作为干旱内陆河流域水资源可利用性的决定性因素之一, 地下水位在调节植物功能性状、系统发育乃至植物群落构建方面发挥着至关重要的作用。然而地下水位变化对干旱内陆河流域植物群落构建过程相对重要性的影响, 以及这种影响在地上-地下组分间的差异尚未得到系统研究。本文以典型干旱内陆河流域下游的主要植物群落为研究对象, 结合叶片、根系功能性状与环境数据, 系统地探讨植物群落构建过程沿地下水位梯度的变化模式及其关键驱动因素。结果表明: (1)综合植物个体、平均功能性状和系统发育可知, 在整个研究区域, 叶片、根系功能多样性的标准效应值(SES.RaoQ)均小于0。大多数植物群落的功能结构(90%的功能性状)表现为聚集状态。(2)地下水与土壤因子共同解释叶片、根系SES.RaoQ 13%-39%与14%-48%的变异, 而地下水位能够单独解释叶片、根系SES.RaoQ 13%-22%与14%-36%的变异。(3)叶片、根系SES.RaoQ均随平均地下水位的降低而降低, 随地下水位季节性的增加而增加; 根系SES.RaoQ与地下水位的斜率大于叶片SES.RaoQ。总体而言, 干旱内陆河流域植物群落的构建机制整体上由确定性过程主导, 支持生态位理论, 大多数植物群落的构建机制符合生态位理论中的环境筛选作用。地下水位是调控不同群落构建过程相对重要性的主要因素, 随地下水位的降低, 功能结构由发散状态转为聚集状态。植物群落地上、地下功能结构沿地下水位梯度的变化表现出一致性, 但植物群落地下部分对地下水位的变化更为敏感。

滑坡体是大熊猫国家公园岷山片区中广泛存在的一种生境, 但其在生物多样性研究和保护中的作用却没有得到足够的重视。王朗国家级自然保护区的滑坡体具有丰富的兰科植物资源, 其中白沙沟滑坡体最为丰富。本文以白沙沟滑坡体为例, 探究岷山地区滑坡体生境中兰科植物的空间分布格局, 拟为王朗国家级自然保护区及周边区域的兰科植物保护提供指导。本研究设置4条样带共186个样方, 利用除趋势对应分析(DCA)和双向指示种分析(TWINSPAN)研究滑坡体兰科植物的空间分布格局, 同时对兰科植物做了种间关联和相关性分析。结果表明, 白沙沟滑坡体的草本群落受环境因素的影响, 物种间竞争较弱, 处于自然演替的初始阶段。郁闭度和水流冲刷对滑坡体兰科植物的分布具有重要影响。受郁闭度和水流干扰因素的影响, 滑坡体可分成滑坡体-林缘生境(类型1)、滑坡体生境(类型2)和高郁闭度滑坡体生境(类型3) 3种类型。兰科植物在类型1和类型3两种生境中产生了适应性分化。建议在一些兰科物种集中分布的区域设立保护点并进行监测。此外还应对其他不同时间、不同土壤基质形成的滑坡体进行详细的调查, 摸清王朗国家级自然保护区甚至岷山地区兰科植物分布的整体情况。

掌握重点保护野生植物的濒危现状及评估濒危等级是制定科学保护策略的关键。根据江苏第二次重点保护野生植物资源调查(2012-2018)以及近年来相关调查资料, 我们采用世界自然保护联盟(IUCN)物种红色名录的濒危等级与评估标准, 对江苏分布的珍稀濒危植物的现状与濒危等级进行了评估与分析。结果表明: (1)江苏41种国家重点保护和濒危野生植物的濒危等级可以分为7个等级。包括地区灭绝(RE) 2种, 占总种数的4.88%; 极危(CR) 10种, 占24.39%; 濒危(EN) 6种, 占14.63%; 易危(VU) 13种, 占31.71%; 近危(NT) 2种, 占4.88%; 无危(LC) 2种, 占4.88%; 数据缺乏(DD) 6种, 占14.63%。其中, 受威胁物种(包括CR、EN和VU)有29种, 占总种数的70.73%。(2)建议的江苏重点保护野生植物有74种, 隶属于40科62属; 它们的受威胁比例较高, 达74.32%。江苏人口众多、环境资源压力较大, 近年来生产经营和土地利用方式的改变以及宣传教育不足很可能是导致这些原生物种濒危的主要原因。因此建议: (1)尽快制定江苏省级重点保护野生植物名录; (2)加强科学研究, 同时对部分濒危植物进行就地保护和迁地保护, 积极开展野外回归、近地保护和动态监测; (3)继续加大对重点保护野生植物的保护管理和宣传力度。

