生物多样性和生态系统功能的关系直接或间接地影响着生产力, 是生态学研究的关键问题。本研究旨在定量探讨亚热带自然林演替后期森林生态系统树木多样性与生物量或生产力的关系。本研究基于中国南亚热带长期永久性样地的群落调查数据以及地形和土壤养分数据, 分析了南亚热带常绿阔叶林树木多样性与生物量和生产力的关联及其影响因素。相关性分析结果表明, 物种多样性与生物量呈显著负相关, 与生产力呈显著正相关; 结构多样性与生物量呈显著正相关, 与生产力呈显著负相关。此外, 不同环境因子对多样性、生物量和生产力的影响具有显著差异, 其中土壤含水量对生产力有显著影响, 物种多样性指标与部分地形和土壤因子均有相关性, 而群落结构多样性指标与土壤因子的相关性更强。方差分解结果表明, 结构多样性对生物量和生产力的单独效应的解释率最大, 分别为35.39%和5.21%; 其次是结构多样性和物种多样性的共同效应, 对生物量和生产力的解释率分别为13.66%和3.53%; 地形和土壤因子的解释率较小。同时, 结构方程结果也表明, 结构多样性对生物量有较强的直接正影响; 生物量对生产力有强烈的直接负影响, 结构多样性通过增加生物量明显地减少了生产力; 土壤和地形因子主要是通过物种和结构多样性间接影响生物量和生产力。综上, 本研究认为在南亚热带森林演替顶极群落中, 群落结构复杂性和物种多样性的提高对促进群落生产力和生物量具有重要作用。

森林生物多样性与生态系统功能关系是当前群落生态学的热点研究领域。然而, 以往研究更多聚焦在森林植物多样性丧失对群落生产力的影响, 而对森林凋落物分解的相关研究稍显不足。森林凋落叶分解的快慢直接受控于凋落物分解者分泌的胞外酶的活性, 后者更是指示森林生态系统养分循环的重要指标之一。本研究依托我国江西亚热带森林生物多样性与生态系统功能控制实验, 通过对不同植物多样性梯度样方内目标树种凋落叶胞外酶活性、理化性质以及腐生真菌的分析, 探索树种多样性丧失对胞外酶活性的影响及其调控机制, 以探讨森林树种多样性对地表、地下生态过程和功能的影响。结果表明, 样方水平树种多样性丧失显著影响胞外酶的活性, 除单种样方外, 随着样方水平树种丰富度的增加, 胞外酶活性呈现出增长趋势; 与碳周转相关的α-葡萄糖苷酶(AG)、β-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CB)在树种多样性最大时活性达到最高; 而木糖苷酶(XS)以及与氮、磷和顽拗有机养分分解相关的N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(AP)和多酚氧化酶(PPO)在树种多样性较低时活性较高。针对目标树种周围的邻居树种多样性进一步分析发现, 各胞外酶活性随着邻居树种多样性的变化呈“单峰”响应趋势, 酶活性大多在邻居树种丰富度为6时呈现峰值。研究发现真菌分解者在胞外酶活性对植物多样性的响应上可能存在重要的调控作用, 可以推测树种多样性通过改变腐生真菌分解者的群落结构和多度, 从而影响胞外酶活性。

海南苏铁(Cycas hainanensis)是古老的苏铁属植物, 为国家Ⅰ级重点保护植物, 也是IUCN红色名录的濒危物种。为研究海南苏铁在海南昌江保梅岭省级自然保护区的种群结构与森林郁闭度的关系, 本文通过样方法对海南苏铁种群及其所在群落进行调查, 分析了其群落结构和物种多样性, 以及其种群密度、年龄结构、存活曲线、空间分布格局与森林郁闭度的关系。结果表明: 海南苏铁所在群落垂直结构分为乔木上下2层、灌木层和草本层。海南苏铁所在群落物种多样性指数偏高, 群落内物种组成丰富; 各样方内海南苏铁数量分布不均, 经常群生于海拔500 m左右的林下、林缘间。海南苏铁种群结构属于增长型, 种群更新力强, 种群存活曲线趋近于Deevey-II型, 死亡率随着龄级增加而增加, 说明海南苏铁种群处于相对稳定的状态, 随着种群个体的生长发育, 其生存力逐渐下降; 海南苏铁种群空间分布格局呈聚集型, 聚集程度指标随着林分郁闭度变大而增加。曲线估计结果显示, 海南苏铁幼苗幼树在透光率36.11%-58.33%显著增加。综上所述, 昌江保梅岭地区的海南苏铁种群处于较为稳定的增长状态, 喜生长于海拔500 m左右、郁闭度为35%-60%的森林环境中。

