调查城市植被的群落组成及结构特征对评估其生长状况和生态功能至关重要。群落内不同树种的数量特征是定量描述植被群落组成结构的基础。传统的植被调查需要大量人力物力且难以大范围开展, 而单一遥感数据源和方法难以同时提供准确的株数、冠幅和树种信息。为此, 需要探讨多源数据结合的无人机遥感技术在精确获取城市植被群落树种组成和数量特征时的潜力。本研究以庐山风景名胜区的典型城市植被为对象, 分别基于高分辨率可见光影像、激光雷达点云以及两者的结合开展单木分割与树种分类, 进一步对比不同遥感数据源和方法在提取植被群落树种数量特征时的表现。结果表明: (1)采用多源数据结合的方式可以得到最优的单木分割和树种分类精度, 相比于分别使用影像或点云, 单木分割的F值分别提升0.116和0.102, 分类总体精度分别提升12.1%和23.1%; (2)多源数据结合可以更准确地提取群落内树种数量特征的相对关系, 其对各类别树种相对密度和相对盖度的提取误差分别在2.3%和4.8%以内, 而基于单一数据源的方式则对特定树种有明显的高估或低估。研究证明多源数据结合的方法可以通过同时优化单木探测和树种分类过程, 进而提高城市植被群落树种组成及数量特征提取的精度, 为开展城市植被群落结构的无人机遥感监测提供理论支持和方法借鉴。

国家公园内的植被生态系统具有典型性和国家代表性, 是国家公园的重点保护对象。为实现国家公园生态系统和生物多样性的保护管理目标, 有必要监测国家公园内植被的变化, 根据监测结果评估保护成效, 进而制定可持续管理战略。航空遥感是获取大面积植被信息的有效手段, 使得在大尺度上高效地监测国家公园的植被动态变化成为可能。本研究以钱江源-百山祖国家公园候选区钱江源园区(简称钱江源园区)全域共21,820个100 m × 100 m像元为研究对象, 基于机载激光雷达和高光谱的多源遥感数据, 结合2018年林业小班调查数据, 探究利用遥感数据获取的冠层特征与植被三维冠层结构和光谱特征的关系, 以分析利用航空遥感监测国家公园保护成效的潜在应用。结果表明: (1)钱江源园区冠层特征变化范围大, 不同区域冠层特征差异较大。(2)不同人为干扰程度的冠层特征差异显著, 结合冠层空间结构特征及光谱特征, 能够反映保护成效: 重度干扰的次生林或人工林冠层高度低、叶面积小, 垂直结构复杂度低, 低矮植被和稀疏植被占比大, 对光资源的利用效率低, 叶片衰老程度高; 中度干扰的次生落叶阔叶林和轻微或无干扰的常绿阔叶林老龄林均表现出冠层高度大、叶面积大且垂直结构复杂度较高的特征, 但老龄林所受压力小, 对光资源的利用效率高, 叶片衰老程度低。本研究结果可为国家公园中森林生态系统和生物多样性的保护和管理提供科学支撑。

濒危物种的有效保护依赖于基础调查研究和评估数据, 依此制定相应的保护行动计划。受栖息地破坏和人类过度捕捞影响, 大鲵(Andrias spp.)野外种群稀少, 同时由于基础研究数据缺乏, 濒危程度的评估失去了科学基础。本研究于2021–2023年连续三年在江西靖安县北潦河金家水支流开展江西大鲵(A. jiangxiensis)野外种群的标志重捕调查与监测。累计目击成体、亚成体628尾次, 其中带标记个体543尾次, 至少重捕一次个体230尾次。综合分析结果显示: 经标志重捕Schnabel模型估算, 该种群大小为474尾(95% CI: 427–534), 种群密度为79尾/km (95% CI: 71–89), 1.31尾/100 m² (95% CI: 1.19–1.48)。种群结构分析显示, 体长大于70 cm或小于30 cm个体的数量极少。同时调查中多次目击到幼鲵、亚成体被天敌或同类残食; 连续三年在9月或10月发现其野外繁殖场, 1–3月累计目击记录新孵化幼鲵738尾次, 4–12月全河段再次目击幼鲵的频率则极低(0.38尾/人·小时)。此外, 栖息地评估提示江西大鲵面临较大的生存威胁: 下游水坝的存在造就了目前物种野外种群呈现隔离状态, 有限的栖息地(3.6 ha)内环境波动剧烈, 春夏丰水季洪水泛滥、驳岸塌方, 秋冬枯水季河道干涸频发断流。综上, 本研究建议将江西大鲵的濒危等级评估为极危(CR), 野外种群列为国家一级保护动物, 亟待实施相应保护措施。