大兴安岭地区是我国唯一的寒温带针叶林生态区, 具有全球重要性和特殊的自然保护价值。本研究针对该地区重点保护及珍稀动物未全部纳入保护地范围以及保护地分布破碎化的现状, 在建立物种信息数据库的基础上, 生成该地区重点保护及珍稀动物10 km × 10 km物种空间分布数据, 并结合土地利用、植被覆盖、海拔和坡度等与栖息地相关的辅助数据, 分析重点保护及珍稀动物的现有空间分布格局, 以Shannon-Wiener多样性指数作为重点保护和珍稀动物的丰富度指标, 通过将现有保护地范围与物种空间分布进行叠加, 得到重点保护及珍稀动物的保护空缺。结果显示: (1)现有空缺区域内濒危、易危和近危物种均有分布, 主要保护空缺对象有黑嘴松鸡(Tetrao parvirostris)、紫貂(Martes zibellina)、小天鹅(Cygnus columbianus)等; (2)保护程度较高的区域主要位于额尔古纳市北部和呼玛县西部等地。尽管重点保护和珍稀动物的空间分布与现有保护地范围基本匹配, 但不同地理空间仍存在不同程度的保护空缺; (3)保护空缺主要有两种类型, 即尚未受到保护的空白地区和未被完全纳入现有保护地的空缺地。基于以上结果, 建议针对两类不同的保护空缺采取不同的保护措施, 如对于根河市与牙克石市交界处未建立保护地的保护空白区, 建议新建保护区或保护小区; 对于重点保护和珍稀动物未被完全纳入现有保护地体系的区域, 如内蒙古阿尔山自然保护区北部外延的空缺地, 建议通过对现有保护地进行相应程度的扩建, 完善现有保护地体系, 从而促进大兴安岭地区重点保护及珍稀动物的保护进程。

球囊霉素相关土壤蛋白(glomalin-related soil protein, GRSP)在土壤物理结构调节和土壤碳库稳定性中发挥着重要作用,但植物多样性和优势种如何影响GRSP还缺乏系统性研究。本研究依托东北林业大学哈尔滨实验林场的72块样地, 对1 m深土壤剖面分5层采样, 测定土壤易提取球囊霉素(easily extractable GRSP, EEG)、总提取球囊霉素(total GRSP, TG)及土壤理化性质, 并同时计算植物多样性指数及优势种重要值(importance value, IV), 进一步通过相关分析和冗余排序分析判断影响GRSP的主要因素与贡献。结果表明: (1)在整个土壤剖面上均表现为TG和EEG与土壤有机碳(SOC)正相关, 在部分土层深度与全氮(total nitrogen, TN)和含水量(moisture content, MC)正相关, 而与电导率(electrical conductivity, EC)和pH值负相关。(2)部分土层TG和EEG与黑皮油松(Pinus tabuliformis var. mukdensis)、樟子松(P. sylvestris var. mongolica)、胡桃楸(Juglans mandshurica)、黄檗(Phellodendron amurense)、榆树(Ulmus pumila)优势种重要值显著相关, 表现为黑皮油松重要值越高, 而黄檗、榆树重要值越小, 越有利于EEG的积累, 并且伴随EEG-C/SOC (EEG中C占SOC比例)增加、EEG/TG增大; 群落中胡桃楸、黄檗、榆树更有利于TG积累, 黑皮油松、落叶松(Larix gmelinii)、樟子松不利于TG的积累。(3)植物Simpson指数、Shannon-Wiener指数、物种丰富度与EEG、TG、EEG/TG无显著相关性, 而与EEG-C/SOC、EEG-N/TN (EEG中N占TN的比例)、TG-C/SOC (TG中C占SOC比例)、TG-N/TN (TG中N占TN的比例)显著负相关; 土壤EEG/TG和EEG-N/TN与植物均匀度指数显著正相关, 在1 m土壤不同土层趋势类似。(4)方差分解分析表明: 生物因子对GRSP变化的解释率是20.2%, 土壤理化因子解释率为7.8%, 而生物因子中植物优势种重要值的解释率最大(16.4%), 而植物物种多样性指数解释率仅为0.4%。冗余排序发现常绿针叶树种(黑皮油松和樟子松)越多且阔叶树种越少时, GRSP含量和GRSP对土壤碳氮的贡献越高(P < 0.01), 其机制可能与树种菌根类型有关: 外生菌根树种重要值与TG显著负相关, 丛枝菌根树种重要值与TG显著正相关。本研究解析了植物物种多样性对GRSP含量的重要影响, 并强调未来土壤管理和评估可以通过调整优势物种而不是树种多样性来促进GRSP积累。