多倍化是植物快速适应极端环境胁迫的一种重要机制。青藏高原高山区和泛北极地区具有相似的极端低温环境, 且两地的植物曾有密切的交流和联系。然而, 多倍体物种对两地植物区系生物多样性的贡献是否相同仍不清楚。我们系统地收集两地已有染色体数目和倍性报道的种子植物物种名录, 共计1,770种, 其中青藏高原高山区774种, 泛北极地区996种; 同时也相应地收集了每个物种的生活型信息。分析显示青藏高原高山区多倍体植物的比例为20.9%, 泛北极地区多倍体植物比例为61.5%; 青藏高原高山区一年生草本、多年生草本和木本植物中多倍体的比例分别为20.7%、21.6%和12.8%, 泛北极地区一年生草本、多年生草本和木本植物中多倍体的比例分别为60.2%、65.5%和38.3%。这些结果表明泛北极地区比青藏高原高山区具有较高比例的多倍体物种。青藏高原高山植物区系在渐新世‒中新世之交开始兴起, 此时高原已达到一定高度, 而后的高寒环境相对稳定, 致使多倍体物种相对较少; 而泛北极地区植物区系在3-4 Ma兴起, 此后经历了冰期‒间冰期、海平面波动等反复剧烈的气候环境变化, 可能促进了大量的多倍化事件发生。本研究通过比较青藏高原高山区和泛北极地区植物多倍体物种的比例, 揭示了两地多倍体比例差异的可能原因, 将提高对多倍体适应极端环境的理解。

菲律宾海邻近全球生物多样性和进化的中心, 分布着多种重要生物资源。了解本区生物多样性及受威胁物种的分布特征可对掌握其生物多样性现状, 以及未来实施有效的生物多样性保护管理策略提供重要依据。本文利用海洋生物地理信息系统(Ocean Biogeographic Information System, OBIS)数据库, 并参考世界自然保护联盟濒危物种红色名录(IUCN Redlist)的物种濒危程度评估结果, 构建了菲律宾海脊索动物生物多样性和受威胁物种数据库, 结合海洋生态因子特征对该海区脊索动物的物种多样性和不同等级受威胁物种的数量空间分布格局进行了初步分析, 并对脊索动物不同分类阶元生物多样性与生态因子的关系进行了相关性分析。结果表明, 本区海洋脊索动物门已报道11纲56目320科1,171属2,876种。其中在菲律宾海的边缘区域, 特别是菲律宾群岛、台湾岛、日本群岛、马里亚纳群岛及中央的九州-帕劳海脊附近海域, 生物多样性水平相对较高, 而中央海盆区的生物多样性较低。本海域鱼类生物多样性尤其丰富, 共计4纲45目292科1,105属2,768种, 在物种水平上占本区脊索动物物种数的96%。各分类阶元水平的多样性与初级生产力呈显著正相关, 而与水深呈显著负相关。本区脊索动物门受威胁物种共计54种, 其中极危3种、濒危5种、易危22种、近危24种, 分别约占全区脊索动物总种数的0.10%、0.17%、0.76%、0.83%。与本区生物多样性分布格局相似, 受威胁物种多分布于菲律宾海边缘区域, 在中央海脊和深水盆地区域分布较少。本研究表明, 对菲律宾海脊索动物特别是受威胁物种的保护应当以边缘区域优先; 但考虑到当前菲律宾海深海区域生物多样性数据的不足, 也应加强对中央海脊和深水盆地等区域的生物多样性普查。