蜜蜂总科昆虫是重要的生物资源, 可为人类提供蜂产品、为生态系统提供授粉服务等。当前全球蜜蜂资源呈下降趋势, 急需加强监测和保护。虽然调查和监测蜜蜂总科昆虫的方法有多种, 但各方法适用的监测类群还不甚清楚。为了进行系统监测, 更为了全面揭示蜜蜂总科昆虫的多样性, 本研究选择生物资源极为丰富的中国科学院西双版纳热带植物园, 利用样线法、马来氏网法和黄盘法对蜜蜂总科昆虫资源及多样性进行监测, 比较不同方法的监测效果。经过一年期系统监测, 收集到蜜蜂总科(包括蜜蜂科、隧蜂科、切叶蜂科、分舌蜂科、泥蜂科、方头泥蜂科和蠊泥蜂科)昆虫14,896头, 隶属于7科54属345种。稀释曲线显示3种方法采样覆盖度均充分, 但收集的主要类群有差异。样线法监测到6科33属133种, 蜜蜂科、切叶蜂科和隧蜂科的多样性较高, 有3个优势种及44个稀有种。马来氏网监测到7科50属260种, 方头泥蜂科、切叶蜂科和隧蜂科的多样性较高, 有6个优势种及130个稀有种。黄盘法监测到6科29属122种, 方头泥蜂科多样性高, 而蜜蜂科个体数多, 有6个优势种及49个稀有种。结果显示不同方法适合监测蜜蜂总科昆虫中不同的类群及种类, 组合使用可监测到更多物种, 这将为蜜蜂总科昆虫的调查、种群监测提供方法选择, 也为有效保护蜜蜂总科昆虫资源提供基础数据。

储藏物甲虫是指与储藏物有直接或者间接关系的鞘翅目昆虫, 与人类生活密切相关。然而由于历史的原因, 储藏物甲虫的名称来源多样, 存在多个不同历史时期分类系统并行使用、拉英汉名称使用混乱等问题, 这造成了国内外交流的信息错配, 导致防治技术的应用不完全正确, 进而引发不必要的经济损失。本文主要依据权威的Catalogue of Palaearctic Coleoptera、Handbook of Zoology、动物学记录、当前国际公认的鞘翅目科级分类系统等文献, 梳理430种(亚种)储藏物甲虫种上阶元的系统地位; 基于文献查找, 首次编纂重要储藏物甲虫的完整信息名录(含定名时间和原始文献信息), 同时补充其英文名称和曾用中文名(如果有的话)。研究明确了430种(亚种)储藏物甲虫的分类地位、物种拉英汉名称和原始文献信息, 涉及鞘翅目12总科和32科, 其中约41%科级阶元的系统地位发生变化; 补充与物种名称相关的原始文献283篇; 与此前通用的名称相比, 共45个物种的学名发生变动, 包括3处因异物同名而变动, 23处因同物异名而变动, 18处因属的组合而变动, 1处因等级提升而变动。本研究有助于储藏物甲虫各级阶元名称的规范使用, 也为行业部门的应用提供支撑。