为探究CTB4a基因的自然变异是否与栽培稻苗期耐低温相关, 本研究以133份栽培稻(Oryza sativa L.)及35份普通野生稻(O. rufipogon Griff.)为实验材料, 对CTB4a编码区的核苷酸多样性及其单倍型与地理分布的关系进行分析。结果表明CTB4a基因编码区有14个核苷酸变异, 组成33个单倍型。Network分析发现, 这些单倍型的286 bp处的SNP变异(+2,035,097 bp, G > C; +96 aa, Ala→Pro)将其分成Group A和Group B两组。Group A (CTB4a^jap)共有56份样品, 其中有43份(76.79%)是种植于中高纬度地区的粳稻; Group B (CTB4a^ind)有77份样品, 有63份(83.12%)是种植于热带和亚热带国家的籼稻。Group A中样品苗期黄叶率的平均值比Group B样品低30%, 且两者耐寒性具有显著差异(P = 1.25e-09)。位于286 bp处的变异只在Group A中出现, 在Group B中均不存在, 说明随着水稻种植区域向北迁移的育种过程中, 栽培稻中出现了CTB4a^jap并被固定下来。该研究为理解水稻对低温适应的分子遗传机制和培育耐寒品种提供了理论基础。

环境解说是自然保护地实现自然保护与环境教育目标的重要手段。目前我国自然保护地对解说资源的时空分布研究不足, 且缺乏相应的实地调查方法, 限制了解说系统的发展, 难以满足公众对自然认知的需要, 达不到环境教育的目的。开展解说资源的调查与研究, 有助于更好地展示保护地的资源独特性和重要性。本文以九寨沟国家级自然保护区芦苇海解说步道为例, 总结了解说资源的6个选择标准, 并对区域的解说资源进行调查和监测, 以期为我国自然保护地体系的环境解说资源调查和解说系统构建提供方法借鉴。芦苇海解说步道共筛选得到195种解说资源, 包括植物与菌类100种、动物62种、生态系统类型5种、地质与水文7种、天象与气候2种、文化资源19种。空间上, 植物与菌类、动物和生态系统类解说资源主要分布于内侧步道, 而文化类解说资源在外侧栈道分布更多; 时间上, 夏秋季解说资源数量最多, 冬春季较少, 且动植物与菌类解说资源的数量具有明显的季节性。基于解说资源的属性、意义和分布特点, 采用主旨式解说(thematic interpretation)方法设计了8条解说主旨, 为解说内容的组织提供参考。

物种特征是生物对生存环境适应和响应的表现, 反映了物种的生态位、适合度和生态功能。特征数据库的建立和共享是研究生物多样性维持与丧失、物种进化与适应、生态过程与生态系统功能、物种对气候变化和人类干扰响应、种内与种间关系等的基础。中国是世界哺乳动物物种数最多的国家之一, 然而目前中国还没有包含哺乳动物形态、生活史、生态学和地理分布等物种特征的数据库。我们系统查阅了文献和各种数据资料, 共收集整理出中国有分布记录的754种哺乳动物(包括近些年野外绝灭种、分布存疑种)的体重、脑容量、体长、尾长、前臂长(翼手目)、后足长、耳长、性成熟时间、妊娠期、窝崽数、年窝数、世代长度、食性、活动模式、是否特有种、濒危等级、海拔范围、栖息地类型、栖息地宽度、动物地理界、生物群系、分布型、动物地理区划和分布省份或水域等24个生态特征数据。在这些特征中, 除了分布省份或水域及是否特有种外, 其余特征数据均存在不同程度的缺失, 数据的完整度为30%‒100%。本数据库收录的哺乳动物种数为目前中国哺乳动物种数的上限, 为中国哺乳动物研究提供了基础数据, 推进中国哺乳动物多样性信息共享和深度挖掘。

