关键种在群落结构、功能与稳定性方面具有重要作用,为探明不同放牧方式下高寒草甸植物群落关键种的变化特征及其影响因素,以青藏高原最主要的5种放牧方式(禁牧、非生长季放牧、传统放牧、生长季放牧和全年连续放牧)高寒草甸为对象,对群落特征、土壤理化特征和酶活性进行了系统研究,采用网络分析法和方差分解探究了不同放牧方式草地植物群落关键种变化特征及其影响因子,并利用优劣解距离法(TOPSIS)-多准则决策模型对不同放牧方式进行综合评价,以筛选最佳放牧方式,从而为高寒草甸科学管理及可持续利用供数据支撑.结果表明:(1)相较于全年连续放牧,禁牧、非生长季放牧、传统放牧及生长季放牧对禾本科、豆科、凋落物和杂类草生物量,群落地上和地下生物量,植物高度,禾本科盖度,多样性指数,土壤养分含量和土壤酶活性均有显著正效应.(2)禁牧样地的关键种为垂穗披碱草,非生长季放牧样地的关键种为冷地早熟禾、矮生嵩和赖草,传统放牧样地的关键种为赖草,生长季放牧样地的关键种为矮生嵩草,全年连续放牧样地的关键种为异针茅.其中,非生长季放牧样地植物群落物种间的关联性、互作强度、群落组织水平和稳定性均最高,而禁牧样地最低.(3)方差分解表明,土壤纤维素酶、脲酶和过氧化氢酶是影响高寒草甸植物群落关键种变化的最主要因素.(4)TOPSIS-多准则决策模型结果表明,非生长季放牧既能有效利用草地资源,又能维持较高的植物群落多样性和稳定性,是高寒草甸的理想放牧方式.研究结果对科学放牧管理制度的制定、草地生态系统稳定性与多功能性维持提供了科学数据支撑.

物种-资源利用网络可以呈现不同物种在资源利用上的竞争、共享以及分化,可为从资源利用角度解释群落的物种多样性提供新的视角.昆虫群落一方面由群落内种间对资源的利用方式决定,也受寄主植物生态特征的影响.通过寄主生态特征解释物种-资源利用网络指标将深入揭示昆虫群落的组织模式和多样性决定机制.本研究采集榕属(Ficus)18种榕树的榕小蜂群落,构建每种榕树上的榕小蜂-榕果资源利用网络,分析网络指标间的关系.我们重点关注了群落物种数(物种多样性)和群落稳健度指标与其他网络指标间的关系,并比较不同寄主特征(传粉模式、生活型、繁育系统)对榕小蜂物种数以及榕小蜂-榕果资源利用网络指标的影响.结果显示,18种榕树上共收集到隶属于5科28属173种榕小蜂.榕小蜂群落物种数与网络的连接度呈负相关,与分化度呈显著的正相关;网络稳健度与物种数无显著相关关系,但与连接度、加权嵌套性、互作Shannon多样性、分布重叠度呈显著正相关关系,而与互作专化度、分化度呈显著负相关.与雌雄异株榕树相比,雌雄同株榕树的榕小蜂资源利用的互作专化度高,种间分布重叠度小,分化度高(资源利用分化高),所以雌雄同株榕树比雌雄异株榕树上榕小蜂物种数多.本研究支持资源利用的特异性和分化促进了榕小蜂物种多样性,支持竞争导致的资源利用分化在促进近缘种多样化过程中发挥重要作用.群落对资源丢失的稳健度与群落的物种数无关,但是与物种的资源共享程度(由连接度、分布重叠度表示)正相关.此外,繁育系统间榕小蜂物种数的差异可能与雌雄异株榕树繁殖功能的分化和专化以及对非传粉榕小蜂产卵的防御能力有关.

