地上和地下部生物群落的交互作用对于调控陆地生态过程具有重要作用。在盆栽条件下利用2×2析因设计研究了褐飞虱(Nilaparvata lugens)取食不同水稻品种后对土壤线虫群落的影响。结果表明, 褐飞虱侵害水稻9 d后, 感虫品种(广四和汕优63)的土壤线虫总数、属数及自生线虫(食细菌线虫、食真菌线虫和捕食性线虫)数量增加, 并且一般达到显著水平(P<0.05); 而上述指标在抗虫品种(汕优559和IR36)土壤中则呈现相反的趋势。植食性线虫数量在强感虫品种广四上显著增加(P<0.05), 而在强抗虫品种IR36上显著减少(P<0.05)。褐飞虱和水稻品种对土壤线虫的生态指数(线虫通道指数、Shannon-Wiener指数、成熟度指数、富集指数和结构指数)没有明显影响, 可能与供试土壤线虫群落组成单一及褐飞虱作用时间较短有关。总之, 褐飞虱强烈影响土壤线虫数量、群落组成和营养结构, 并且作用的方向(促进或抑制)和程度依赖于水稻的品种特性, 揭示出地上部植食者的短期侵害将对稻田土壤生态系统的结构和功能产生深远影响。

2008年初车八岭山地常绿阔叶林受到中国南方80年一遇的冰灾的重创。为了揭示灾后林冠开度的梯度对土壤节肢动物多样性与分布的影响, 在受冰灾影响的车八岭山地常绿阔叶林设置2 ha固定样地, 按照冠层受损程度选取17个20 m×20 m的样方, 用半球面影像技术获取林冠开度, 并分凋落物层、0-10 cm和10-20 cm的矿质土层采集凋落物及土壤样品, 分析土壤节肢动物多样性。利用双向聚类分析(two-way cluster analysis)对凋落物层的土壤节肢动物和样地进行聚类, 以典范对应分析(canonical correspondence analysis)研究冠层开度、土壤有机质、电导率以及自然含水量与0-10 cm表土层土壤节肢动物的关系。结果表明土壤节肢动物的多度、丰富度和多样性随土壤层的加深而下降, 具有明显的表聚性; 林冠开度与凋落物层的土壤节肢动物类群数量呈负相关; 甲螨亚目、中气门亚目和前气门亚目动物对光照的适应范围广; 膜翅目、鞘翅目幼虫、综合纲和伪蝎目动物具有明显的避光性; 土壤节肢动物类群的分布与林冠开度、土壤自然含水量、电导率和有机质关系密切。因此可以推论, 冰灾对车八岭山地常绿阔叶林冠层的破坏及土壤因子的变化会进一步影响土壤节肢动物群落的组成和分布。本项研究还表明, 土壤节肢动物群落能有效地表征它们所栖息的生态系统的特点, 可用于监测冰灾后森林恢复和演替动态。而双向聚类分析和典范对应分析对于揭示土壤节肢动物的空间异质性及其与环境因子的相互关系具有理想的效果。

为了解次生林中潜在洞巢资源(包括各种啄木鸟的啄洞和人工巢箱)的多寡对次级洞巢鸟集团及繁殖鸟类群落结构的影响, 2007年11月至2008年7月, 我们在吉林省吉林市大岗林场选择洞巢密度不同的样地, 对其次级洞巢鸟及鸟类群落结构进行了比较研究。根据洞巢资源密度我们将9块样地分为3组, 即巢箱区(啄洞密度最低, 悬挂人工巢箱使其潜在洞巢资源总密度大幅提高)、低密度区(啄洞密度较低, 无巢箱)和高密度区(啄洞密度较高, 无巢箱), 调查了3组样地内鸟类的组成和密度、潜在洞巢资源的利用情况等。3组样地中均调查到4种初级洞巢鸟, 其种类组成略有不同; 4种次级洞巢鸟在3组样地广泛分布, 分别为白眉姬鹟(Ficedula zanthopygia)、大山雀(Parus major)、沼泽山雀(P. palustris)和普通鳾(Sitta europaea)。巢箱区和高密度区的次级洞巢鸟总密度显著高于低密度区。巢箱区同高密度区一样, 大山雀和白眉姬鹟的密度显著高于低密度区, 这是由于大山雀和白眉姬鹟是人工巢箱的主要利用鸟种, 而沼泽山雀和普通鳾的密度在三组样地间差异不显著。初级洞巢鸟总密度与啄洞密度、次级洞巢鸟总密度与潜在洞巢资源总密度都呈显著正相关关系。潜在洞巢资源丰富的样地中鸟类群落多样性指数显著高于潜在洞巢资源贫乏样地中的鸟类群落多样性指数, 人为增加洞巢资源可以改变鸟类群落组成并显著提高群落的多样性指数。三组样地中鸟类群落的均匀性、丰富度指数和种间相遇率没有显著差异, 群落相似性指数也相近。高密度区和低密度区鸟类群落集团结构相似。次级洞巢鸟密度的增加短时期内未对群落内其他主要鸟种的密度产生显著影响。研究结果显示, 初级洞巢鸟的密度决定了啄洞的丰富程度, 而洞巢资源的差异会对次级洞巢鸟集团的分布模式产生影响, 进而影响整个繁殖鸟类群落的结构。

