国家公园保护管理的首要目的是有效保护国家重要自然生态系统原真性和完整性。我们提出了面向管理的中国国家公园原真性与完整性概念, 国家公园原真性是指国家公园内生态系统及构成国家公园价值或与国家公园价值紧密联系的自然与文化要素保持在原生状态, 强调“不受损”; 国家公园完整性是指国家公园具有足够面积和充分的组成要素, 以维持生态系统的结构、功能与过程, 维持自然区域的价值与特征, 强调“不缺失”。我们还提出了国家公园原真性和完整性评价框架, 从自然度、气候变化强度、传统文化及其载体的真实性、人类干扰程度、人与自然和谐关系的原真性5个方面评价国家公园原真性; 从生态系统组成完整性、生态系统结构完整性、生态系统功能完整性、景观组成要素完整性和文化景观的完整性5个层面评价国家公园完整性。此外, 我们还提出了国家公园原真性与完整性保护的建议, 包括重塑保护管理目标、更新保护管理理念与提升保护管理技术3个方面。国家公园原真性与完整性的讨论尚未成熟, 对评价指标设定、指标间的相互关系、保护管理技术等的研究均尚待深入。

保护自然生态系统的完整性是我国建立国家公园的主要目标之一, 《国家公园设立规范》(GB/T 39737-2021)已将生态系统完整性作为国家公园的准入条件生态重要性的认定指标之一, 但目前对国家公园生态系统完整性的内涵还没有统一定义, 并缺乏具体的评价体系。本文在国内外相关研究的基础上, 结合我国国家公园体制试点成果及第一批国家公园设立实践, 提出了国家公园生态系统完整性的基本内涵及评价指标体系, 以期为今后设立国家公园时划定边界范围或评估国家公园管理成效提供理论依据。作者提出, 应从生态系统结构和过程完整性、功能完整性、空间格局完整性3个维度对我国国家公园生态系统完整性进行综合评价。以东北虎豹国家公园为例, 体制试点以来, 东北虎(Panthera tigris altaica)和东北豹(P. pardus orientalis)等顶级食肉动物的食物链相对完整, 虎、豹野生种群从俄罗斯进入、定居、繁衍、扩散的路径清晰, 种群稳定增长、栖息地质量持续改善, 生物多样性日益丰富, 国家公园正式设立范围划定时充分考虑了生态系统完整性保护, 生态系统完整性评级为优秀, 为国家公园可持续发展奠定了良好基础。

我国建立国家公园的主要目的是保护自然生态系统的原真性、完整性, 然而原真性的概念尚不明确, 评估方法亟待建立。本文尝试厘清原真性的概念, 讨论其在保护实践中的价值, 探究生态系统原真性的评价方法, 以期提升国家公园体制建设和自然保护地规划管理的科学性; 并以长白山地区为例, 基于森林清查数据, 从植被角度选取起源方式、优势树种、林龄和单位蓄积4项指标构建森林生态系统原真性评价指标体系, 建立权重系数、原真性值计算公式和等级划分标准。评价结果显示, 研究区域森林生态系统原真性值为0.69, 和龙市、安图县、抚松县、临江市和长白朝鲜族自治县分别为0.70、0.71、0.67、0.60和0.63。原真性从高到低5个等级的面积之比为9 : 44 : 33 : 11 : 3, 原真性高与极高的森林面积比例占53%, 空间分布呈现以长白山主峰为中心向东、北、西逐渐降低的趋势。建议基于对区域生态系统原生状态的全面了解, 加强不同尺度、组成要素的原真性指标体系及评价方法研究。

