之一,很多资料对该区茶藨子属的记载是不全面甚至是错误的,急需对该地区野生茶藨子属的种类及分布情况进行归纳总结.通过对东北地区野生茶藨子属进行实地考察,查阅《中国植物志》《东北植物检索表》《东北维管束植物考》等志书,相关论文和植物名录,以及植物智、中国植物图像库、中国数字植物标本馆和中国珍稀濒危植物信息系统等网站,结果表明:东北地区野生茶藨子属共有6个亚属22种(含8个变种).黑龙江省野生茶藨子属种类最多,有12种2变种,吉林省有8种4变种,辽宁省有5种4变种,内蒙古自治区东部有7种2变种.东北地区野生茶藨子属主要分布于大兴安岭地区、小兴安岭地区、长白山区和辽东半岛沿岸及岛屿;东北地区该属种类和亚属的数量在水平分布上具有一致性,小兴安岭地区的野生茶藨子属无论在种数上还是在亚属的数量上都是最多的,是东北地区野生茶藨子属的现代分布中心;东北北部地区的茶藨子属以两性花类群为主,而东北南部地区多为单性花类群.该属从低海拔(≤200 m)到高海拔(1 800～2 100 m)均有分布,且多数种类集中分布于海拔300～800 m.该属特有现象十分明显,国内区域特有种多达15种(含6变种),占比68%.东北地区野生茶藨子属种类繁多、资源丰富、分布广泛且发展潜力巨大,但其生存环境面临威胁,应当密切关注其种群数量及分布区域的动态变化,以便采取措施及时予以保护.

植物水分利用在生态系统水文循环及其生产力中起着重要作用.气候变化下寒温带森林水分胁迫逐渐加剧,对其典型树种水分利用特征的研究有助于理解寒温带森林生态系统的稳定性及可持续性.以大兴安岭北部典型树种兴安落叶松(Larix gmelinii)(L)和白桦(Betula platyphylla)(B)为研究对象,利用稳定同位素技术测定降雨、木质部水和土壤水中氢氧稳定同位素值(δD和818O),揭示不同水源δD和δ18O值的分布特征,并利用多源线性混合模型及树干边材液流通量,分析不同水源对2树种的利用率和利用量,揭示生长季兴安落叶松和白桦生长季水分利用特征变化.结果表明:(1)研究区的大气降雨和土壤水同位素均受蒸发的影响发生了一定程度的分馏,且土壤水同位素分馏程度存在树种间的差异,兴安落叶松分馏程度大于白桦.(2)降雨和蒸发对2个林分土壤含水率和土壤水稳定同位素值在上层土壤(0-10cm)影响强烈,而对中下层影响较小,且各层土壤水稳定同位素值表现出显著差异(P＜0.05).(3)在5月和9月兴安落叶松和白桦主要利用上层土壤水分,对上层土壤水分的利用率分别为 64.7％、61.3％(L);61.5％、66.0％(B),日均利用量分别为 2.00kg/d、1.10kg/d(L);6.74kg/d、2.75kg/d(B).在6-8月兴安落叶松和白桦主要利用下层(20-40cm)土壤水分,对下层土壤水分的利用率分别为44.5％、48.1％、70.3％(L);49.3％、63.6％、74.7％(B),日均利用量分别为 2.58kg/d、2.76kg/d、3.89kg/d(L);12.69kg/d、14.77kg/d、14.19kg/d(B)生长季两树种表现出相似的水分来源,但对各土层土壤水的利用率存在差异,这种差异主要表现在6-8月白桦对下层土壤水的利用率显著大于兴安落叶松.这些发现说明在未来水分胁迫加剧的情况下,兴安落叶松比白桦具有更高的环境适应性.