华南地区的风水林是乡村聚落的一种特色林分, 具有守护村庄的象征意义。在过去的数百年中, 风水林在乡村的社会文化习俗的影响下而受到保护, 对当地的生物多样性保育有着重要作用。为揭示人为干扰对风水林的影响, 我们选择广东省东莞市大岭山镇同一林分起源的3个具有相似地形的风水林, 研究了在不同干扰强度下其林下木本植物种类组成和物种多样性。多响应置换过程(multi-response permutation procedures, MRPP)分析表明, 人为干扰显著改变了风水林林下木本植物组成(P = 0.001, A = 0.3886), 沿着干扰由弱至强的梯度呈现出中生性植物减少、阳生性植物递增的趋势。多样性指数变化趋势为重度干扰>中度干扰>轻度干扰, 但没有表现出统计学意义上的差异(P>0.05)。随着干扰强度的增大, 3个风水林群落相互间的林下物种相似性降低, 物种替代率呈增加趋势。双向聚类分析较好地反映出林下物种因受不同人为干扰强度影响而表现出在空间分布上的差异。指示种分析进一步确定了不同干扰强度下具有显著指示值(IV ≥60)的指示种。综合分析表明, 人为干扰有利于阳性物种在风水林内定居生长, 并明显地改变了林下木本植物组成, 但未能引起物种多样性的显著差异。此外, 找出对人为干扰产生关键生态响应的林下指示种, 对增进风水林的生物多样性保育以及生态系统管理有着重要的理论意义和实践价值。

地下结实是植物用来防御不利环境的一种策略, 研究地下结实植物的繁殖特性, 可以揭示它们的繁殖对策多样性, 对于探讨环境选择压力对其繁育系统及后代适合度的影响具有重要意义。白番红花(Crocus alatavicus)是一种分布在天山西部亚高山带、具地下芽和地下结实特性的早春短命植物。我们采用野外观测和统计分析方法, 对该物种的繁育系统与传粉生物学及其对亚高山环境的适应进行了研究。研究结果表明: 白番红花具有先花后叶的特性, 于4月上中旬始花, 呈爆发式开花式样; 花白色, 无花蜜无气味; 开花时, 下位子房位于地下, 花蕾在地上开放并随光照变化而开闭; 单花花期为6-9 d, 花萎蔫时花粉活性仍保持在75.39±5.69%, 柱头可授期为8 d。人工授粉实验结果显示, 该物种属于兼性异交繁育系统, 且具有自主自花授粉能力。白番红花属于泛化传粉系统, 鲁熊蜂 (Bombus lucorum)、老条蜂 (Anthophora senilis)和黄腹地花蜂 (Andrena capillosa)是有效传粉昆虫, 通过采食花粉进行传粉, 访花频率分别为0.50±0.27次·花^-1·h^-1、0.18±0.08次·花^-1·h^-1和0.13±0.05次·花^-1·h^-1。在天山西部亚高山早春环境中, 白番红花不仅利用其开花式样、泛化传粉系统及早春空白生态位来提高传粉效率, 而且通过自交亲和及主动自花授粉等繁育系统特征来弥补传粉昆虫少及访花频率低的不足, 从而保障繁殖成功。

本研究对苏铁(Cycas revoluta) nrDNA ITS进行克隆测序, 并以cDNA ITS为参照, 比较分析获得的序列的碱基变异、GC含量、5.8S二级结构的稳定性和5.8S保守基序的有无以及系统发育关系。结果发现苏铁nrDNA ITS存在较高的基因组内多样性, 同时, 这些分化的nrDNA ITS拷贝中包含有假基因的存在, 而且假基因与功能拷贝之间已经形成了较大的遗传分化, 这暗示假基因起源有较长历史。苏铁核仁组织区不仅多达16个, 而且分布在13条染色体上, 这可能是其nrDNA ITS致同进化不完全的主要原因。

