稻田是甲烷(CH4)的重要排放源之一,其对全球气候变化有着重要影响.大气CO2浓度升高(e[CO2])对稻田生态系统碳循环具有重要作用,阐明e[CO2]对稻田CH4排放及相关微生物过程的影响对稻田生态系统的固碳和减排具有重要意义.本文综述了 e[CO2]对稻田CH4排放及碳循环相关功能微生物活性、丰度、群落组成和多样性的影响,梳理了 e[CO2]背景下不同微生物过程在稻田CH4减排中的作用及其主要环境影响因素.总体而言,不同e[CO2]平台类型、熏蒸年限、浓度梯度以及增加方式均对稻田CH4排放有着一定影响.e[CO2]促进了稻田CH4排放,但会随着CO2熏蒸年限的增加而逐渐降低,这说明稻田CH4排放相关微生物对e[CO2]具有一定适应性;e[CO2]对稻田CH4排放的促进作用呈先减弱后增强的趋势;骤增处理可能会高估稻田CH4排放.e[CO2]对相关微生物过程的影响主要表现为:e[CO2]提高了产甲烷菌、甲烷好氧氧化菌和厌氧氧化菌活性及主要功能微生物丰度;e[CO2]使甲烷氧化菌群落组成和多样性发生显著改变,但对产甲烷菌和甲烷厌氧氧化菌群落组成和多样性影响不大.最后,本文对未来相关的研究方向进行了展望:1)可综合探究e[CO2]对稻田CH4排放及产甲烷过程、甲烷好氧和厌氧氧化过程的影响,以更好地揭示气候变化对稻田CH4排放的机理;2)应在长期条件下探究e[CO2]对稻田CH4排放及相关微生物过程的影响机制,结果将更为真实、准确;3)需进行多尺度(时间和空间)、多要素(CO2浓度、温度、大气氮沉降和水分管理措施)以及多方法(观测、数据与模型相结合)等综合研究,以有效降低未来气候变化情景下稻田CH4排放及相关微生物过程对e[CO2]响应评估的不确定性.

泄放生态流量是修复小水电坝下减水河段生态系统的重要手段.大型底栖动物对环境变化敏感,是水生生态系统修复效果的重要指示生物类群.2021年,在重庆市巴南区一品河、五布河上共选择8座典型小水电,调查减水河段前端浅滩(评估点)的流量、河流生境、水质、底栖动物,并与近自然河段浅滩(参照点)对比,以评价生态流量泄放后减水河段的生态修复效果,探究影响底栖动物群落恢复的生态机制.结果显示:只有1座小水电的泄放量完全达到设计值.未达标泄放量的达成度平均值为41.0％.评估点河道湿润率平均值为47.6％.评估点和参照点的水质并无明显差异.底栖动物密度、大多数评估点的水生昆虫生物量和丰富度指数均显著低于参照点,平均值分别为参照点的25.8％、24.5％、43.2％.Shannon-Wiener多样性指数、Pielou指数与参照点无显著差异.评估点底栖动物以EPT昆虫(蜉蝣目、襀翅目、毛翅目昆虫)为优势,功能摄食类群以收集者和刮食者为优势,与参照点一致,但评估点各功能摄食类群密度普遍显著低于参照点.评估点底栖动物密度、丰富度、EPT昆虫密度与河道湿润率呈显著线性正相关.研究表明:泄放生态流量后,小水电近坝浅滩生境水质、底栖动物群落多样性、群落结构、功能摄食类群等与参照点无显著差异.底栖动物密度、水生昆虫生物量和丰富度、EPT昆虫密度等指标的恢复效果并不显著.减水河段的生态修复效果整体尚未达到预期.泄放量不足是阻碍底栖动物群落恢复的重要原因.