中国建立国家公园的目的是保护自然生态系统的完整性和原真性, 促进生物多样性保护。国家公园的完整性和原真性评价是国家公园的布局规划、边界范围确定以及功能区划等研究的前提条件。为了评估国家公园自然生态系统完整性和原真性状态, 本文基于陆地自然生态系统的结构和功能, 通过指标筛选、专家咨询、指标量化和建立综合评价模型, 构建了陆地自然生态系统完整性与原真性的评价指标体系及其量化评价方法。该评价方法包括5个自然生态系统完整性指标、5个自然生态系统原真性指标和2个综合评价指标。以浙江省钱江源国家公园体制试点为例, 本文初步评估了其生态系统完整性与原真性状态, 并对评价结果进行了分级。按照本研究的评价方法, 钱江源国家公园体制试点的自然生态系统完整性评价结果为52.83%, 评价等级为较差; 自然生态系统原真性评价结果为87.06%, 评价等级为好。钱江源国家公园体制试点有待关注和提升的指标有保护区域完整性指数(27.00%)和旗舰种适宜生境完整性指数(53.04%)。最后, 本文结合研究区域评价结果对生态系统完整性和原真性领域应关注的问题进行了讨论。该自然生态系统完整性和原真性评价方法可提供一种评价指标覆盖较全面、数据易获取, 且评价结果易被决策者和管理者理解的评价思路。

红砂(Reaumuria soongarica, 柽柳科)是广泛分布于亚洲内陆干旱区温带荒漠的建群灌木, 该物种内部经历过分化和杂交事件, 是研究荒漠植物多样性发生和杂交物种形成的理想模型。然而, 红砂不同群体的倍性水平尚不清楚, 制约了对其物种形成机制的深入研究。为了确定红砂不同支系的倍性及基因组大小变异模式, 本研究以红砂幼苗根尖为实验材料, 以野生番茄(Solanum pimpinellifolium)作为内标物种, 利用流式细胞术对分别来自北疆支系及其可能的亲本支系(东部和西部支系)的共8个红砂群体进行了DNA 1C-值测定和分析。结果显示: 红砂东部支系的DNA 1C-值(1.149 ± 0.012 pg)略小于西部支系的1C-值(1.195 ± 0.031 pg)。北疆支系中阜康(FK)和沙湾(SW)群体的DNA 1C-值处于东、西支系的1C-值之间, 而火烧山(HSS)和五彩城(WCC)群体的1C-值接近东、西支系1C-值的2倍。结合之前的分子标记结果, 我们推测北疆支系中阜康和沙湾群体为东、西部支系的同倍体杂交种群, 而火烧山和五彩城群体属于异源四倍体杂交种群。不同倍性的北疆群体起源于不同的杂交事件, 可以划归为不同的物种。

开花植物性系统特征是植物在长期适应进化过程中逐渐形成的繁殖策略, 它在一定程度上影响了物种的种群结构及其在生境中的分布格局, 因此性系统特征一直是植物进化与生态学领域的研究热点。本研究于2012年和2020年在吉林省金川泥炭沼泽湿地, 通过样地调查取样的方法, 研究了湿地植物大花百合(Lilium concolor var. megalanthum)的性系统特征以及不同性别表型植株的比例、密度及空间分布格局, 并探究了大花百合植株个体大小和其性别表达的联系, 比较了不同性别表型的花粉实际可育性和来源不同的花粉授粉处理结实后的种子活力。结果显示, 个体水平上, 大花百合具有雄花植株、两性花植株和雄花两性花同株(即雄全同株) 3种性表型; 种群水平上, 具有雄花的个体充当父本, 通过花粉向下一代传递基因, 而具有两性花的个体主要充当母本, 通过胚珠实现基因的传递。2020年大花百合雄花植株占种群内开花植株的39.14%, 相比2012年雄花植株比例增加了22.80%; 大花百合种群分布密度为0.06株/m², 较2012年下降了0.09株/m²。从2012年到2020年, 总体表现为种群密度降低, 雄花植株相对比例增加的趋势。两性花植株和雄花植株在小尺度范围主要呈聚集分布, 随着尺度增大, 趋于随机分布。雄花植株显著小于两性花植株, 但鳞茎资源分配显著高于两性花植株。大花百合植株的性表达遵循大小依赖的性分配假说: 个体较小的植株表达为雄花植株, 而个体较大的植株则为两性花植株或雄全同株。在不同授粉处理下的结籽率和种子萌发结果表明, 大花百合自花授粉结籽率和坐果率显著低于异花授粉, 雄花植株和两性花植株花粉可育性以及对两性花植株授粉后所获得种子活力无显著差异。大花百合雄花植株的出现可能是对有限环境资源条件适应的结果, 反映了湿地条件下该植物在生长和繁殖资源之间的权衡策略, 在长期的湿地演变过程中, 这种性系统特征的出现具有一定的适应性意义。