杂交育种依然是我国油菜育种的主要方法, 杂种优势的利用仍然是提高产量的重要途径。为了解我国甘蓝型油菜的遗传变异, 采用16个EST-SSR标记对近年来推广的91个品种的遗传多样性进行了分析。共扩增到100个条带, 其中84个多态性带, 多态性比率为84%。平均每对引物扩增的带数和多态性带数分别为6.25个和5.25个。多态性信息含量(PIC)变化在0.022-0.926之间, 平均为0.677, 所揭示的基因型数变化于2-24之间, 平均为12.44个。供试材料间遗传距离变幅较大(0.0530-0.7223之间), 说明它们具有广泛的遗传变异。其中, 杂交种和2000年以后育成品种的遗传基础较宽, 遗传多样性分别明显高于常规品种和2000年以前育成的品种。按非加权成对平均数法(UPGMA)进行的聚类分析显示, 在遗传距离为0.313处, 参试材料可以分为三大类, 其中, 包含87份材料的第一大类在遗传距离为0.233处又可进一步分为10个亚类。聚类结果与系谱来源基本一致, 比较真实反映了所用材料的遗传变异情况。

水生生态系统富营养化与细菌群落之间的关系尚不明确。本文通过构建和分析16S rRNA基因片段克隆文库, 以期揭示乌梁素海富营养化水体细菌的多样性及其系统发育关系, 并探讨富营养化与细菌多样性之间的关系。利用HaeIII对文库中的87个克隆子进行单酶切, 产生了23种带型, 文库覆盖度达到了73.6%, 反映出文库有较好的代表性。选择每种OTU的一个代表克隆进行测序分析, 基因序列系统发育分析结果表明, 乌梁素海中多数细菌与淡水生态系统中常见的细菌门类相同, 即α-, β-, γ-Proteobacteria, Bacteroidetes, Actinobacteria, 它们分别占总菌数的10.3%、41.4%、4.6%和6.9%, 其中β-Proteobacteria和Bacteroidetes是优势细菌类群。与典型淡水生态系统细菌群落组成不同的是, 乌梁素海中存在约10.3%的轻度嗜盐碱细菌。水体中83.9%的细菌与已培养的细菌的同源性低于97%, 其中58.9%的细菌未能鉴定到属; 其余总菌数16.1%的克隆与具有降解污染物生物活性的已知菌相近。Bacteroidetes、Firmicutes和β-Proteobacteria中的某些类群成为优势菌群可能是对乌梁素海水体富营养化的响应。

为调查崂山茶区土壤中丛枝菌根(AM)真菌资源的分布状况, 于2007年9月从青岛崂山茶区12个茶园采集茶树(Camellia sinensis)根围土样, 采用湿筛倾注-蔗糖离心法分离AM真菌, 测定其物种丰度、频度、孢子密度、相对多度、重要值、多样性指数等。共分离到AM真菌3属22种, 无梗囊霉属(Acaulospora)出现的频度最高, 其次是球囊霉属(Glomus)。AM真菌孢子密度以晓望村茶园最高, 高家村茶园最低; 种丰度以常家村茶园最高; 常家村茶园和万来客茶园的Shannon-Wiener指数显著高于其他茶园。光壁无梗囊霉(Acaulospora laevis)是北崂茶厂、万里江茶园、樱山春茶园、万里江有机茶园、常家村茶园和桑园村茶园的优势种; 波状无梗囊霉(Acaulospora undulata)为万里江有机茶园和万来客茶园的优势种; 隐球囊霉(Glomus occultum)为樱山春茶园、晓望村茶园和万来客茶园的优势种。应用典型相关分析(CCA)对环境因子与崂山茶区AM真菌群落组成的关系进行了分析, 各因子的影响大小依次为: 土壤速效磷含量>土壤有机质含量>种植年限>土壤碱解氮含量>土壤pH值>土壤速效钾含量。

