研究不同径级尺度群落系统发育多样性有助于了解不同年龄模式下物种的亲缘关系及其群落系统发育结构; 但是关于物种多度对群落系统发育结构影响的研究较少。以海南尖峰岭热带山地雨林群落为例, 首先在不同径级尺度比较物种多度加权与否分别对4个广泛采用的系统发育指数的影响, 继而利用其中2个经过标准化处理的系统发育多样性指数: 净种间亲缘关系指数(net relatedness index, NRI)和净最近种间亲缘关系指数(nearest taxon index, NTI), 结合群落的生境类型来量度不同局域生境条件下不同径级尺度木本植物系统发育关系。结果发现: (1)未考虑物种多度加权的系统发育平均成对距离(mean pairwise distance, MPD)指数比考虑物种多度加权的MPD指数显著地高估了群落整体系统发育多样性, 且这种现象在小径级尺度(1 cm≤DBH<5 cm)最为明显。因此, 在森林监测样地中对于中、小径级群落系统发育结构研究中建议考虑物种多度信息。(2) 从群落组成整体系统发育结构来看, 尖峰岭热带山地雨林在几乎所有径级尺度和生境下均倾向于系统发育发散, 且随着径级的递增发散程度趋于明显(NRI<0)。(3)从群落组成局部系统发育结构来看, 尖峰岭热带山地雨林在中、小径级倾向于系统发育聚集(NTI>0), 而在大径级(DBH≥15 cm)则倾向于系统发育发散(NTI<0)。总之, 研究群落系统发育结构时应考虑物种多度的影响以及径级尺度效应。

物种多度分布是对群落内不同物种多度情况的数量描述, 作为理解群落性质的基石, 其形成机制受到广泛关注。常绿与落叶物种是两类有着不同物候性状与生长策略的物种集合, 它们普遍共存于常绿阔叶林中。在天童20 ha常绿阔叶林动态监测样地内, 虽然常绿物种在物种多度和胸高断面积等指标上占有绝对优势, 但其在物种丰富度上却不及落叶物种。分析两者在常绿阔叶林中的物种多度分布特征, 能够为理解常绿阔叶林内物种多样性的维持机制提供一个全新的视角。为此, 我们基于天童样地的植被调查数据, 一方面利用累积经验分布函数对两类生活型植物的物种多度分布进行描述, 使用Kolmogorov-Smirnov检验(K-S检验)判断其差异性; 另一方面, 采用纯统计模型、生态位模型和中性理论模型对二者的物种多度分布曲线进行拟合, 并基于K-S检验的结果以及AIC值进行最优模型的筛选。结果显示: (1)常绿与落叶物种的物种多度分布曲线间并无显著差异。(2)在选用的3类模型中, 中性理论模型对于两类物种多度分布曲线的拟合效果都最好, 而生态位模型的拟合效果则一般。从上述结果可以看出, 尽管常绿与落叶物种在物种数量和多度等方面均存在差异, 但它们却有着近似的物种多度分布格局以及相近的多样性维持机制。然而, 鉴于模型拟合的结果只能作为理解群落多样性构建机制的必要非充分条件, 故而只能初步判定中性过程对于常绿与落叶物种的物种多样性格局影响更大, 却不能排除或衡量诸如生态位分化等其他过程在两类生活型多样性格局形成中的贡献。

密度制约对物种共存起着重要作用。随着密度制约效应研究的深入, 亲缘关系较近的物种间表现出的密度制约效应逐渐被人们认识。本研究基于2009和2014年对宝天曼1 ha落叶阔叶林样地的2次调查数据, 利用广义线性混合模型分析了重要值排名前11位的物种不同邻域尺度的密度制约效应对不同径级(小径级(1 cm ≤ DBH < 5 cm)、中径级(5 cm ≤ DBH < 10 cm)、大径级(DBH ≥ 10 cm))目标个体存活的影响。研究表明: (1) 5年间样地中DBH ≥ 1 cm的所有个体的年均死亡率和增员率分别为5.85%和0.27%; (2)有5个物种的个体存活率与同种邻体个体数及同种邻体胸高断面积显著负相关; (3)小径级个体的存活在5 m的邻域范围内受同种密度制约和谱系密度制约的影响都很显著; 中径级个体在3个尺度上受到的密度制约和谱系密度制约的影响都不大; 大径级个体在7.5 m、10 m邻域范围内受谱系密度制约影响显著。结果表明, 同种密度制约和谱系密度制约效应对宝天曼落叶阔叶林不同生长阶段的树木个体影响不同。