海河流域是南水北调中线工程的受水区之一, 为评估中线工程引发海河流域鱼类入侵的风险, 本研究统计了南水北调引水区和受水区海河流域鱼类物种多样性差异, 采用水生生物入侵能力筛查系统(aquatic species invasiveness screening kit, AS-ISK)和外来鱼类入侵风险评估体系筛选引水区有入侵风险的鱼类物种, 并用MaxEnt模型预测有入侵风险的鱼类物种在海河流域的潜在适生区。结果表明, 丁鱥(Tinca tinca)、陈氏新银鱼(Neosalanx tangkahkeii)和大口鲇(Silurus meridionalis)是具有高入侵风险的鱼类, 另有3种鱼类具有中入侵风险, 均需重点监控; 而具入侵风险鱼类的适生区预测结果表明, 海河流域南部的徒骇马颊河水系、海河水系的漳卫南运河以及环渤海地区的河流是极易发生鱼类入侵的水域。因此在海河流域高入侵风险水域应开展持续性的水生生物监测, 针对具有高入侵风险的鱼类应进行早期筛查, 此外在水资源利用和分配上应加强管理, 从源头上杜绝鱼类入侵的发生, 还应尽快开展针对东线工程的鱼类资源调查和入侵风险评估工作。

随着全球气候变暖, 我国岷江上游干旱区面积呈现增加的趋势。花椒(Zanthoxylum bungeanum)是岷江上游重要的经济树种之一, 对当地经济和社会发展起着重要作用, 提高花椒生态系统应对干旱干扰已成为迫切的问题。本研究设置了花椒单作、花椒-苜蓿(Medicago sativa)间作和花椒-大豆(Glycine max)间作3种种植模式, 在2015年8月对每种种植模式模拟干旱30 d, 每种种植模式包括干旱和对照处理, 在模拟干旱结束后、恢复15 d、30 d和45 d后分别采集土壤样品, 分析土壤化学性质、土壤微生物和线虫群落, 以探究花椒林下豆科植物能否缓和干旱的遗留效应对土壤化学性质和土壤生物的影响。重复测量方差分析表明: 在花椒单作模式下, 干旱恢复45 d后土壤硝态氮含量显著高于对照, 微生物量和真菌/细菌比与对照无显著差异, 线虫密度与对照无显著差异, 但线虫功能团没有恢复到对照水平; 在花椒-苜蓿间作模式下, 干旱恢复45 d后土壤含水量、铵态氮、硝态氮、溶解性有机碳、溶解性有机氮、微生物量、真菌/细菌比、线虫密度和线虫功能团组成与对照无显著差异, 但植食性线虫属Boleodorus相对多度显著高于对照; 在花椒-大豆间作模式下, 干旱恢复45 d后土壤含水量、铵态氮、硝态氮、溶解性有机碳、溶解性有机氮、微生物量和真菌/细菌比与对照无显著差异, 但线虫密度和功能团组成与对照有显著差异。在3种花椒种植模式中, 花椒-苜蓿间作模式下干旱的遗留效应对土壤养分和生物的影响最小。因此, 在干旱背景下, 花椒林下间作豆科植物可以加快土壤养分、土壤微生物和线虫群落的恢复, 进而有利于目标作物生长。