落叶松(Larix)是我国的主要造林树种,其适生区的分布在很大程度上受气象要素等环境因子的影响.研究落叶松人工林适生区分布在气候变化下的变迁,可为应对气候变化的林业管理策略提供技术指导和科学依据.选取华北落叶松、日本落叶松、长白落叶松和兴安落叶松为研究对象,搜集整理了它们在中国地区的308条有效分布记录和22个环境因子变量,运用最大熵(MaxEnt)模型探测了制约落叶松人工林分布的主要环境因子及其适生区范围,模拟并分析了 1931-2020年落叶松人工林适生区受气候变化影响的空间分布变化.结果表明:(1)研究选取的MaxEnt模型对落叶松适生区的模拟效果都达到了"极准确"的程度,受试者工作特征曲线面积(AUC值)在0.92-0.977之间.影响落叶松人工林分布的主要环境变量为最湿月降水量、海拔、最湿季度平均温度和温度季节变化方差,累计贡献率达到了 73.8％.(2)当前(1991-2020年)气候条件下落叶松人工林适生区面积为182.34×104km2.其中,高适生区面积为53.57×104km2,占总适生面积的29.38％.高适生区集中分布在长白山脉、大兴安岭、燕山、小陇山、太行山脉以及秦岭-大巴山等地区.(3)1931-1960年期间落叶松的高适生区面积为28.33×104km2,1961-1990年期间为33.10×104km2,当前气候条件下进一步增至53.57×104km2.落叶松适生区的范围在过去90年间整体呈现向北移动的趋势.其中,华北落叶松分布在整体上向北大约移动了 3°,且分布面积显著增加.日本落叶松位于辽宁东部的高适生区向北移动,位于秦岭-大巴山地区的高适生区则没有明显的偏移,但是分布范围却向高海拔地区集中.长白落叶松的适生区范围向北移动了 5°,且分布面积先减少后增加,增加的主要区域是长白山北部.兴安落叶松的适生区范围同样是向北移动,有部分适生区移出了我国北界,这是其适生区面积在近些年减小的主要原因.

欧亚水獭(Lutra lutra)是淡水生态系统重要的指示种和旗舰种,然而在人为干扰和环境变化的背景下,中国欧亚水獭种群数量大幅下降,部分地区已局部灭绝.目前欧亚水獭主要分布于我国东北地区和西南地区,其中大兴安岭是维持东北地区水獭种群稳定的关键区域.了解欧亚水獭的食性组成有利于理解其种间关系与生态系统功能,对评估其生存状况、开展保护工作具有重要意义.本研究在大兴安岭北部共采集疑似欧亚水獭粪便样品50份,使用DNA条形码技术对样品进行物种来源鉴定,结果显示其中35份为欧亚水獭粪便.利用DNA宏条形码技术分析粪便中的物种组成,共得到15种鱼类、2种蛙类、5种昆虫共计22种不同的物种类别.所有脊椎动物食物类别中,杂色杜父鱼(Cottus poecilopus)的相对出现频率和相对序列丰度均最高,分别为19.35％和27.32％,其次为黑龙江林蛙(Rana amurensis),分别为15.48％和21.73％;科水平上,杜父鱼科的相对出现频率和相对序列丰度均显著高于其他鱼类,分别为32.26％和45.72％.结果表明,大兴安岭北部欧亚水獭冬季主要捕食鱼类,其次为蛙类,其中鱼类主要以杜父鱼科为主;此外还在少量水獭粪便中发现有蜻蜓目、襀翅目、毛翅目等水生昆虫,可能来自水獭猎物.本研究结果可为了解水獭种群生存状况、制定相关政策、开展保护工作提供重要参考依据.

我国重要的北方针叶林地区大兴安岭是林火高发地区.受气候变暖影响,该地区林火发生频率将会发生显著变化.模拟人为火的发生分布与影响因素之间的关系、加强气候变化下人为火的发生分布预测,对于林火管理和减少森林碳损失具有重要作用.本文采用点格局分析方法,基于大兴安岭1967-2006年的火烧数据,建立人为火空间分布与影响因素之间的关系模型,该模型以林火发生次数为因变量,选取非生物因子(年均温和降水量、坡度、坡向和海拔)、生物因子(植被类型)和人为活动因子(距离道路距离、距离居民点距离、道路密度)共9个因子为自变量.并采用RCP 2.6和RCP 8.5气候情景数据代替当前气候情景预测2050年大兴安岭人为火的空间分布状况.结果表明:点格局模型能够较好地模拟人为火发生分布与空间变量的关系,可以预测未来气候下人为火的发生概率.其中,气候因子对人为火的发生具有明显的控制作用,植被类型、海拔和人为活动等因子对人为火的发生也具有重要影响.林火发生预测结果表明,未来气候变化下,南部地区的林火发生概率将进一步增加,北部和沿主要道路干线附近将成为新的人为火高发区.与当前相比,2050年大兴安岭人为火的发生概率将增加72.2％～ 166.7％.在未来气候情景下,人为火的发生更多受气候和人为活动因素的控制.