毛竹(Phyllostachys edulis)向邻近次生常绿阔叶林扩张现象明显, 极大地影响了常绿阔叶林的生态功能, 但关于其扩张对常绿阔叶林的群落结构与生物多样性影响的后效研究较少。本文采用时空替代法, 在江西井冈山国家级自然保护区沿毛竹扩张方向, 依次设置毛竹林、竹阔混交林和常绿阔叶林样地, 比较分析了扩张前后群落物种相似性、群落结构和多样性指数等特征。结果表明: (1)毛竹林与常绿阔叶林乔木层、灌木层和草本层的Bray-Curtis相似性指数很小, 分别为0.003、0.046和0.030。(2)毛竹林的垂直结构呈“>”型, 高度12-14 m区间的多度百分比达33.3%, 径级结构集中分布于5-10 cm区间, 达总数的90.0%; 常绿阔叶林的垂直结构为“L”型, 高度2-4 m的物种数占54.3%, 径级分布范围较广, 4个较大径级区间的平均百分比为10.3%。(3)乔木层的Shannon-Wiener指数由常绿阔叶林的2.56降至毛竹林的0.06, 降幅高达98%; 灌木层也由2.58降至2.03, 降幅21%。以上结果说明, 毛竹扩张会导致次生常绿阔叶林群落组成和结构简化、物种多样性下降, 对森林生态系统功能产生负面影响。

物种丰富度格局的形成不仅依赖于群落的构建过程, 同样也依赖于群落中的物种组成(如稀有种和常见种)。本文以黄土高原子午岭林区的辽东栎(Quercus wutaishanica)林为研究对象, 根据频度大小对物种进行排序, 形成稀有-常见种和常见-稀有种两条物种序列, 通过逐一添加(去除)物种, 分析引起的总体物种丰富度及其成分(α多样性和β多样性)的变化, 确定稀有种和常见种对物种丰富度格局的相对贡献。结果表明: (1)常见-稀有种序列与群落总体物种丰富度的相关性呈先剧增后平稳的对数增长曲线, 而稀有-常见种序列与群落总体的相关性与前者刚好相反, 呈先平稳后剧增的指数增长曲线; (2) α多样性在常见-稀有种序列中呈明显的对数变化曲线, 而在稀有-常见种序列中呈指数增长曲线; (3)与α多样性变化相反, β多样性在常见-稀有种序列中随物种的进入先迅速降低后逐渐平稳, 而在稀有-常见种序列中先平稳后急剧降低。可以看出, 常见种不仅主导群落的总体物种丰富度格局, 同时也是α多样性和β多样性格局的重要贡献者。因此, 常见种是群落物种丰富度格局的指示者, 也应该是优先保护的物种。

开花时间决定了植物雌雄功能的交配机会, 最终影响繁殖成功。交配环境假说认为雌雄异熟植物开花时间的差异能引起植物表型性别的变异, 改变种群内的交配环境, 影响植物对雌雄功能的最佳性分配。为了研究开花时间对雌雄异熟植物的雌雄性别时期及表型性别的影响, 本文以毛茛科雄性先熟植物露蕊乌头(Aconitum gymnandrum)为实验材料, 记录了雄性和雌性功能期, 分析了植株开花时间、花的雌雄功能期和表型性别的关系。结果表明: 在植物同一花序内, 较晚开放的花有更长的雄性期和更短的雌性期, 性分配在时间上偏雄。雌雄功能期在时间上的相对分配随植物开花时间的变化表现出相似的趋势： 较晚开的花或较晚开花的个体, 花的雄性功能期相对于雌性功能期更长, 在时间上更偏向雄性功能。而且, 开花时间的差异影响种群内花的性比和植物个体的表型性别动态。随着开花时间由早到晚的变化, 种群内早期以雄花为主,末期以雌花为主, 种群内性别环境由偏雄向偏雌变化, 因此植株个体的平均表型性别则从偏雌转向偏雄。本文结果支持交配环境假说, 雄性先熟的露蕊乌头开花早期, 种群内花的性别比偏雄, 种群表型性别环境偏雄, 因而植物个体平均表型性别偏雌, 性别分配(即时间分配)偏向雌性功能, 而晚开花个体的平均性别偏雄, 更偏向雄性功能的分配。