我国高度重视野生动物保护事业, 认真履行野生动物保护国际义务, 积极鼓励公众参与, 以扩大野生动物保护事业的公众基础。已有文献多关注了公众的国内野生动物保护意愿, 鲜有文献关注公众对国际野生动物的保护意愿, 难以为促进公众参与国际野生动物保护事业提供决策参考。本研究以全球旗舰物种非洲象(Loxodonta africana)为例, 结合非洲象保护的相关研究与实践, 构建拓展的计划行为理论框架, 通过线下和线上调研获取数据, 运用结构方程模型, 从态度、规范、知觉行为控制、过去经验及个体特征五个方面, 分析了我国公众的非洲象保护意愿及影响因素。结果表明: (1) 68.5%的公众具有非洲象保护愿意; (2)公众规范(系数为0.422)、过去经验(系数为0.253)、知觉行为控制(系数为0.160)、保护态度(系数为0.156)对保护意愿存在显著的正向影响; 男性公众(系数为-0.054)的保护意愿低于女性公众; 居住在西部地区的公众(系数为0.066)保护意愿更高; (3)模型整体通过了拟合检验, 表明研究结果具有稳健性。本研究的政策建议如下: (1)明确政策导向作用, 提升公众的道德义务感和社会责任感; (2)加强宣传教育, 丰富公众知识经验, 培育公众积极的保护态度; (3)拓宽保护参与渠道, 提高公众知觉行为控制; (4)制定合理方案, 提升保护宣教等实践活动成效。

多孔菌是木材腐朽菌的重要类群, 具有重要的生态功能和经济价值。本文比较分析了我国寒温带至亚热带的阿尔泰山脉、秦岭山脉和南岭山脉的多孔菌物种、生态习性和区系特征。经调查, 在三个山脉共发现多孔菌8目29科107属287种, 其中阿尔泰山、秦岭和南岭分别为84种、132种、160种, 优势科均为多孔菌科和锈革孔菌科。三个山脉的共有属和共有种分别为25个和14个。区系地理分析发现, 阿尔泰山脉和秦岭山脉以世界广布成分和北温带成分为主, 南岭山脉以世界广布和泛热带成分为主。在寄主选择性方面, 阿尔泰山脉的多孔菌偏好生长在裸子植物上, 其比例高于被子植物, 而秦岭和南岭则相反。在腐朽类型方面, 从寒温带至亚热带白腐真菌物种数量呈现逐渐上升的趋势, 而褐腐真菌数量逐渐下降。通过比较分析3个不同气候带的多孔菌物种多样性、寄主偏好性和引起的腐朽类型, 发现气候和植被类型是影响多孔菌区系组成的主要因素。

为准确、快速地获取入侵生物野外调查数据, 我们基于全球卫星导航系统、地理信息系统、移动互联网等现代信息技术提出了外来物种入侵大数据采集方法, 设计并研发了数据表单可自定义的野外调查工具软件——云采集。该系统以Android手机为数据采集终端, 采用C#和Java语言设计开发, 运用卫星导航定位技术实现野外调查发生位置的快速采集, 通过定义9种调查指标的数据类型及指标(列值)默认值、图像拍摄、语音录入、排序等4个辅助属性, 建立调查指标与手机客户端数据录入界面的关联, 实现用户界面可定制的数据录入模式。该系统在国家重点研发项目、福建省科技重大专项及福建省红火蚁(Solenopsis invicta)疫情普查等项目的调查任务中予以应用。实践检验表明: 该系统实现了野外调查数据的离线采集、数据同步、数据查询与输出管理, 将移动智能终端采集取代传统的纸笔记录, 简化了野外调查的流程, 提高了入侵生物野外调查的数据质量, 为外来生物入侵野外调查大数据采集提供了信息化支持。