保护科学前沿研究重视克服单一学科的局限而向超越自然科学和社会科学跨学科交叉融合转型.基于世界自然保护联盟-世界保护区委员会(IUCN-WCPA)自然保护地管理有效性框架,从规划制定、执行和评估三个方面系统梳理了我国保护科学的研究进展,分析了保护自然科学和社会科学在研究内容、方法和视角等方面的差异,识别出潜在的跨学科综合研究领域.结果表明,我国保护自然科学与社会科学研究大多相互独立、缺乏融合协作,少有的跨学科研究在整体性、系统性、兼容性、深入性和规范性上有待提高.自然科学家在介入社会科学研究时缺乏对现实制度的科学理解,所提出的保护政策和行动建议偏向理想主义,阻碍保护科学跨学科知识生产;社会科学家则缺乏自然科学方法和数据的知识积累,所提出的政策和行动建议脱离事实和证据,偏向主观主义,不利于保护科学知识进步.为此,构建了基于自然保护地适应性管理逻辑下的保护科学跨学科整合框架,以推动保护科学共同话语的形成,实现社会与生态的耦合协调发展.

物种编目是生物多样性研究和保护的基础,长期开展野生动物多样性监测、提供物种分布影像资料佐证对于更新本底物种编目至关重要.祁连山国家公园青海祁连县片区自东向西差异明显的自然生态系统孕育了诸多野生动物类群.2017年9月至2021年12月,为了调查该片区内雪豹(Panthera uncia)及同域分布物种本底数据,在雪豹适宜生境选取187个位点利用红外相机开展野生动物监测.调查期间,累积获得44946个有效相机工作日,收集独立有效照片14330张(含雪豹466张),共鉴定出野生动物78种,其中兽类5目12科27种,鸟类7目18科51种.记录到国家Ⅰ级重点保护野生动物9种,包含雪豹、荒漠猫(Felis bi-eti)、白唇鹿(Cervus albirostris)、马麝(Moschus chrysogaster)、藏野驴(Equus kiang)、胡兀鹫(Gypaetus barba-tus)、秃鹫(Aegypius monachus)、金雕(Aquila chrysaetos)和红喉雉鹑(Tetraophasis obscurus);国家 Ⅱ 级重点保护野生动物20种;"三有"动物40种.被IUCN红色名录评估为濒危(EN)的野生动物1种,易危(VU)3种,近危(NT)5种;被《中国脊椎动物红色名录》评估为极危(CR)、濒危、易危和近危的分别有3、5、7和17种.相对多度指数(RAI)排名前5位的兽类依次是岩羊(Pseudois nayaur,RAI=128.18)、喜马拉雅旱獭(Marmota himalayana,RAI=50.17)、赤狐(Vulpes vulpes,RAI=11.30)、灰尾兔(Lepus oiostolus,RAI=10.72)和雪豹(RAI=10.37);RAI 排名前 5 位的鸟类依次为赭红尾鸲(Phoenicurus ochruros,RAI=8.30)、藏雪鸡(Tetraogallus ti-betanus,RAI=5.18)、红嘴山鸦(Pyrrhocorax pyrrhocorax,RAI=3.87)、棕颈雪雀(Pyrgilauda ruficollis,RAI=4.32)和喜鹊(Pica pica,RAI=3.65).本次在祁连县境内监测到的斯氏高山?(Alticola stoliczkanus)、藏雪雀(Montifringilla henrici)和黄腰柳莺(Phylloscopus proregulus)为祁连山地区新记录物种.此外,红外相机还监测到较多的放牧活动(RAI=56.09).本研究为祁连山国家公园区域物种编目以及制定野生动物保护与管理政策提供了数据支持.

协同生物多样性保护和生态系统服务功能维持对制定系统性保护规划具有重要意义.研究以青藏高原为研究区,应用Maxent模型模拟了重点植物的空间分布,结合世界保护联盟(IUCN)重点动物空间分布数据和生态系统服务空间分布,利用Zonation模型依次识别了基于单一因素的保护优先区以及集成生物多样性和生态系统服务的保护优先区,评估了青藏高原现有自然保护地对保护优先区、重要物种及生态系统服务的保护状况和保护空缺.结果表明:(1)青藏高原保护优先区保护价值呈现由东南向西北递减趋势,优先区主要分布在青藏高原东南缘喜马拉雅山地、雅鲁藏布江中游河谷及横断山区等区域,生物多样性保护优先区和生态系统服务保护优先区分布略有差异,存在43.2%的空间重叠;(2)在重要物种保护上,自然保护地对两栖动物的保护率最高,平均保护了 38.2%,哺乳动物次之(24%),爬行动物的保护率较低,仅为 10.2%.对生态系统服务功能覆盖率分别是 44.1%(防风固沙)、27.1%(水源涵养)、22.3%(土壤保持)、17.1%(碳固定)和 16.6%(洪水调蓄);(3)自然保护地对研究识别的保护优先区存在保护空缺,仅覆盖了 26.8%的集成保护优先区,Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级优先区保护空缺面积占青藏高原面积的 7.2%、6.9%和 7.7%.研究结果可为青藏高原以国家公园为主体的自然保护地体系优化提供科学依据与理论支撑.