生物入侵已经成为全球面临的三大环境问题之一。鱼类入侵现象也随全球经济一体化的进程日益严重。本文综述了全球淡水鱼类入侵的现状和研究进展, 包括鱼类入侵的定义及分布、入侵途径和机制、产生的生态和社会经济影响以及预防措施等。据统计, 目前全球外来鱼类达624种, 该数量超过30年前的两倍。外来鱼类主要通过水产养殖(51%)、观赏渔业(21%)、休闲垂钓(12%)、渔业捕捞运输(7%)等多种途径被引进。入侵鱼类对本地种产生了捕食、种内种间竞争、杂交和疾病传播等负面影响, 破坏本地生态系统, 但是其正面的生态及社会经济影响也不可忽略。近20年来全球鱼类入侵日益受到重视, 相关论文发表数量翻了8倍。值得提出的是, 近10年来全球鱼类入侵风险评价系统的研究显著增加, 一些鱼类入侵模型已应用于五大洲的多个国家。我国淡水外来鱼类共计439种。然而, 我国关于鱼类入侵的研究起步较晚, 发表文献数仅占全球的3.7%, 且主要研究方向仍集中在入侵物种的分布及生物学特性等基础研究上, 缺乏对于鱼类入侵机制及风险评价预测的研究。因此, 我们建议: (1)开展全国范围的本底调查并建立数据库, 实现数据共享, 明确鱼类入侵的历史与分布现状; (2)联合多个政府部门和机构, 对鱼类入侵进行长期观测, 从整个水生生态系统的角度出发, 深入了解其入侵机制及其产生的正面和负面生态和社会经济影响; (3)加强增殖放流的科学研究和管理; (4)构建区域性外来鱼类入侵风险评价系统, 有效预测鱼类入侵活动, 评价入侵种的危害, 并为相关政府部门的决策提供科学依据。

生态系统与生物多样性经济学(The Economics of Ecosystems and Biodiversity, TEEB)是生物多样性与生态系统服务价值评估、示范和政策应用的综合方法体系, 为生物多样性保护和可持续利用提供了新的思路和方法。TEEB在2007年被首次提出, 自2008年以来得到了联合国环境规划署的支持。生态系统服务包括供给服务、调节服务、文化服务和栖息地服务4大类, 价值评估方法多采用市场价值法、显示性偏好法、陈述性偏好法等。本文总结了全球、区域、国家和地方等尺度的生物多样性主流化措施。目前, 有30多个国家开展了TEEB国家研究, 对生物多样性相关政策的制定产生了积极影响, 并推动了TEEB的进一步应用: 在国家层面可应用于绿色经济、可持续发展和企业绿色经营模式等; 在国际层面可为《生物多样性公约》等相关国际行动提供支撑。今后生物多样性价值评估研究应重点关注: (1)在国际层面, 要加强生物多样性跨行业、跨区域合作, 加强科学研究与政策应用的衔接; (2)在我国, 首先要分层次(生态系统、物种、基因)、分尺度(国家、省、地方)构建TEEB方法体系, 其次积极探索将TEEB理念应用于地方发展考核、干部政绩考核、有偿使用制度和生态补偿制度等政策的途径, 促进地区间公平与自然资源的可持续利用。

本研究选择线粒体细胞色素b (cytochrome b, Cyt b)和控制区(control region, CR)片段作为分子标记, 探讨了青海湖地区狗獾(Meles sp.)的系统发育地位和狗獾属分歧时间。研究结果支持目前将狗獾属分为4个种的结论。Cyt b和CR片段序列拼接后总长1,652 bp, 23条序列共定义了21个单倍型。研究结果表明欧亚大陆狗獾分为东西两个支系, 每个支系进一步分为两个种: 东部支系包括亚洲狗獾(M. leucurus)和日本狗獾(M. anakuma); 西部支系包括欧洲狗獾(M. meles)和西南亚狗獾(M. canescens)。贝叶斯树和单倍型网络关系图都支持青海湖地区狗獾属于亚洲狗獾。分歧时间的估算结果与古生物学证据相符, 东部支系和西部支系在2.24 Ma左右产生分歧, 西南亚狗獾在1.27 Ma左右从欧洲狗獾分出, 而日本狗獾和亚洲狗獾的分化时间为0.99 Ma左右。

野外调查是生物多样性研究和保护的基础工作。在野外调查中, 自然地理环境十分复杂, 对相关地理信息的掌握程度、调查路线的设计质量和导航的准确性, 直接影响调查工作的成效, 甚至调查人员的人身安全。使用谷歌地球软件及相关数据转换工具, 能获取海量遥感影像和地形数据, 能将各种地理信息转换、编辑、叠加到三维地球模型上形成地理信息库, 进而精细设计野外考察路线、调查点和调查样方, 并以kml或kmz文件格式保存和分发设计结果。使用Android智能终端设备安装OruxMaps软件, 可以将多种网络地图下载制作成离线地图, 在卫星图上精确显示当前位置、记录走过的轨迹、导入kml或kmz文件进行导航。综合使用这些工具, 可以实现良好的地理信息管理、精细的生物多样性野外调查路线设计和高精度现场导航实施, 有效提高野外调查工作的成效和安全性。