理解生物多样性对生态系统功能及稳定性的影响对于制定有效的保护管理策略有重要意义.然而,目前生物多样性与群落生产力、稳定性的关系仍存在争议.在鄱阳湖湿地布设30个采样点,于2019年秋季开展大型底栖无脊椎动物群落野外调查.基于底栖动物群落数据,采用广义加性模型分析物种、谱系、功能多样性对鄱阳湖湿地底栖动物群落次级生产力与稳定性的影响.结果表明:底栖动物群落的次级生产力与反映物种多样性的指数(Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数)、分类多样性指数、平均分类差异指数、功能丰富度指数等呈显著的负相关,其中Pielou均匀度指数与次级生产力的相关度最高(r2=0.33).功能多样性对群落次级生产力的空间分异有最高的解释度(r2=0.75).P/B值(次级生产力与生物量之比代表群落稳定性)与物种、谱系、功能多样性指数均呈正相关,其中功能丰富度与P/B值的相关度最高(r2=0.22).反映物种多样性的三个指数总体上对P/B值的空间分异解释度最高(r2=0.37).谱系多样性与次级生产力、P/B值的相关性相对较弱.生物多样性指数总体分别解释了次级生产力和群落稳定性中81.9％、54.8％的变异.上述研究结果表明,生物多样性与群落生产力、稳定性的关系可能因具体的生物群落而异.研究结果对于鄱阳湖湿地的底栖生物多样性保护有参考价值.

国际湖沼学的长期研究发现,一个完整的湖泊生态系统应包括底栖食物网和浮游食物网,而营养条件变化会显著改变浅水湖泊中底栖-浮游食物网的结构和功能.为了明晰富营养化对浅水湖泊底栖-浮游耦合食物网结构和功能的影响,以浅水草型湖泊——白洋淀为研究区,运用野外监测和ECOSIM与ECOPATH (EwE)模型相结合方法,构建白洋淀底栖-浮游耦合食物网的概念模型,模拟1982-2011年间富营养化对白洋淀底栖路径和浮游路径的结构和功能影响:(1)野外监测的结果表明,从1999年至今白洋淀一直处于富营养化状态;(2)EwE模型模拟结果表明1982-2006年,总生物量呈下降趋势,下降比例达66.38％;能流路径从以底栖路径为主转变为以浮游路径为主;(3)运用Pearson相关分析,结果表明:浮游植物与TN(r=0.67,P＜0.01)和TP(r=0.37,P＜0.05)呈显著正相关,而底栖藻类和大型沉水植物与TN(r=0.77,P＜0.01;r=0.67,P＜0.01)和TP(r=0.54,P＜0.01;r=0.36,P＜0.05)呈显著负相关.富营养化是白洋淀底栖初级和次级生产力向浮游初级和次级生产力转变的主要驱动力.采用科学的方法准确评估富营养化对湖泊底栖-浮游耦合食物网结构和功能的影响,可为湖泊生态系统管理提供技术和方法支持.

适逢夏武平先生诞生100周年,回忆夏先生作为我国兽类学和生态学领域的领军人,在20世纪60到90年代,以独到的战略眼光,审时度势,在恶劣的内外环境下,敢于逆势而上,为开展我国高原生物学和高寒草甸生态系统研究,奋力一搏,其事迹感人至深.我作为当年中国科学院西北高原生物研究所(以下简称:西高所,文革期间西高所曾归到青海省,改名为“青海省革命委员会科学技术委员会生物研究所”,简称“青海生物研究所”.1979年中科院回收,恢复原所名——作者注)的一名科研人员,在夏先生指导下,在鼠类生态学、高寒草甸生态系统次级生产力以及鼠类生理生态学等方面做了一些具体研究工作,在此过程中,我深切体会到夏先生作为学术领军人的战略思维及其忍辱负重的心胸.现将一些具体事迹简述于下,以表达我对夏先生的深切怀念之情.

2011年3月至2012年2月,通过逐月调查的方式,分析了大通湖河蚬的种群动态,并采用体长频率分布法计算其次级生产力.调查共采集分析河蚬4108个,壳长(SL)和湿重(WW)范围分别为3.41-29.58 mm和0.005-10.03 g.大通湖河蚬SL和WW之间的关系为WW=-3.52+3.0810gSL(R2=0.97),表明其种群呈异速生长;繁殖高峰主要集中在3-4月和8-10月.河蚬的年平均密度和生物量((B),以无灰干重计,AFDW)分别为(274±95)ind./m2和(20.1±5.7)gAFDW/m2,年次级生产力(P)为23.90g AFDW/(m2.年),P/B系数为1.20/年,周转率为298d.基于VonBertalanffy季节生长方程估算的河蚬生长参数为:渐近壳长L∞=31.91mm,生长速率K=0.45,振幅C=0.84,冬季点WP=0.09,表明大通湖河蚬生长呈明显的季节性,1月生长速率最低.河蚬最长寿命(tmax)约为4.44年,年总死亡系数(Z)为1.68,自然死亡系数(M)为0.89,捕捞死亡系数(F)为0.79,年开发率(E)为0.47.结果表明大通湖河蚬资源处于过度开发状态,急需采取有效的措施对其资源进行合理保护.