近些年黄河治理卓有成效,但因黄河生态底子薄弱,还存在生物多样性降低、生态系统不稳定和退化等问题.以区域协同视角构建黄河流域生态安全格局,主要贡献在于融合生态、经济和社会层面的集成数据为基础,从自然环境(地)、人类活动(人)和地物阻隔(人地耦合)三方面构建流域综合阻力评价体系,提出一个在黄河全流域地区构建生态安全格局的新框架.具体内容包括:①基于形态学空间格局和景观连通性进行黄河流域生态源地识别;②从自然环境、人类活动和地物阻隔三方面构建流域综合阻力评价体系,并对黄河流域生态安全进行分级;③结合最小累积阻力模型进行黄河流域生态廊道提取及战略点识别.结果表明黄河流域生态源地斑块数量为 75 个,面积为 23.13 万km2,占流域总面积的 29.09%;流域高度安全区域面积为17.83 万km2、中度安全区域面积为 27.83 万km2、较低与低安全区域面积为 33.84 万km2,占流域总面积的比例分别为 22.43%、35.00%和 42.57%;流域具有 94 条生态廊道,平均长度为 37503 m,主要用地类型为草地和森林;流域生态战略点共有 12 个,主要分布于黄河流域东部,阻力值相对较高,容易成为影响黄河流域连通性的"瓶颈".最后探讨生态安全格局构建对黄河流域整体生态保护以及现有《黄河流域生态环境保护规划》的影响,并从利用水资源评估体系优化生态源地的识别、基于电路理论结合指示性物种的迁移优化生态廊道和战略点识别,提出未来黄河流域生态安全格局优化建议,以期为构建面向流域国土空间生态修复的黄河流域资源时空配置,提供评价与优化的策略和方法;同时也为协同推动黄河流域经济高质量发展和生态环境高水平保护,提供有效保证.

附生维管植物对维持森林生态系统的生物多样性、碳储量、生态水文和养分通量有重要贡献.评估附生植物的多样性格局可以为其群落构建机制以及全球变化背景下附生植物的保护和资源利用提供依据.本文以哀牢山中山湿性常绿阔叶林1.44 ha塔吊样地中的附生维管植物为研究对象,综合分析了6种优势乔木宿主植株上附生维管植物的物种丰富度(S)、系统发育多样性(PD)、系统发育结构及其与宿主胸径、树高和物种的相关性.结果表明:哀牢山中山湿性常绿阔叶林311株优势乔木上共调查到26科44属62种附生维管植物.附生植物物种丰富度和系统发育多样性与宿主胸径和树高均呈极显著正相关(P＜0.001).标准化的系统发育多样性(SES.PD)与附生植物物种丰富度无显著相关关系,随宿主胸径的增加而显著增加(P＜0.05),随宿主树高的增加而显著减小(P＜0.05).折柄茶(Stewartia pteropetiolata)上附生植物的物种丰富度与PD极显著低于其他宿主物种(P＜0.001),但6种宿主物种上附生植物的SES.PD无显著差异(P＞0.05).变色锥(Castanopsis wattii)和多花含笑(Michelia floribunda)上的附生植物系统发育结构呈发散状态,木果柯(Lithocarpus xylocarpus)和折柄茶上的附生植物系统发育结构呈聚集状态,其余宿主上的附生植物系统发育结构不明显.综上所述,宿主特征包括宿主大小和物种的差异是维持附生维管植物多样性格局的关键,这一结果可为今后从多维度、多角度解析附生维管植物多样性的格局及其维持机制奠定坚实基础.