道路的扩张导致生态网络破碎化加剧及其景观连接度受阻,科学分析不同等级道路对景观连接度及生态网络的影响对指导道路规划和生态保护具有重要意义.本研究以福州市为研究区域,基于2020年道路网络、土地覆盖类型、数字高程模型等数据,运用形态学空间格局分析和电路理论在不同物种扩散距离(1、3、5、10 km)范围内进行生态网络构建,并在景观-斑块-廊道尺度分析不同等级道路(高速公路、城市快速路、一级公路、二级公路)对景观连接度的影响.结果表明:在景观尺度,整体景观连接度与物种扩散距离呈显著正相关,其中,高速公路、城市快速路、一级公路、二级公路均在10 km物种扩散距离范围内导致整体景观连接度的下降率最低,分别为15.6％、5.3％、1.5％、5.2％;在斑块尺度,在不同等级道路的比较中,高速公路在1、5 km物种扩散距离范围内导致斑块连接度的下降率最大,一级公路在3、10 km物种扩散距离范围内导致斑块连接度的下降率最大;在廊道尺度,城市快速路在5 km物种扩散距离范围导致整体最低成本路径的成本加权距离、整体最低成本路径的成本加权距离与其长度之比、整体有效阻力和廊道总长度的上升率最高,分别为43.4％、33.2％、57.3％、7.3％.随着物种扩散距离的增加,重要性高的斑块从北部、中部、西北部地区缩减至北部地区,导致物种的生存空间减少,而关键廊道从西北部和南部地区逐渐向中部地区延伸.研究结果可从整体角度指导福州市生态网络的构建与优化,为土地资源利用有限背景下的生物多样性保护、生态修复和道路网络规划提供科学依据.

近年来随着人类活动的加剧,湿地生态系统的结构和功能都受到强烈干扰和破坏,研究遭受干扰后的湿地生态系统结构的演化过程,对湿地生态系统的保护、管理、恢复都有重要意义.本文根据复杂网络相关理论和生态系统特征构建湿地生态系统的网络模型,同时基于生物的谢尔福德耐受性和生态系统的自我调节能力,提出了一种考虑过载和欠载状态的湿地生态网络结构的演化模型.从初始负载、负载容量、负载冗余范围和负载重分配四个方面对遭受攻击的生态网络结构的演化过程进行刻画,同时利用鲁棒性指标揭示物种遭受干扰消亡后对湿地生态系统鲁棒性的影响.针对Teacapan湿地生态系统数值仿真,发现不同营养级的关键物种消亡对生态系统结构和鲁棒性的影响程度不同.初级生产者中的关键物种(红树林的碎屑和水中物质)消亡会导致Teacapan湿地生态网络结构迅速崩溃,生态系统鲁棒性指标迅速下降为0;而消费者中的关键物种消亡对生态网络结构波动和系统鲁棒性的影响较小,生态系统能够在一定时间内达到二次平衡,此时湿地生态系统仍具有一定的抵抗外界干扰的能力.这一结果体现了红树林中的碎屑作为支撑食物链的主要食物来源对湿地生态系统的重要性,为湿地生态系统的动植物资源保护和生态重建提供一定的科学参考.

海洋浮游细菌在生物地球化学循环过程中具有不可替代的作用.为解析广西北部湾茅尾海夏冬季浮游细菌群落结构及其关键环境影响因子,于 2017 年 6 月(夏季)和 2017 年 12 月(冬季)在该海域设置 7 个站点,采集 0.5m处表层海水样品,利用16S核糖体RNA(16S rRNA)基因高通量测序技术,分析茅尾海浮游细菌群落结构与多样性.结果表明:茅尾海海域浮游细菌隶属于 11 个门、36 个纲、86 个目、188 个科和 506 个属;主要浮游细菌类群为变形菌门(Proteobacteria,52.47%)、厚壁菌门(Firmicutes,17.34%)、放线菌门(Actinobacteria,16.39%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,7.54%)和蓝细菌门(Cyanobacteria,5.38%),共占浮游细菌总丰度的 99.12%.北部湾茅尾海夏季浮游细菌群落Chao 1 指数和Richness指数均显著(P<0.05)高于冬季.主坐标分析(PCoA)和相似性分析(ANOSIM)结果表明,不同季节浮游细菌群落结构存在极显著差异(R=0.586,P<0.001).在目分类水平上进行组间差异分析(Welch's t-test),具有季节性丰度显著差异的类群共有 15 个(P<0.05),其中尤泽比氏菌目(Euzebyales)、红杆菌目(Rhodobacterales)、马尾藻海演化枝 11(SAR11)、黄杆菌目(Flavobacteriales)、乳杆菌目(Lactobacillales)、芽孢杆菌目(Bacillales)、假单胞菌目(Pseudomonadales)在夏季样品中显著增高;海洋螺菌目(Oceanospirillales)、丙酸杆菌目(Propionibacteriales)、涅瓦菌目(Nevskiales)、弧菌目(Vibrionales)、伯克氏菌目(Burkholderiales)、分枝杆菌目(Mycobacteriales)、红螺菌目(Rhodospirillales)、亚硝化单胞菌目(Nitrosomonadales)在冬季样品中显著增高.夏季浮游细菌属的共发生网络表现出更复杂的网络拓扑结构.物种间的相互作用主要以正相关为主,且夏季(70.3%)高于冬季(68.9%).Partial Mantel检验相关分析表明,浮游细菌群落与温度、盐度、溶解氧、总溶解氮和总溶解磷呈显著正相关(P<0.05).其中,温度(R=0.326,P<0.001)和总溶解磷(R=0.512,P<0.001)与群落结构的相关程度较高,是显著影响浮游细菌群落结构的关键环境因子.综上,本研究成果,为进一步揭示北部湾海洋浮游细菌多样性,以及为茅尾海海域生态修复与资源利用提供科学参考依据.