《濒危野生动植物种国际贸易公约》 (CITES) 作为一项多边条约，通过严格管制全球野生动植物的合法贸易甚至可能实施“禁贸”，来保护受灭绝威胁的野生动植物。CITES作为一项具强制执行力的公约，它的有效执行依赖于全球各国在政策制定、规则执行、数据收集统计和评估方法上的协调一致。由于CITES签署时的遗留问题，中文、俄文和阿拉伯语等联合国语言不是CITES工作语言。CITES对中国生效四十多年，中国履约机构已将公约文本和其他官方文件翻译成中文，但参与制定和履行执行野生动植物国际贸易监管规则仍受制于对CITES英文术语的翻译和定义的理解。本文追溯了CITES签署时的语言方案，列举了CITES中文文本的重要术语，对CITES官方发布的150个英文术语进行了分类和解释。对CITES术语的类别和特征的掌握，有助于理解野生动植物国际贸易规则的设立、演变和执行，进而有效执行野生动植物国际贸易监管，推进全球生物多样性治理。本文也将对我国野生动植物保护法律法规制修订和相关标准规范制定提供启示和参考。

评估氮磷输入不平衡对亚热带森林碳汇的影响是当前的热点问题。最大羧化速率(V_cmax)和最大电子传递速率(J_max)是C₃植物光合生化模型(FvCB模型)中的重要参数, 可用于揭示氮磷养分对亚热带常绿阔叶林树种光合生化限制的影响机制。本研究以江西九连山常绿阔叶林中6种优势树种为研究对象, 探讨了为期6年的氮磷添加对幼树和成树FvCB模型参数的影响。结果表明, 单独添加氮或磷显著提高了幼树的光合性能, 氮添加显著提高了幼树的J_max, 磷添加显著提高了幼树的V_cmax。然而, 氮磷同添对幼树光合参数无显著影响, 表现为拮抗效应。所有氮磷处理对成树叶片光合参数均无显著影响。树木在由幼树到成树的生长过程中, V_cmax和J_max增加了3倍以上。此外, 不同物种幼树V_cmax对氮添加以及J_max/V_cmax对氮磷同添响应不同, 木荷(Schima superba)和丝栗栲(Castanopsis fargesii)对氮添加更敏感, 米槠(Castanopsis carlesii)对磷添加更敏感, 而短序润楠(Machilus breviflorai)对氮磷同添更敏感。氮磷同添显著降低了幼树的比叶质量, 提高了叶片氮含量, 磷添加显著提高了成树的叶片氮含量, 然而叶片性状并不能解释光合参数的变化。这些结果证实了理论预测, 即幼树比成树更敏感, 成树可能会通过将更多的营养资源分配给自身繁殖和防御系统, 而不是通过改变光合生化限制来调节对氮磷的利用。氮磷同添对幼树光合参数的拮抗效应表明, 养分的额外供给可能导致养分分配到非光合功能组分, 从而无法被植物光合系统高效利用。综上所述, 在常绿阔叶林中, 氮磷养分的供应显著改变了植物FvCB模型参数, 对于优势树种的光合生化限制存在个体大小依赖性和物种特异性。

植物开花过程中花色的变化作为一种指示信号会引导传粉者偏好访问变色前的花, 那么花色的变化能否影响昆虫盗蜜, 目前还不清楚。为了探究盗蜜者是否偏好变色前的花以及盗蜜对植物繁殖适合度的作用, 我们以忍冬属长距忍冬(Lonicera calcarata)为研究对象, 其花期3天, 花色从白变为黄, 再变为橘红, 野外记录访花昆虫的访问行为, 计算合法访问和盗蜜的频率; 统计不同居群3种颜色花的盗蜜率, 测量它们正常和盗蜜花朵的形态特征, 测量开花中正常和盗蜜花朵的花蜜现存量和糖浓度, 统计正常和盗蜜的花苞中花粉和胚珠总数, 进行不同人工授粉处理统计结实率。长距忍冬的访花者有尺蛾、蝶和熊蜂, 其中熊蜂可以合法地访花和对不同颜色的花盗蜜, 总的盗蜜频率高于合法访花频率; 橘红色和黄色花的盗蜜率、盗洞大小显著高于白色花; 盗蜜花的形态特征(尤其是唇瓣和花药)整体上小于正常花, 盗蜜减少单花的花蜜分泌量, 但不影响其糖浓度; 盗蜜不影响花苞中的花粉总数、胚珠数和植株的结实率。该研究表明盗蜜者熊蜂没有偏好访问变色前的花, 盗蜜会减小花蜜分泌量, 没有直接显著影响植物的雌雄适合度。植物花色变化对访花昆虫行为的影响需要更深入和持续的研究。