物种多样性及其地理分布是制定野生动物保护对策的重要依据。两栖、爬行动物在生物演化的历史上占据着重要地位, 又是脊椎动物分类体系变动较大的类群。为了掌握湖南省两栖、爬行动物物种多样性现状, 促进湖南省生物多样性保护和野生动物管理工作, 我们参考分类学及分子生物系统学的最新研究成果, 系统地收集了近10多年来有关湖南省两栖、爬行动物分类的文献资料, 结合团队长期以来的野外调查数据, 对湖南省两栖、爬行动物名录进行了整理与更新(截止到2021年10月31日)。结果表明: 湖南省已记录两栖动物2目10科30属86种(含亚种), 爬行动物2目22科55属105种(含亚种), 其中中国特有种分别有62种和30种, 湖南省特有种分别有10种和4种。列入《国家重点保护野生动物名录》(2021)的两栖动物有11种, 爬行动物有10种; 列为《中国生物多样性红色名录》(2021)受威胁等级的两栖动物有20种, 爬行动物有30种。此外, 湖南省两栖、爬行动物区系特征明显, 以东洋界种类为主(81.2%), 广布种较少(18.8%), 无古北界种。在地理分布上, 湘南山地丘陵区、湘西北山地区是湖南省两栖、爬行动物物种丰富度较高的地区。

四川贡嘎山国家级自然保护区位于全球生物多样性热点地区之一的横断山区, 是我国生物多样性保护优先区。本文利用红外相机影像和已发表文献对该保护区的大中型兽类和地面活动鸟类进行编目并提出未来监测建议。2011-2018年在97个1 km × 1 km的网格安放红外相机, 累计39,881个相机日, 获得独立有效照片20,932张, 其中野生兽类16,244张, 鸟类2,775张, 牲畜1,737张, 人176张。鉴定出野生兽类30种, 另有文献报道4种和观察3种, 分属于5目15科; 鸟类78种, 分属于9目22科; 牲畜6种。包括12种国家I级和28种国家II级重点保护野生动物; 被CITES附录I收录的有11种, 附录II收录的有12种。被IUCN红色名录评估为濒危(EN)和易危(VU)等级的分别有3种和8种。被《中国脊椎动物红色名录》评估为极危(CR)、濒危和易危等级的分别有5、5和11种。相对多度指数(relative abundance index, RAI)排名前三的兽类是毛冠鹿(Elaphodus cephalophus, 147.39)、水鹿(Rusa unicolor, 66.10)、野猪(Sus scrofa, 36.03); 鸟类是血雉(Ithaginis cruentus, 14.64)、白马鸡(Crossoptilon crossoptilon, 10.43)、大噪鹛(Garrulax maximus, 8.05)。阔叶林、针阔混交林、高山灌丛草甸和高山流石滩是调查薄弱生境, 后期应开展重点调查, 以厘清本区域大中型兽类资源。

生物间的竞争关系是决定群落中物种共存和生物多样性的关键因素。传统研究主要关注物种两两之间的竞争作用, 而对多物种相互竞争形成的网络研究相对较少。近年来, 类似于“石头-剪刀-布”游戏的非传递性竞争被认为是一种重要的物种共存和生物多样性的维持机制, 越来越受到生态学家们的关注。本文首先回顾了非传递性竞争定义的发展过程, 并介绍了非传递环的不同结构。其次介绍了基于竞争结局矩阵以及入侵增长率的非传递性竞争度量指标, 并对比不同指标的特点与适用情形。随后通过多个研究实例介绍了非传递性竞争在自然群落中的普遍性, 并指明物种之间的权衡是非传递性竞争产生的生物学机制。最后介绍了非传递性竞争对生物多样性与生态系统功能的影响。非传递性竞争本质上是物种两两之间相互作用的组合, 是只包含单一作用类型的特殊网络结构。因此, 非传递性竞争如何影响生物多样性-生态系统功能关系和群落稳定性, 如何受到环境与高阶相互作用的影响, 以及如何将竞争网络拓展到包含不同相互作用类型的生态网络, 将是未来非传递性竞争研究的重要方向。对非传递性竞争的研究有助于整合生物间的各种相互作用, 构建更加现实合理的生态网络, 并加深对物种共存和生物多样性维持机制的认识, 进而有助于指导生物多样性的保护和恢复工作。

合理的物种划分和深入的系统学研究对理解物种的进化历史、物种编目以及生物多样性保护具有重要意义。松属(Pinus)是裸子植物中最大的一个属, 也是北半球针叶林的重要组成成分。白松亚组(Subsect. Strobus)隶属于松属白松亚属(Subg. Strobus)五针松组(Sect. Quinquefoliae), 是松属物种数目最多的亚组之一, 其中半数以上物种分布在我国及周边地区。白松亚组(又称五针松亚组)所有物种针叶均为五针一束, 由于形态相近、种间遗传分化小和野外调查不充分, 这些五针松的物种界定和种间关系一直存在很多争议。此外, 亚热带地区大多数五针松物种的地理分布非常狭窄或群体片断化严重, 已有多个物种被IUCN评估为受威胁物种。在2021年9月我国新发布的《国家重点保护野生植物名录》中, 大别山五针松(Pinus dabeshanensis)和毛枝五针松(P. wangii)也由原国家二级保护野生植物调升为国家一级保护野生植物。近年来, 得益于系统发育基因组学在裸子植物等大基因组的木本植物类群中的成功应用, 我国及周边地区五针松的种间关系和群体历史得到初步解析。本文主要回顾和总结了我国及周边地区的五针松在系统分类、群体遗传及物种保护等方面取得的进展和存在的不足, 提出未来应当充分重视基础研究和野外调查, 并加强学科交叉以及新技术和新方法在相关研究中的应用以实现濒危物种的精准保护。