为了阐明荒漠生境主要植被油蒿(Artemisia ordosica)根围AM真菌多样性, 2007年8月从毛乌素沙地和腾格里沙漠选取榆林、盐池、研究站和沙坡头4个样地, 按0-10、10-20、20-30、30-40、40-50 cm 5个土层采集油蒿根围土壤样品, 研究了油蒿根围AM真菌物种多样性和生态分布。在分离的4属28种AM真菌中, 球囊霉属(Glomus)16种, 无梗囊霉属(Acaulospora)7种, 盾巨孢囊霉属(Scutellospora)4种, 多孢囊霉属(Diversispora)1种。4个样地的共同优势种为摩西球囊霉(G. mosseae), 共同常见种为双网无梗囊霉(A. bireticulata)和网状球囊霉(G. reticulatum), 共同稀有种为缩球囊霉(G. constrictum)。地球囊霉(G. geosporum)仅出现在盐池, 蜜色无梗囊霉(A. mellea)、帚状球囊霉(G. coremioides)、浅窝无梗囊霉(A. lacunosa)和宽柄球囊霉(G. magnicaule)仅出现在研究站, 黑球囊霉(G. melanosporum)仅出现在榆林。盐池与研究站样地AM真菌种类最多, 榆林样地孢子密度最大, 沙坡头样地种类和孢子密度显著偏低。总体上, 孢子密度、分离频度、相对多度和重要值依Glomus > Acaulospora > Scutellospora>Diversispora呈现显著减小趋势。结果表明, 油蒿与AM真菌之间有良好共生性, 这对进一步利用菌根生物技术维护荒漠生态系统结构的完整性具有重要意义。

为了阐明三峡水库初次蓄水后干流库区枝角类的时空分布规律, 2004年4月至2005年1月, 在600余公里干流库区设置10个样点, 定性和定量采集枝角类标本。本次调查共采到9种枝角类, 其中春季8种, 夏季5种, 秋季2种, 冬季3种。枝角类种类组成的空间分布差异明显, 河流状态的江段有4种, 水库状态的江段有7种, 水库状态的江段距大坝越近, 枝角类种类越丰富。枝角类的密度和生物量的空间分布和季节变化规律一致, 季节间差异极显著(P<0.01), 春季最高, 夏季次之, 秋季和冬季较低; 空间分布上表现为在干流库区的纵向分布上差异极显著(P<0.01), 河流状态样点远低于水库状态的样点, 水库上游江段又低于下游坝前段。结果显示三峡水库的枝角类具有明显的纵向分布和季节变化特征。

为了对长江下游地区克氏原螯虾(Procambarus clarkii)群体的遗传多样性状况进行本底调查, 本文利用17对微卫星引物对南京(NJ)、盱眙(XY)、合肥(HF)、南昌(NC)4个克氏原螯虾地理群体进行了遗传多样性研究。结果表明, 4个地理群体的平均观测杂合度为0.4322-0.4826、平均期望杂合度为0.4024-0.6121、平均多态信息含量为0.3408-0.5624, 4个克氏原螯虾群体的遗传多样性处于中等水平, 其中南京群体遗传多样性最高, 合肥群体最低; 4个克氏原螯虾群体的基因流为1.3729-5.9161, 遗传分化指数为0.0405-0.1540, 群体间基因流水平较高, 群体间遗传分化程度较小。聚类结果显示4个群体可分为2支: 南京、南昌、盱眙三个群体聚为一支, 合肥群体独自成一支。以上结果将为克氏原螯虾遗传育种、资源保护和利用提供一定的理论依据。

生物多样性通常使用物种丰富度、Simpson指数、Shannon-Wiener多样性指数等来进行度量, 但是在土壤动物群落研究中, 由于使用了粗水平的分类方法, 因此即使生境变化很大, 这些多样性指数在评估群落多样性变化时仍然是不适当的。为了克服这种限制, 廖崇惠(1990, 2009)提出用DG指数来代替这些标准的多样性指数, 并在土壤动物生态学领域得到了广泛应用。然而笔者分析发现DG指数与Pielou均匀度指数呈显著的负相关关系(r = -0.534,P = 0.000), 即, 高的均匀度反而有低的多样性。另外, DG指数与类群数(r = 0.648,P = 0.000)和类群密度(r = 0.487,P = 0.000)呈明显的正相关, 类群数的下降可以通过部分类群密度的上升而获得补偿, 群落的类群丢失后却可以获得一个不变的甚至更高的多样性值。因此, 笔者不支持DG指数用于测度生物多样性, 提议使用各类群实际群势与潜在群势比值的平均值来估计群落潜在多度的实现程度。如果继续使用DG指数作为实际生境条件的一个指标, 那么与以往不同, DG指数测度的是该生境群落多度增长的一种潜力。