植物多样性迁地保护评价对于植物园制定更加科学的迁地保护策略和未来发展计划至关重要.本文基于数据调查和文献资料整理,研究了广东省植物园的地理空间分布及其植物多样性迁地保护现状和存在问题,旨在为制定华南国家植物园保护策略、广东省植物园体系布局乃至我国国家植物园建设提供参考依据.结果表明:(1)广东省植物园仅分布于南亚热带常绿阔叶林地带和北热带半常绿季雨林地带,与自然植被分布存在偏差;(2)广东省植物园至少迁地保育了 15,026种高等植物,隶属329科3,030属,其中我国本土野生维管植物9,068种,占我国己知本土野生维管植物物种的23％;(3)系统发育分析表明,广东省植物园活植物收集对广东本土野生维管植物多样性具较高的覆盖率,分别占广东本土野生维管植物科的95％、属的80％、物种的58％;(4)受威胁和重点保护物种分析表明,广东省植物园保育了64％的广东本土受威胁维管植物、83％的广东省分布的国家重点保护野生维管植物;(5)资源植物分析表明,广东省植物园保育了72％的广东本土野生资源维管植物,涵盖目前通用的所有用途类别,各类资源保育率均超过69％.上述结果表明,广东省植物园为植物多样性迁地保护发挥了重要作用.建议广东省植物园体系未来建设中,(1)完善区域迁地保护网络体系建设;(2)构建国家活植物收集综合保藏体系;(3)建立关键物种"苗圃栽培-人工群落-异地种植"实验体系,实施整合保护研究计划,促进植物多样性保护、科学研究和可持续利用.

阔叶红松林是北温带物种最丰富的地带性群落之一,长白山地区是其在中国范围内的中心分布区.中国政府已建立保护网络(24个自然保护区组成)来保护阔叶红松林及其重要的物种资源,但成效不显著.利用系统保护规划软件C-Plan,以集水区为规划单元,计算保护网络外规划单元的不可替代性值,识别出保护网络外高保护价值空缺,评估现有保护网络与纳入空缺后的优化保护网络的保护效率.研究结果显示,现有保护网络外的高保护价值规划单元呈集中沿山岭分布的特征,现有保护网络使24种物种的生境(共75种)实现其设定的保护目标,其他51种未能实现保护目标,且20种保护对象未能达到其设定保护目标的50％,保护成效低.纳入空缺后的优化保护网络,可使64种保护对象实现保护目标,其余11种保护对象的保护贡献值也不同程度提高,保护成效显著增强.结合人为干扰情况提出三种不同保护策略情景下的优先保护方案,并根据生态威胁强度提出各方案的保护建议,为长白山阔叶红松林保护管理提供决策依据,并为山地生态区保护网络优化研究提供方法指导.