为研究江苏潮间带大型底栖动物资源变动状况,于2014 年5 月、8 月、10 月和 2015 年3 月在江苏潮间带布设9 条断面开展了4 个航次的调查.结果表明: 共采集潮间带大型底栖动物78 种,其中环节动物39 种,软体动物为23 种,甲壳动物12 种,其他类群4种; 年平均丰度78.64 ind·m-2,年平均生物量13.01 g ( AFDM) ·m-2,年平均次级生产力和P /B 值分别为8.57 g ( AFDM) ·m-2·a-1 和0.66; 与20 世纪80 年代江苏滩涂调查和 "908"专项调查相比,江苏潮间带大型底栖动物主要类群未发生变化,均以环节动物、软体动物和甲壳动物为主,种类数量有所下降; 江苏潮间带大型底栖动物平均次级生产力中潮区与高、低潮区间差异显著( P ＜0.05),季节间无显著差异( P ＞ 0.05).

放牧是草原的主要利用方式,但对牧草造成了一定的生物胁迫.面对生存压力,牧草会通过调节初级与次级代谢过程启动防御机制.该研究以内蒙古温带典型草原优势种植物为研究对象,通过测定其在5个放牧水平下不同营养器官中的次级代谢产物及木质素等含量,探讨大针茅(Stipa grandis)和羊草(Leymus chinensis)的各营养器官在防御机制中的角色及其碳氮权衡策略.结果表明:面对放牧胁迫,大针茅和羊草会产生大量的单宁、总黄酮、酚类以及生物碱等次级代谢产物,并以叶片为主要的合成及储存器官.中度放牧使羊草的化学防御机制得到较充分的诱导及表达.但二者地上部分木质素含量并无显著增加,因此,二者在避牧性机制上更倾向于化学防御而非机械防御.由于羊草有更高的氮利用效率,这使得羊草可以通过碳氮两种代谢途径进行防御,但大针茅在生长初期并不能将氮高效地分配到化学防御中.大针茅和羊草在生长初期面对轻度放牧胁迫,较多的资源仍然用于初级代谢,增加了植物耐牧性.因此,轻度放牧有利于提高牧草的碳氮资源利用效率、提高生态系统生产力及稳定性.

氮(N)沉降深刻影响着森林生态系统的生物多样性、生产力和稳定性.亚热带地区森林土壤磷(P)的有效性较低,N沉降将更突显P的限制作用.N、P输入对亚热带次级森林土壤的影响是否依赖于森林演替阶段知之甚少.选取两种不同演替年龄阶段(年轻林:＜40 a;老年林:＞85 a)的亚热带常绿阔叶林,设置模拟N和/或P沉降(109 m-2 a-1)4个处理(Ctrl、N、P、NP),连续处理4.5年后采集表层、次表层和下底层(0-15、15-30、30-60 cm)土壤样品,综合分析了土壤微生物生物量碳(MBC)氮(MBN)和多种土壤养分含量.结果 表明,MBC、MBN及土壤养分含量均随土壤深度增加而降低.N添加对两种演替阶段森林土壤中MBC和MBN均无显著影响.施P相关处理(P和NP)对年轻林表层土壤MBC和MBN无显著影响,但显著增加了老年林表层土壤MBC和MBN (P＜0.05),表明老年林可能比年轻林更易受P限制.N添加显著增加了两种演替森林表层土壤可溶性有机氮(DON)、氨态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3-N)的含量(P＜0.05);P相关处理(P和NP)显著增加两种演替阶段表层和次表层土壤速效磷(AP)以及表层土壤全磷(TP)的含量(P＜0.05).土壤MBC和MBN与土壤中各养分指标(可溶性有机碳DOC、DON、NH4+-N、NO3-N、AP、全碳TC、全氮TN和TP)呈显著正相关关系,土壤TC、TN和DOC是影响土壤微生物生物量的主要因子.研究可为评估和揭示未来全球环境变化背景下不同演替林龄亚热带森林的土肥潜力及土壤质量的演变提供一定的科学理论依据.

2017年春季(4月)、夏季(7月)、秋季(11月)对永定河流域23个样点的大型底栖动物、水环境和水文因子进行了野外调查,分析了永定河流域大型底栖动物功能摄食类群的群落组成与时空分布特征及其对河流生境变化的响应情况.永定河流域3个季节共采集到大型底栖动物78种,隶属3门6纲39科,其中,春季52种、夏季50种、秋季53种,功能摄食类群以收集者占绝对优势,其次为捕食者,刮食者、滤食者、撕食者所占比例极低.3个季节优势种均属于收集者类群,春季优势种为直突摇蚊属、流水长跗摇蚊属、环足摇蚊属,夏季优势种为雕翅摇蚊属,秋季优势种为多足摇蚊属、摇蚊属、直突摇蚊属.冗余分析结果表明:水温、流速、盐度以及总磷是影响春季大型底栖动物功能摄食类群的主要影响因子;总磷、溶解氧、电导率以及流量是夏季大型底栖动物功能摄食类群的主要影响因子;总磷和溶解氧是影响秋季大型底栖动物功能摄食类群的主要影响因子;总磷在春、夏、秋季均与收集者类群表现出正相关性,表明永定河流域大型底栖动物功能摄食类群受到了水质污染的影响.基于功能摄食类群参数的评价表明:1)物质循环方面,妫水河初级生产力显著高于其他区域,秋季大于其他季节;洋河次级生产力和分解能力显著高于其他区域,春季大于其他季节,但洋河自养/异养作用显著低于其他区域,春季小于其他季节;2)纵向输入能力方面,桑干河显著高于其他区域,秋季大于其他季节;3)沿岸物质的输入方面,妫水河显著高于其他区域,夏季大于其他季节.