生物多样性监测是国家公园保护的核心基础。大熊猫国家公园是我国首批5个国家公园之一, 系统的保护规划与有效的管理行动均有赖于对区内生物多样性本底、现状与动态的深入了解。为了解大熊猫国家公园范围内兽类与鸟类多样性本底与现状, 本研究系统检索了该区域内2005-2020年基于红外相机调查技术的野生动物研究论文、项目报告以及新闻报道, 并对区内原有保护地的红外相机监测历史与结果进行了问卷调查。结果表明, 2005-2020年期间, 在大熊猫国家公园范围内51个保护地的红外相机调查与监测中, 共记录到分属6目22科55属的71种野生兽类与分属13目45科132属的232种野生鸟类。在国家公园所覆盖的秦岭、岷山、邛崃山、相岭4大山系中, 邛崃和岷山记录到的大中型地栖鸟兽物种多样性最高(均为兽类40种, 鸟类12种), 相岭最低(兽类25种, 鸟类7种)。单个保护地中记录到的大中型地栖鸟兽物种数量与保护地面积、红外相机有效工作日及相机位点的海拔跨度均呈正相关, 国家级保护地中记录到的物种数(28 ± 8.3, mean ± SD)显著高于省级保护地(19 ± 8.9)。在大熊猫国家公园内共记录到猫科与犬科的4种大型食肉动物, 即豹(Panthera pardus)、雪豹(P. uncia)、狼(Canis lupus)和豺(Cuon alpinus), 主要来自于秦岭山系和邛崃山系, 而国家公园内的岷山山系则没有记录到大型食肉动物, 相岭山系中仅有1次狼的记录。本研究结果显示, 大熊猫国家公园内前期已经建立起的自然保护地网络与红外相机监测体系已积累大量区内野生兽类与鸟类的基础数据, 为国家公园的试点与建设提供了生物多样性编目与监测方面的可靠本底。在这些前期工作的基础上, 大熊猫国家公园应进一步规划、建设标准化的野生动物监测体系, 为今后国家公园的管理决策、成效评估提供坚实的科学支撑。

海南鲌(Culter recurviceps)是我国华南地区重要经济鱼类, 由于受到近些年水利开发、过度捕捞、环境污染等诸多因素的影响, 其资源量快速下降, 亟需得到更多的关注和保护。为保护和合理开发海南鲌种质资源, 本研究采集了华南地区23个地理群体207尾海南鲌样本, 测定了2个线粒体基因(Cytb和ND2)并从Barcode of Life Data System数据库获得相对应线粒体COI基因, 结合多种分析方法(系统发育分析、分化时间估算、单倍型网状图、群体遗传分析和Mantel检验)对海南鲌的遗传结构和遗传多样性展开研究。系统发育分析和单倍型网状图表明华南地区海南鲌群体被分成3个谱系(I、II和III), 其中谱系I和III由珠江的群体组成, 谱系II由海南岛的群体组成。分化时间估算发现3个谱系之间的分化时间介于0.028-0.251 Ma之间, 表明华南地区更新世气候变化可能是造成海南鲌谱系分化的重要原因。群体遗传分析发现海南鲌群体之间存在极显著的遗传分化(F_ST = 0.511, P < 0.001), 并且符合距离隔离模式(R = 0.348, P = 0.0010)。群体动态历史分析表明, 海南鲌群体可能在0.010-0.025 Ma经历了群体扩张, 表明更新世的气候波动也影响了海南鲌的群体大小和分布。综上所述, 海南鲌群体由3个谱系组成, 更新世气候变化是导致3个谱系分化和影响海南鲌群体动态历史的重要因素。此外, 海南鲌群体之间的遗传分化也可能受到了空间距离的影响。