中生代鸟类的食性推断往往依赖于传统的形态对比和直接的化石证据,但不完整的化石记录和特异埋藏的稀缺性使得我们需要寻找更多有用特征和方法来对化石鸟类进行食性评估.鸟类颈部结构是一个高度模块化、形态和功能密切关联的系统;在恐龙向鸟类演化的过程中,前肢由于飞行适应独立出来,使得颈部需要更多地帮助鸟类实现捕食及其他生态功能.因此,颈部有可能成为鸟类食性推断的显著特征之一.利用形态测定和统计分析,建立起现生鸟类和中生代灭绝鸟类的颈椎形态和食性模式之间的量化关系.基于现生鸟类构建了形态-功能框架,评估了早白垩世热河生物群中发现的5种鸟类的食性模式.结果表明,颈椎形态分异与鸟类取食多样性量化相关,3种反鸟表现出了食虫或食肉鸟类的颈椎形态特征,两种今鸟型类则表现出杂食性或植食性,以及原始的水生适应形态特征.新的分析结果与之前发现的化石直接证据以及其他相关的形态研究基本一致,因此,颈椎作为与取食功能密切相关的骨骼系统,可以为中生代鸟类取食生态的推断提供一定信息.

生态安全格局的构建有助于减缓生态系统退化和生物多样性丧失,对生物多样性保护具有重要意义.现有研究中生态源地识别的主观性较强且源地边界破碎,生态廊道对景观连通性的贡献程度也有待明确.因此,以宁夏沿黄河城市带为例,首先利用空间连续小波变换识别综合生态系统服务突变点,获取生态源地,进而基于电路模型评估功能连通性以提取生态廊道,最后量化生态廊道的连通贡献.结果显示,生态源地占研究区总面积的41.51％,其中草地占比83.27％.相比于直接提取综合生态系统服务高值区,基于空间连续小波变换识别的生态源地能较好的反映局地生态系统特征,并将景观形状指数和分形维数分别降低67.20％和8.06％,减少生态源地边缘长度从而受到外界干扰的可能性更小.生态廊道占研究区总面积的7.42％,是物种迁徙等生态过程的关键通道,有效地增强了区域景观连通性,将等效可能连通性指数和等效整体连通性指数分别提升41.76％和68.68％.生态安全格局主要位于研究区边界地段,整体呈两带分布,为宁夏沿黄河城市带阻挡周围的沙漠,保障中部的城市发展和粮食安全.然而,研究区范围内自然保护区仍存在较为严重的生态系统服务和功能连通的保护缺口.各区域的生态安全格局具备不同的生态功能,需要有针对性的差异化保护、修复与管理.

红树林是全球重要的生态系统,了解红树林的时空变化特征及演变趋势对开展红树林的保护、恢复及可持续管理具有重要意义.基于谷歌地球工程(Google Earth Engine,GEE)云平台,利用全球红树林分布数据和陆地卫星(Landsat)系列光学影像特征指数数据,结合Theil-Sen中值趋势分析、Mann-Kendall检验、Hurst指数等方法,分析了全球红树林的时空分布特征、时空演变趋势及其可持续特征.结果表明:1990-2020年全球红树林面积呈先下降后上升趋势,总面积减少52174.18km2,年平均流失率达1.2％,红树林面积减少最多的地区为东南亚,其次为澳大利亚和新西兰、南美洲和东南非洲;红树林呈退化趋势变化的面积(81.44％)明显多于改善区域的面积(17.43％),其中澳大利亚和新西兰的退化趋势最为明显;2015-2020年全球红树林变化趋势有所改善,有73.85％的区域在未来是可持续的,持续改善区域面积(38.58％)大于持续退化区域面积(33.06％),且改善区域的可持续性明显高于不可持续性,表明2020年之后全球红树林整体上呈改善趋势变化.全球红树林时空变化特征和演变模式,可为生物多样性保护、沿海经济发展、生态环境的可持续改善提供重要支撑,对评估联合国2030可持续发展目标实现的状况具有重要影响.