标本标准化采集是昆虫多样性研究的根本。昆虫种类繁多、习性复杂、分布广泛, 基于不同的研究目标, 昆虫学家会选用不同的采集方法。由于主动式采集方法存在较多干扰因素和重现性差等问题, 以飞行阻隔器(flight interception trap, FIT)、马氏网(Malaise trap, MT)和罐诱(pitfall trap, PT)为代表的被动式采集方法被广泛应用, 并在昆虫多样性研究中展现独特的优势。然而关于这些被动式采集方法的收集特点和采集效果等还缺乏系统性研究。本研究选取香港城门13个样点, 利用上述3种被动式采集方法共156个采集装备开展为期24天的鞘翅目昆虫采集工作, 并通过多样性指数分析、多度分析、体型与食性相关分析、相似性分析以及物种累积曲线分析评估了不同采集方法对甲虫的收集效果。本研究共采集甲虫6,380头, 涉及40科197种, 分析结果显示: (1)采用不同采集方法获得的物种数量和组成存在差异。从科级和种级的数量来看, FIT (36科, 149种) > MT (24科, 79种) > PT (17科, 60种); 在物种组成方面, FIT与PT之间、MT与PT之间区别较大, FIT与MT对应的物种相似度稍高于前两组。(2)多样性指数和物种多度分布分析显示: 丰富度指数为FIT > MT > PT, 优势度指数为FIT > PT > MT, 多样性指数为MT > FIT > PT, 均匀度指数为MT > PT > FIT。3种方法采集到的甲虫个体数为1头的种较多, 个体数超过1头的种在时间和空间方面的分布较广, 优势科的种类较少, 但其个体数占总个体数的比例较高。(3) FIT和PT均采集到了6类食性的甲虫, 其中藻食性的缨甲科甲虫仅见于FIT和PT采集方法。(4)物种累积曲线的结果表明3种采集方法效果均较好。3种采集方法各有特点, 但FIT采集的综合效果最优。FIT和MT两种方法的结合提升了采集甲虫的种类、食性和体型等方面的覆盖度, 更利于对甲虫多样性及类群与生态环境功能互作的研究。3种方法所收集到的甲虫存在一定差异, 因此可以针对不同研究目的选取适宜的采集方式。

野生动物调查是开展生物多样性研究和保护的基础。本研究以国家重大工程建设为契机, 于2019年3月至2020年3月, 利用红外相机技术对拟建川藏铁路(康定至巴塘段)沿线的兽类和鸟类进行了初步调查。共布设相机85台, 获得56台相机数据,累计获得20,440个相机工作日, 共获得独立有效照片3,656张, 其中野生兽类2,571张, 野生鸟类565张。记录到野生兽类与鸟类共57种, 其中兽类26种, 隶属5目12科, 鸟类31种, 隶属4目14科。国家I级重点保护野生动物有5种, 即金钱豹(Panthera pardus)、马麝(Moschus chrysogaster)、荒漠猫(Felis bieti)、黑颈鹤(Grus nigricollis)和黄喉雉鹑(Tetraophasis szechenyii), 国家II级重点保护野生动物有棕熊(Ursus arctos)、猕猴(Macaca mulatta)等18种。被IUCN评估为濒危(EN)的物种2种, 即马麝和矮岩羊(Pseudois schaeferi); 易危(VU)和近危(NT)的物种分别为7种和5种。被CITES纳入附录I、附录II和附录III的物种分别为7种、8种和4种。兽类中相对多度指数(relative abundance index, RAI)最高的为毛冠鹿(Elaphodus cephalophus, RAI = 8.366), 鸟类中相对多度指数最高的为血雉(Ithaginis cruentus, RAI = 0.861)。本研究利用红外相机对拟建川藏铁路沿线(康定至巴塘段)非保护区区域进行兽类和鸟类的调查研究, 确定了物种丰富度较高的4处区域, 为后续铁路建设中的保护措施提供了科学依据。