线虫是土壤食物网的重要组分, 也是土壤健康与生态系统恢复的重要指示生物, 因此准确测定线虫群落特征是发挥其生态指示作用的基础。传统线虫学研究多采用形态学鉴定方法, 但高通量测序技术近年来也逐渐受到重视。然而, 关于这两种方法的对比研究目前仍比较缺乏。本研究同时采用形态学鉴定和高通量测序法, 在黄土高原宁夏南部山区, 对不同植被恢复方式下(农田、自然恢复草地、柠条(Caragana korshinskii)人工林地和苜蓿人工草地)土壤线虫的数量、群落格局和生态指数进行了测定和比较。结果表明: (1)高通量测序仅能提供线虫类群的相对多度, 而形态学鉴定法能够测定土壤线虫的绝对多度, 后者测定结果表明3种植被恢复样地, 特别是自然恢复草地和柠条人工林地, 较农田具有更高的土壤线虫多度; (2)高通量测序法检获的线虫类群数(3纲4目26科42属)高于形态学鉴定法的测定结果(2纲3目18科27属), 但两种方法仅检获15个共有线虫属, 前者检测到的植物寄生线虫属数(22属)较后者(7属)显著增加, 而食细菌线虫和杂食-捕食线虫则相反; (3)在两种方法下, 相比农田, 3种植被恢复样地尤其是自然恢复草地和柠条人工林地, 其食微线虫的相对多度均显著下降, 而植物寄生线虫和杂食-捕食线虫的相对多度大幅上升, 这也导致线虫成熟度指数(MI)和植物寄生线虫指数(PPI)的提高及瓦斯乐卡指数(WI)的显著下降; (4)相比形态学鉴定法, 高通量测序法能检测到更丰富多样的植物寄生线虫, 在该方法下土壤线虫群落的组成、结构和生态指数在植被恢复样地与农田之间的差异也更为显著。综上所述, 采用形态学鉴定和高通量测序法测定的不同植被恢复方式下的线虫群落特征具有显著差异。

由于生物安全内涵外延和基本要素的模糊性、评价指标及评价方法的多元性等因素的限制, 我国至今尚未形成全面有效的生物安全评价指标体系。为构建生物安全评价体系, 研判生物安全现状, 本文首先运用规范分析法剖析《生物安全法》中有关“生物安全”定义的特点及不足, 从国家安全角度认为生物安全是指国家有效防范和应对危险生物因子及相关因素的威胁, 维护和保障自身安全与利益的能力和状态。明晰了生物安全的外延, 即只有对国家安全利益、民众健康、生态环境保护产生威胁的生物风险, 才是生物安全所规制的对象。其次, 生物安全基本要素包括自然生物安全和社会经济生物安全。自然生物安全主要指民众健康和生态环境保护方面, 包括生物个体安全和生物多样性安全。社会经济生物安全的关注点在国家安全利益, 即社会稳定和国家经济利益, 包括生物技术安全、生物实验室安全。第三, 以生物安全基本要素为管理对象的尺度, 将国家安全利益、民众健康和生态环境保护作为评价主体, 以生物法治为理念, 运用模型构建法, 将定性指标和定量指标相结合, 基于驱动力‒压力‒状态‒接触‒影响‒行动模型(driving force-pressure-state-exposure-effect-action, DPSEEA)构建了一套具有生物法治特色的生物安全评价指标体系, 包括生物安全法律法规体系健全水平、生物安全所涉违法犯罪行为的打击力度、生物安全各部门机构协调机制的建立和完善程度、符合规定标准的生物实验室数量和百分比、生物安全人才数量及密度、对生物产业和基本卫生部门的官方援助及其他途径投资总额、疫苗覆盖的目标人群比例、生物安全的宣传教育普及率8项评价指标在内共32项生物安全评价指标。最后, 基于实地调研及数据统计分析, 以2019年和2020年深圳生物安全工作为例对评价体系进行验证。结果显示, 深圳生物安全工作在农业生物安全、动植物防疫、防范外来物种入侵方面成果显著; 但仍在法律法规体系、生物安全人才培养和资金投入、生物安全普及率方面存在不足。针对上述问题提出完善生物安全法律法规体系并注重法律协调衔接、“一个健康”实现多元协同生物治理、加强人才培养和资金投入、加强生物安全宣传教育等建议。