为了解河西走廊内陆河水系的鱼类多样性和资源现状, 作者于2019年4月至2023年10月在该流域设置了25个采样断面, 进行了8次调查。共采集鱼类9,743尾, 隶属于4目8科20属29种, 其中甘肃省重点保护鱼类有祁连裸鲤(Gymnocypris chilienensis)和黄河裸裂尻鱼(Schizopygopsis pylzovi) 2种, 列入《中国生物多样性红色名录》易危和近危的物种有4种, 河西走廊内陆河特有鱼类5种。3条内陆河水系现有鱼类以小型鱼类为主, 祁连裸鲤、酒泉高原鳅(Triplophysa hsutschouensis)、鲫(Carassius auratus)为优势种, 不同水系不同时间段优势种有一定差异。河西走廊内陆河水系鱼类多样性总体较低, 其中Margalef丰富度指数在夏季最高, 为2.215; Simpson优势度指数在秋季最高, 为0.715; Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数都在春季最高, 分别为1.463和0.716。黑河的Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数最高, 分别为2.767 ± 1.455和1.549 ± 0.432; 疏勒河的Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数最高, 分别为0.755 ± 0.060和0.807 ± 0.095。3条内陆河上游与中下游的鱼类种类组成有明显差异, 采用冗余分析发现, 总磷是影响鱼类群落结构差异的主要影响因子。与20世纪80年代的调查数据相比, 祁连裸鲤和叶尔羌高原鳅(Triplophysa yarkandensis)的分布区域缩小, 其他高原鳅属(Triplophysa)鱼类的分布范围尚未有较大变化。水资源短缺、外来物种入侵和水利工程建设是影响河西走廊内陆河水系鱼类多样性和分布的主要因素。

草坪在机场中发挥着重要作用, 不仅提供视觉导航, 还能降低噪音、减少水土流失。但草坪也为鸟类提供了隐蔽、栖息和觅食场所, 从而增加了鸟击风险。为有效管理这一风险, 选择合适的草坪植物至关重要。野牛草(Buchloe dactyloides)是一种耐干旱且维护要求低的多年生暖季型草坪草。北京首都国际机场通过引种野牛草以减少昆虫等无脊椎动物数量, 降低鸟类栖息的机会。然而, 目前尚缺乏关于野牛草草坪对无脊椎动物多样性、个体数量及优势类群影响的直接研究。限制了对野牛草生态效应的全面了解, 进而影响其在机场草坪管理中的科学应用和推广。本研究于2023年4–10月在首都国际机场采用扫网法与陷阱捕捉法对野牛草和杂草草坪的无脊椎动物多样性开展周期性调查。累计采集到无脊椎动物4,395头, 隶属于2门6纲15目75科102属146种, 其中双翅目和半翅目分别为物种多样性和个体数量最高的类群。野牛草草坪中无脊椎动物的科级和种级阶元多样性和个体数量均高于杂草草坪。两种草坪共有的优势物种包括: 大眼长蝽(Geocoris pallidipennis)、异沙叶蝉(Psammotettix alienus)、小长蝽属一种(Nysius sp. 1)和条赤须盲蝽(Trigonotylus caelestialium)。野牛草草坪无脊椎动物的科级和种级阶元多样性最高峰出现在8月, 个体数量在5月和8月出现两个高峰; 杂草草坪无脊椎动物的科级和种级阶元多样性在6月和8月出现两个高峰, 个体数量在6月达到最高峰。本研究结果将为机场草坪虫情监测、无脊椎动物种群控制、建坪草种选择等鸟击防控相关工作提供参考。