海洋底栖贝类是海洋底栖无脊椎动物的重要代表。福建平潭岛地处台湾海峡西岸北部, 是中国大陆距台湾岛最近之处, 其海域内的底栖贝类区系对了解台湾海峡及其附近海域的生态环境和底栖生物地理格局具有重要意义。本文基于对2015-2018年间中山大学国土资源与环境系在平潭岛海域采集的3,346号底栖贝类标本的鉴定, 结合已发表文献整理出了平潭岛海域底栖贝类名录, 并梳理了各物种在中国近海的地理分布类型。结果显示, 本研究所采标本分属58科122属161种, 其中47种为平潭岛海域新记录。结合历史文献记录, 平潭岛海域共有底栖贝类98科244属395种。其中93.7%的种类在南海亦有分布, 82.0%的种类在东海有分布, 31.1%的种类在黄渤海有分布, 42.3%的种类在台湾岛东部海域有分布。南海-东海分布型种类占区系总种数的49.9%; 其次为南海-黄渤海分布型(27.6%)和南海-台湾海峡分布型(16.2%)。分布限于台湾海峡及其以北的种类仅占总种数的6.3%。研究结果表明, 平潭岛海域底栖贝类区系具典型的亚热带性质, 暖水性种类和广温性种类占主要优势, 与南海北部和东海大陆沿岸地区的关系密切, 与台湾岛周边海域的联系相对较弱。

乡村景观是一种人文和自然共生的复合生态系统, 为生物多样性的维持提供了支持。目前, 中国传统乡村地区生物多样性的维持正面临着农业集约化、人工林树种单一化、非农业用地急剧扩张及生态传承机制解体等复杂多样的威胁, 亟待展开深入研究。本文在总结乡村景观生物多样性相关概念及特征的基础上, 通过文献分析概括了国际乡村景观生物多样性的热点研究方向, 包括农业集约化下的生物多样性管理、区域尺度乡村景观与生物多样性的协同关系、局地尺度不同乡村景观类型的物种多样性及乡村景观中的生物文化多样性, 进一步梳理了国内在相关研究方向上的主要进展并指出研究不足。在此基础上提出未来研究展望, 包括突出生物文化多样性特征、加强多时空尺度分析、深化动态维持机制研究、推进生物多样性研究在乡村生态景观规划中的全过程应用等建议。

要更好地保护全球生物多样性, 人类不仅需要正确认知生物多样性的本质与规律, 还需要审时度势地发展生物多样性保护的载体, 以此提升生物多样性保护的社会价值和经济效益。本文旨在探讨生物银行对生物多样性研究与保护工作的促进作用, 解决生物银行资源库功能同质化严重、维护困难与急需向更高层次演化等三个主要问题。本文系统回顾了国内外生物银行的缘起与现状, 通过归纳与演绎的方法介绍了国内外人类基因组银行、动植物种质银行、生态银行与生物多样性银行的基本特征、运营模式与实践经验。本文的主要观点有: (1)不受时空限制的外向型数据驱动模式是人类基因组银行的主要特征, 本质是技术外包式的共性技术平台, 它的最主要的盈利方式是通过收集、存储人体生物样本, 并将其整理成为医学研究机构、制药企业、政府医疗部门需要的医学数据; (2)受特定时空限制的内向型需求驱动模式是动植物种质银行的主要特征, 它更聚焦代表性动植物及微生物的信息样本普查与测序, 并提倡在中试平台上进行早期小规模的实践活动; (3)自然资本与金融资本结合的发展模式是生态银行的最大特色, 它作为分散零碎的生态资源和产业投资商与运营商之间的中介平台, 把环境资源未破坏但缺乏驱动机制的区域进行人才、技术与资本的快速重组; (4)绑定实体金融机构与科研院所是生物多样性银行的最大特征, 它以第三方专业的授信与评级机构的形象出现, 其本质是通过环境破坏与环境治理、投入成本与产出收益两个维度的博弈获得两个高附加值的固定收益及增值收益。文章还提出了生物银行成为全球生物多样性研究与保护的重要载体的建议: (1)在建设层面要加强顶层设计, (2)在研究层面要理清知识产权权属, (3)在应用层面防止科技伦理的沦丧, (4)在管理层面要建立通用标准, (5)在产业层面要综合衍生品的设计。