如何充分利用有限的资源更好地保护生物多样性一直都是保护地管理所追求的目标.整合保护对象、优化保护地的空间布局、有效识别国家公园优先保护区域是当前中国国家公园体制建设的主要任务.本研究以浙江丽水为例,采用生态模型评估了该区域关键生态系统服务(固碳释氧、水文调节、水资源、土壤保持)的空间分布格局,同时运用MaxEnt模型模拟了37种濒危物种适宜栖息地分布的空间格局.在此基础上,将关键生态系统服务和濒危物种作为保护对象,通过系统保护规划模型MARXAN,在0.4 km×0.4 km规划网格上计算丽水各规划单元的生态保护不可替代性指数,并结合当地管理需求,综合识别了国家公园优先保护区域.结果 表明:2005-2015年间,研究区生态系统固碳量为0.05 kgC· m-2 ·a-1,释氧量为0.13 kg O2·m-2·a-1,水文调节量为83.25亿m3·a-1,水资源量为803 mm·a-1,土壤保持量为95.53 t·hm-2·a-1;不同土地利用类型的不可替代性指数显著不同,森林为50～100,河流和水库为60～ 100,园地为30～50,耕地为15 ～35,住宅用地为0～25,优先保护区域占研究区面积的11.8％.本研究结合生物多样性和生态系统服务的系统保护规划思路,能够为保护地网络优化布局和国家公园优先保护区域的确定提供有用的框架和技术支撑,有助于提升我国建设以国家公园为主体的自然保护体系的整体有效性.

植物功能性状权衡关系反映了植物在资源获取与分配中采取的不同策略,是近年来生态学研究的一个热点问题.该综述从研究范围、叶性状、器官和植物类群4个方面入手,简要介绍植物功能性状关系研究在近10余年是如何在叶经济谱(LES)的基础上逐渐扩展和深入的.1)相关研究拓展到全球更多极端环境与特殊气候地区,发现在不同的气候环境条件下,植物叶片功能性状关系相对稳定,植物种内的功能性状关系已被证实与LES相似;2)功能性状网络从最初的6个经济性状扩展到叶片的分解、燃烧和水力等性状,发现叶片的分解速率和可燃性均与叶片形态性状、养分含量等显著相关,但叶片水力性状与经济性状的关系则取决于所研究的物种及生存环境的水分条件;3)研究对象从植物叶片拓展到了根、茎、花、种子及植株整体,叶片的比叶质量与茎的木质密度、种子大小相耦合,但叶片形态性状与根和花的相关性状却无显著相关关系,证明这些器官可能是独立进化的;4)LES可以很好地解释特殊维管植物的生存适应策略:入侵植物具有较高的资源利用效率和更快的相对生长速率,在LES中处于“低投入-快速回报”的一端;食虫植物的叶片特化为捕食器官,光合作用及生长速率相对较低,居于LES“高投入-缓慢回报”的另一端,此外,无论是最古老的种子植物苏铁属(Cycas)植物,或是蕨类和变水植物(苔藓和地衣),其功能性状关系都与LES大致相同.该文梳理了功能性状关系研究的进展脉络,提出了一些建议,期望为未来植物功能性状关系研究的选题和发展提供一些参考.

红外相机技术在野生动物调查研究中得到广泛应用,其发展和普及为中国自然保护地生物多样性保护带来了诸多机会.为进一步推广该技术在我国自然保护地野生动物监测中的应用,中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所在自然保护区生物标本资源共享子平台增设野生动物红外相机数据库专栏,并通过门户网站"中国自然保护区生物标本资源共享平台"(http://www.papc.cn/)对外发布,向公众开放,可以随时查阅、下载信息.本文重点介绍了该平台的野生动物红外相机数据库建设进展,包括所监测的自然保护区、监测方案、数据规范存储、标准化分析、成果介绍、工作计划等内容.2010-2019年间,该平台使用红外相机调查技术在全国13个不同类型的保护地开展兽类和鸟类资源调查,累计27.25万个有效工作日,共拍摄到8.41万张独立图像,经鉴定有80种野生兽类和200种野生鸟类,并利用这些数据对野生动物行为、稀有物种探测、人为干扰,以及气候变化影响等方面进行研究,取得了重要的阶段性成果.下一步,子平台牵头单位将筹建自然保护地红外相机数据共享平台,制定红外相机调查设计、监测技术、数据格式等统一标准化方案,逐步完善我国自然保护地野生动物红外相机监测网络.