造礁石珊瑚是珊瑚礁生态系统的框架生物, 其群落结构对生物多样性具有重要影响。北回归线是我国大陆沿岸造礁石珊瑚分布的最北线, 但是针对高纬度区域造礁石珊瑚的调查相对较少, 关于其物种多样性及群落分布特征等信息尚不明确。广东南澎列岛海洋生态国家级自然保护区(以下简称南澎列岛保护区)是我国有造礁石珊瑚分布记录的最北部几个保护区之一。本研究于2023年6月和2024年6月通过潜水调查, 旨在揭示该保护区造礁石珊瑚物种多样性及分布特征。结果表明, 南澎列岛保护区共分布造礁石珊瑚34种, 隶属于9科19属, 生长型大多为表覆状, 优势种为不等脊塍沙珊瑚(Psammocora nierstraszi)和深室沙珊瑚(P. profundacella)。保护区内造礁石珊瑚呈现为不成礁、低覆盖率的典型高纬度斑块群落分布特征, 其中顶澎岛珊瑚平均覆盖率最高, 南澎岛和中澎岛次之, 芹澎岛最低。本研究摸清了广东南澎列岛海洋生态国家级自然保护区的造礁石珊瑚物种多样性及其分布特征, 不仅有助于科学认识南澎列岛保护区造礁石珊瑚群落现状, 也为我国南海北缘珊瑚群落的保护与研究提供基础数据。

受全球气候变化和人类活动的影响, 植物生存环境、生存状态甚至整个植被生态系统都处于动态变化之中。进行植物的野外定点调查和监测, 是科学界和相关管理部门了解和评估区域植物生存状态、推测其发展态势、进而制定相关保护方案等的基础。然而, 植物野外调查长期依赖于植物鉴定专家, 这意味着极大的人力、物力和财力投入, 并且往往难以找到合适的专家。智能识别已被证明能够实现植物的种级精准鉴定, 并有极大的潜力能提高植物野外调查的效率、减少专家的工作量。本研究以欧亚草原东段的内蒙古草原为例, 通过在呼伦贝尔进行预实验, 发现以无人机垂直向下90°拍摄的图片用于构建模型可发现的物种数最多。基于在呼伦贝尔、锡林浩特、鄂尔多斯三地采集的无人机植物图片, 利用SSD-MobileNetV2-FPN架构训练无人机植物目标检测模型, 对采集图片进行了植物目标检测和提取, 利用MobileNetV3架构进行了识图训练, 最终搭建了可识别22科54属70种常见草地植物的无人机图像智能识别模型。利用预留的70种10,734幅图片进行评测, 该识别模型正确识别了其中的9,513幅, TOP1识别准确率达到88.6%。该模型和无人机图片采集结合, 可在80分钟内完成约300个1 m × 1 m样方的调查, 极大提升了植物野外调查的效率。本研究为草地植物多样性和生态系统的智能化调查和长期定点监测提供了可用的新工具, 并为其他地区和植被类型中开展类似的工作提供可参考的模板。

广东省是全球翼手目分布的热点区域, 也是中国翼手目物种多样性最丰富的省份之一。为全面了解广东省翼手目多样性资源现状, 为生物多样性研究和保护提供基础资料, 本研究以作者研究团队长期本底调查与物种厘定结果为依据, 结合广东省历史记录文献, 对本省翼手目名录进行梳理、订正和更新, 针对性地基于本地标本序列构建广东省翼手目物种分子条形码数据库。结果显示, 截至2024年7月, 广东省记录翼手目8科24属61种, 物种多样性仅次于云南(8科31属82种), 占我国蝙蝠总物种数的43.2%。其中, 蝙蝠科物种37种, 为物种多样性最丰富的科; 鼠耳蝠属(Myotis)物种11种, 为物种多样性最丰富的属。本研究还运用DNA条形码技术, 主要基于本省组织样品扩增得到的COI及Cytb分子序列数据, 建立了本省涵盖61种翼手类的分子条形码本底参考数据库。这不仅更新修订了广东省翼手目物种名录与分布现状, 且所建立的分子数据库能为本省及周边省区的翼手目物种分子鉴定提供准确、便捷的基础数据。