繁殖期筑巢是鸟类生活史的重要阶段, 是鸟类繁殖成功的关键保障。全球范围的城市化加速推进, 使城市中筑巢繁殖的鸟类面临挑战的同时又为其提供了特殊机遇。本文通过搜索现有文献, 利用Biblioshiny程序提取并整合关键词, 得到城市鸟类生态研究的热点领域, 分析了城市气候、食物资源、巢址资源、捕食压力、污染和人为干扰对鸟类筑巢的影响, 并对今后城市化对鸟类筑巢影响研究中亟需解决的问题进行了展望。城市化对鸟类筑巢期、巢址选择及巢材选择产生显著影响, 与栖息在村镇生境的鸟类相比, 在城市中繁殖的鸟类在筑巢时间、空间和巢材使用上出现变化。在城市中筑巢的鸟类到底是通过调整行为策略作出积极适应, 还是被动接受城市环境中的诸多负面干扰, 需要针对研究对象和特定的城市栖息生境进行及时评估, 而非泛泛之谈。要在研究结论基础上, 深入思考并提出城市化建设过程中有利于鸟类种群和群落保护的具体措施, 高效发挥公民科学作用以解决城市中的鸟类保护实践问题。

绿孔雀(Pavo muticus)是我国国家I级重点保护野生动物, 也是中国传统文化中具有重要代表意义的物种。在历史上, 绿孔雀曾广泛分布于我国南部大部分地区, 但目前在国内只分布于云南省部分地区。在国外有绿孔雀分布的东南亚国家, 绿孔雀同样经历了从广布到局部甚至零星分布的严重退缩。关于野生绿孔雀生态学和种群现状的研究已开展了不少工作, 但仍有许多空缺; 而该物种面临的生存威胁给保护和管理工作带来了巨大挑战。本文通过梳理国内外野生绿孔雀生态学和保护生物学方面的研究, 阐述了绿孔雀在国内外种群和分布区的变迁与现状、栖息地选择、与同域分布物种的种间关系, 分析了主要的致危因素, 同时为今后的研究方向和保护措施提出了建议。现有研究显示: (1)绿孔雀在国内的种群数量已不足500只, 在东南亚主要分布于中南半岛的部分区域及印度尼西亚的爪哇岛; (2)绿孔雀对水源地有很强的依赖, 倾向于利用远离居民点的区域, 并偏爱利用生境开阔、旱季落叶的热带季雨林, 喜爱与大型有蹄类混群; (3)大型猫科动物可能是绿孔雀潜在的天敌; (4)偷猎和栖息地丧失是绿孔雀面临的最主要的致危因素。综上, 我们建议尽快建立起中国绿孔雀监测网络, 评估野生绿孔雀的种群动态, 识别不同区域绿孔雀的受胁因素, 并结合分子生物学等技术开展保护遗传学研究。在保护实践上, 应在目前中国野生绿孔雀分布较为集中、原生栖息地保存较为完整的红河(元江)中上游河谷地带建立自然保护区, 同时加强巡护工作, 启动栖息地恢复工程, 并杜绝在野生绿孔雀栖息地附近的蓝孔雀(Pavo cristatus)养殖。

竹类植物是美国采集者在我国采集和引种的一类主要植物。在众多的竹类植物采集者中, 莫古礼(Floyd Alonzo McClure)是最具代表性的一位, 他于1919-1940年在岭南大学开展竹类植物研究, 在此期间多次采集竹类植物标本并引种竹类植物到美国。本研究通过大量文献研究、档案查阅以及实地调研, 整理了莫古礼采集竹类植物的路线和采集地, 并对竹类植物学名进行校对, 分析了莫古礼在华研究、采集和引种竹类植物的历史及其影响。经统计, 莫古礼在华期间竹类植物标本采集地涉及12个省级行政区39个地级市, 主要集中在广东、海南、香港等地; 引种地涉及9个省级行政区的25个地级市; 共采集竹类植物标本727号1,840份, 隶属20属93种(含种下单位, 下同), 分别占我国竹类植物属和种的58.8%和17.4%; 共引种竹类植物255份, 隶属于17属77种, 分别占我国竹类植物属和种的50.0%和14.4%。莫古礼在华采集和引种竹类植物极大地发展了竹类植物分类学, 所采集的竹类植物标本为后人竹类植物研究提供了极大的帮助, 所引种的竹类植物极大丰富了美国竹类植物种类, 也促进了竹类植物在美国的应用。