生物多样性抵消(biodiversity offsetting)是一种补偿模式, 在国际上已广泛实施, 包括北美和欧洲, 但尚未在中国开展。本文综述了生物多样性抵消的优点和主要问题, 特别是美国和英国的实际情况, 并展望了中国开展生物多样性抵消项目的前景。生物多样性抵消的主要优点有: (1)理论上成果透明可靠; (2)理论上结果始终积极; (3)衍生出主动积极保护生物多样性的方法——抵消银行。目前仍存在的主要问题包括: (1) “可量化的保护成果”难以实现; (2)无净损失难以达成; (3)实践过程中监管存在问题; (4)实施与结果之间的滞后性。此外, 还讨论了美国和英国案例中一些更加具体的问题, 如模糊和过时的法律和政策、不适当的抵消比例等。总之, 生物多样性抵消的主要问题是现有的研究无法支撑其理想化的实施和实际应用中出现的各类主观性问题。从目前的证据来看, 生物多样性抵消或许能为我国环境保护、可持续发展提供一定的帮助。建议加强对生物多样性抵消在中国可行性的研究, 包括引入抵消层次、完善生物多样性量化指标、试点项目和抵消银行等, 为我国制定生物多样性保护政策提供更多的理论基础。

珊瑚礁生态系统是《生物多样性公约》(下称《公约》)的重点保护对象。自1998年珊瑚礁出现大规模白化现象以来, 珊瑚礁养护议题一直受到《公约》缔约方大会的关注。本文通过梳理我国珊瑚礁养护管理的法律法规和相关履约措施, 结合海南、广西、广东三省的珊瑚礁资源变化状况, 评价我国在履约方面的表现并识别存在的主要差距。研究发现, 总体上我国积极采取了多种措施进行珊瑚礁的养护和管理, 活珊瑚覆盖度和种类数量有一定程度的恢复, 但仍存在相关立法分散、综合性治理方案缺乏、气候变化适应不足、跨部门协调机制不完善、海洋保护区管理有效性不足、资金缺乏且当地社区参与度低、珊瑚礁监测标准和规范简单且不统一、监测数据不足以进行有效评估、国际合作程度低、公众参与度不高等问题。建议我国结合履约要求, 与《公约》的目标和精神基本保持一致, 并考虑正在讨论的《2020后全球生物多样性保护框架》, 进一步完善珊瑚礁养护立法、行动计划和气候变化适应方案, 加强综合管理和协调机制建设, 提升海洋保护区的管理实效性, 改进珊瑚礁监测和数据采集, 提升国际合作, 进一步提高公众参与度, 从而不断提升履约能力, 构建更加完善的珊瑚礁养护体系。

针对我国在开展保护地系统规划过程中, 缺乏基于生态系统服务协同权衡关系量化研究的保护地区域经济建设与生态保护协同发展路线图绘制方法, 无法科学合理地规划其区域协同发展措施的时序安排等问题。本研究选取具有代表性的生态系统服务, 识别其协同权衡度量化经济建设与生态保护的协同权衡关系及致因, 据此提出近期、中期、远期各阶段发展目标, 进一步围绕发展目标分阶段从规模结构、工程技术、政策制度等方面提出协同发展措施, 设计协同发展路线图。三江源地区案例研究结果表明, 其经济与生态间仍处于权衡状态, 主要原因是人类对自然资源的索取速率超过了资源的更新速率, 将近期(十四五时期)、中期(2026-2030年)、远期(2031-2035年)的发展目标分别设定为总体布局规划、解决实践问题、帮扶落后地区, 提出包括社会经济发展结构规模优化调整、国家公园范围与分区动态优化、提高草地动物承载力、降低草地系统利用强度、综合生态补偿机制、可持续替代生计、完善基础设施建设和提升公共服务水平等的协同发展措施, 并绘制协同发展路线图, 为三江源国家公园规划提供了科学依据。