蟹类是甲壳动物中最大的一个分支, 在海洋生态系统中发挥着不可或缺的作用。象山港是浙江省重要的渔业水域, 湾内对于蟹类的报道很多, 但目前并无系统的分类学研究。本文基于2018–2024年在象山港的长期调查研究资料, 全面梳理了象山港内蟹类的物种多样性。共采集到螃蟹64种, 隶属于22科22亚科47属, 有7种为浙江省新记录, 即三河佘氏蟹(Ser mikawaensis)、细根足蟹(Rhizopa gracilipes)、异常沈氏蟹(Shenius anomalus)、日本拟绵蟹(Paradromia japonica)、真壮海神蟹(Benthopanope eucratoides)、三齿背蟹(Trissoplax dentate)和拉氏韦大眼蟹(Venitus latreillii), 其中三河佘氏蟹为我国新记录; 细根足蟹和异常沈氏蟹为我国东海新记录。本文对浙江省新记录螃蟹的鉴别特征进行了描述与图示, 以期为象山港蟹类的多样性保护及蟹类的分类鉴定提供基础资料。

生物多样性是维持生态系统结构与功能的基础, 但当前正面临气候变化、环境污染与人类活动等多重压力的持续威胁。近年来, 高分辨率遥感、人工智能、大数据和基因组学等前沿技术快速发展, 为全球生物多样性监测与保护开辟了新路径。本文系统综述了近十年前沿技术在生物多样性保护领域中的应用进展, 重点探讨了其在生态系统监测、物种识别、遗传多样性评估和栖息地管理等关键领域的作用。同时, 结合中国与国际典型案例, 深入剖析了当前应用中存在的数据标准化不足、技术成本高昂以及全球协作机制不完善等问题。这些技术在提高监测精度、支持保护决策、推动种群恢复和栖息地管理方面具有显著优势, 未来需加强标准化数据体系建设、提升技术适用性与可及性, 深化国际合作, 推动构建智能化、集成化的生物多样性保护技术体系, 全面提升生物多样性保护成效。

植物多样性的提高可以促进生态系统功能, 两者之间的正向关系通常由植物–植物间相互作用来解释, 然而越来越多的研究表明, 土壤微生物在调控植物多样性–生态系统功能关系中发挥着重要作用。本文首先综述了植物多样性如何影响土壤微生物, 以及土壤微生物如何影响生态系统功能, 然后重点围绕特定土壤微生物功能群, 介绍其如何介导植物多样性–生产力关系的相关研究进展。土壤微生物可能通过响应植物多样性的变化, 从而间接地影响生态系统功能; 也可能直接介导了植物多样性与生态系统功能之间的关系。未来研究需重点关注土壤微生物调控植物多样性–生态系统功能关系的途径, 并量化土壤微生物对植物多样性–生态系统功能关系影响的相对贡献, 为理解全球气候变化背景下生物多样性丧失的影响提供理论依据。

生物多样性的地理格局及其成因备受生态学家关注。演化速率假说(evolutionary speed hypothesis)是生物多样性纬度格局的主要解释之一。该假说认为低纬度地区物种形成速率更快, 并且温度是决定演化速率的主要环境因素。具体机制包括: (1)热带地区的高温能够缩短生物世代时间而增加物种的有效演化时间(单位时间内的有效世代数); (2)高温可以提高突变速率, 进而增加遗传变异——自然选择的原材料; (3)高温能够加速自然选择过程。尽管人们广泛地使用这一假说讨论野外观测数据, 严格的实验检验工作却很少。近期研究基于实验演化途径, 在精准控制环境温度的情形下, 对演化速率假说的具体机制进行了检验。本文对相关研究进行了全面总结, 对温度影响突变速率、选择和适应分化的实验演化研究进展进行了详细阐述, 并提出这些结论的普适性仍需要在更复杂的系统中进行验证。本文旨在为理解演化速率假说和生物多样性地理格局的形成机制提供帮助, 为预测气候变暖背景下的物种保护和疾病防控工作提供参考。