东北森林带作为国家主体生态区划“两屏三带”国家生态安全格局中的重要组成部分,在全球碳平衡中发挥着重要的碳汇作用.以东北森林带为研究区域,采用净生态系统生产力(NEP)评估其森林固碳服务,通过Anselin Local Moran's I算法识别固碳服务的“热点”、“冷点”和“异常点”,并分析探讨其空间格局与影响因素.结果表明:(1)东北森林带森林生态系统整体上是碳汇.2014年东北森林带森林固碳总量为36.41 Tg C/a,单位面积固碳量为89.57 gC m-2 a-1.(2)固碳服务的热点区主要分布在大兴安岭北部和长白山中北部,冷点区主要分布在大兴安岭东部、小兴安岭和长白山南部,固碳服务的高值异常区域主要分布在森林边缘的农林交错带,低值异常区域主要分布在人为干扰严重的城市蔓延区.(3)东北森林带森林生态系统整体上受人为因素的影响小,其固碳服务与NDVI显著正相关.(4)城市扩张等人为干扰是固碳服务异常降低的根本原因,植被本身生长状况不佳和较高的温度是导致固碳服务的异常降低的重要影响因素.

掌握洞庭湖越冬小天鹅Cygnus columbianus的迁徙行为和规律,明确迁徙路线和停歇地,是小天鹅栖息地恢复研究及保护的基础.2014-2017年,在湖南东洞庭湖国家级自然保护区对18只小天鹅进行卫星跟踪,收集了38 882条定位数据.本研究确定了小天鹅西线、中线和东线3条迁徙路线,其中,新发现的西线沿我国湖北、河南、山西、陕西、内蒙古,以及蒙古国、哈萨克斯坦,抵达俄罗斯亚马尔-涅涅茨自治区北部靠近喀拉海的北极苔原.西线春季迁徙距离为6 715 km,平均迁徙速度为21.52 km·h-1,秋季迁徙距离为7 467 km,平均迁徙速度为32.75 km·h-1.中线春季迁徙距离为2 083 km,平均迁徙速度为28.93 km·h-1.东线春季迁徙距离为5965～6351 km,平均迁徙速度为(28.71±0.95) km h-1,秋季迁徙距离为5 101～5 331 km,平均迁徙速度为(29.15±3.65) km·h-1.小天鹅春季迁徙进程慢于秋季,迁徙途中的最大飞行速度达133.3 km·h-1.内蒙古自治区的黄河湿地和大兴安岭两侧河谷湿地是迁徙途中的重要中转站,小天鹅在此停歇15 d以上.本研究有助于了解小天鹅对栖息环境的偏好及迁徙路线选择策略,为禽流感等疾病传播和防控提供科学依据.

貂熊(Gulo gulo)属食肉目,鼬科,貂熊属.此种有两个亚种,分别为古北亚种(G.g.gulo)和新北亚种(G.g.luscus).新北亚种分布在北美北部地区;古北亚种分布在欧亚大陆,我国分布为此亚种(朴仁珠和张明海,2000).貂熊主要栖息在高山、苔原、泰加林、北方森林区域、沼泽等环境(Mitchell-Jones et al.,1999).目前,欧洲种群主要分布在北纬60°以北的地区,如挪威、瑞典、芬兰和俄罗斯,少量于爱沙尼亚;北美种群主要分布在加拿大北部、西部以及美国少数州;在我国,貂熊的分布区狭小,仅分布在东北的大兴安岭地区和新疆的阿尔泰山地区,是该物种亚欧大陆分布区的最南端,被列为国家Ⅰ级保护动物,中国哺乳类红色名录将其列为“濒危”(EN)(蒋志刚等,2015).