水文过程是沼泽湿地最基本的生态过程, 理解物种空间格局形成机制及其种群特征随水位环境变化的规律对于科学指导沼泽湿地植被恢复具有重要意义。本研究分别选择三江平原季节性积水与常年积水沼泽, 应用点格局方法中的完全空间随机模型、泊松聚块模型和嵌套双聚块模型分析了毛薹草(Carex lasiocarpa)、漂筏薹草(C. pseudocuraica)、狭叶甜茅(Glyceria spiculosa)、小叶章(Deyeuxia angustifolia) 4个主要优势植物种群的空间格局, 并测定了不同水位环境条件下的种群密度和个体大小特征。结果表明: 在沼泽湿地中, 4个优势种群在0-200 cm的尺度范围内都偏离了完全随机模型, 表现为集体性聚集分布特征, 且聚集距离主要集中在0-50 cm之间。随着水位的升高, 毛薹草种群密度、个体生物量、株高和基径都呈显著增大趋势, 但其聚集强度变弱; 而小叶章种群密度和个体大小则显著降低, 其聚集强度增大; 漂筏薹草和狭叶甜茅种群密度、个体大小和聚集强度变化并不显著。在季节性积水区, 4个物种在小尺度上均偏离了泊松聚块模型, 符合嵌套双聚块模型, 即在大聚块中分布较高密度的小聚块。但是, 在常年积水区, 仅毛薹草、漂筏薹草和狭叶甜茅3个物种符合嵌套双聚块模型, 而小叶章种群则符合泊松聚块模型, 说明在高水位胁迫下小叶章种群空间格局的大聚块中不存在较高密度的小聚块。综上所述,水位环境胁迫主要通过影响繁殖分配、种内竞争、易化作用以及个体大小变异等生物学过程共同决定着三江平原淡水沼泽湿地植物种群的斑块化分布特征, 不同零模型可以帮助解释种群空间分布格局的形成机制。

自然保护区如何设置才能够最大程度保护生物多样性, 是保护生物学的研究热点; 阐明beta多样性特征、组分格局及其影响因素是保护生物学的重要基础。本研究选取小兴安岭凉水国家级自然保护区不同功能区(核心区、缓冲区、实验区)及毗邻地区(保护区外)共80块样方作为研究对象, 调查每块样方的保护位置(经纬度、海拔、坡位、坡度、坡向)和群落结构(郁闭度、林龄、乔木树高、胸径、灌木树高、地径), 并采集0-20 cm土壤样品, 测定土壤理化性质(有机碳、全氮、pH值、电导率、含水量、容重)。将样方间的beta多样性分解为物种周转和物种多度差异两种组分, 通过Mantel分析、冗余分析和方差分解分析解析非生物因子(地理地形、保护强度、土壤因子)和生物因子(群落结构)对beta多样性及其组分的影响。结果表明: (1)乔、灌、草3层中, 物种周转组分对于beta多样性的贡献均占主导地位(65%-73%), 物种多度差异贡献较小。(2) Mantel检验结果表明, 乔、灌、草3层beta多样性及其组分与地理地形指标显著相关的因子最多; 土壤因子只对乔木层和灌木层beta多样性及组分有影响, 对草本层影响不大。其中坡位、坡度、乔木树高和保护强度均与保护区乔、灌、草3层beta多样性显著正相关(P < 0.05)。(3)植物整体beta多样性受地理地形影响最大, 但存在乔、灌、草差异。乔木层beta多样性受生物因子影响最大; 灌木层的土壤因子解释力分别为地理地形和生物因子的2倍; 而草本层主要受地理地形的影响, 其解释力分别是土壤和生物因子的26倍和3倍。乔木胸径对植物beta多样性差异具有最大的解释作用。本研究结果表明, 未来保护区设置需要根据保护植物的类型, 选择适当的林分结构、土壤和地理地形等, 以增强保护区植物多样性保护的效果。

为了探讨沙漠中固沙灌木种群共存和演替机制, 本文基于古尔班通古特沙漠东南缘固定沙丘上白梭梭(Haloxylon persicum)和梭梭(H. ammodendron)种群的地理位置和生长发育阶段信息(幼株、营养株、生殖株和死株), 采用点格局分析方法(g(r)函数)及Monte-Carlo随机模拟检验和零模型选取的方法, 分析了固沙灌木白梭梭和梭梭种群不同生长发育阶段在0-20 m尺度内的空间分布格局及种间关联性。结果表明: (1)两个种群在研究尺度范围内呈聚集分布, 随着尺度的增大, 其聚集强度逐渐减弱; (2)两个种群整体上呈负关联关系, 尺度越大负关联关系越显著; (3)白梭梭种群生长发育阶段相差越大, 个体间正关联关系越显著; 梭梭种群生长发育阶段越接近, 个体间正关联关系越显著; (4)两个种群中龄级较大的个体(如营养株、生殖株和死株)会对对方种群中龄级较小的幼株产生一定的抑制作用; 同时, 随着两个种群中个体的成长, 双方受到的抑制作用逐渐减弱, 主要表现为正关联和无关联。总体而言, 古尔班通古特沙漠固定沙丘白梭梭和梭梭种群的分布格局整体上为聚集分布, 随龄级增加聚集性减弱, 受生境异质性和扩散限制的影响明显。种间关系多为负相关, 种内不同生长发育阶段之间均为正关联关系。

中亚热带地区是中国南方重要的木材生产基地, 大量的地带性常绿阔叶林被转换成以杉木(Cunninghamia lanceolata)为代表的人工林。白蚁是森林中最主要的社会性昆虫之一, 其取食行为既对森林类型转换后林中的树木产生危害, 也对林间枯枝落叶的分解具有十分重要的意义, 但对二者缺乏统一的认识。本文以中亚热带典型的米槠(Castanopsis carlesii)次生林、米槠人工林和杉木人工林为研究对象, 调查了不同林分白蚁的活动特点及其范围。结果表明, 米槠次生林与杉木、米槠人工林中均普遍存在白蚁取食现象, 但白蚁对次生林的取食高度和面积均远低于人工林。白蚁对生物多样性较高的米槠次生林树干韧皮部的取食面积仅分别为米槠人工林的1.65%和杉木人工林的0.59‰, 取食高度的11.1%和1.2%。同时, 白蚁对杉木韧皮部的取食显著大于米槠, 对杉木的取食面积和高度分别是米槠的27.7倍和9.2倍。每隔0.5 m为一个统计区间, 白蚁对杉木树干2 m以下韧皮部取食面积比例由低往高为4 : 3 : 2 : 1, 对米槠1 m以下高度部位的取食面积比为99 : 1。此外, 白蚁对次生林地表覆盖的凋落枝和凋落叶的平均取食面积分别为51.7%和46.1%, 而人工林对应均值分别为17.5%和29.4%, 均表现为次生林高于人工林。这些结果表明白蚁对生物多样性较高的次生林危害小于杉木人工林, 且在人工林中可见危害主要体现在白蚁对韧皮部的取食, 在次生林主要体现在白蚁对凋落物残体的分解作用, 这为区域森林经营管理提供理论支撑。

为了解燕山地区访花昆虫的群落结构及与其生境类型、干扰程度、海拔之间的关系, 本文采用样线法和灯诱法于2019年、2020年每年的7-8月对该地区湿地、森林、灌丛、草地、农田5种生境, 不同海拔梯度(0-1,200 m)的访花昆虫进行了采集。共采集访花昆虫1,306头, 隶属7目44科153种, 其中鳞翅目昆虫物种数最多, 半翅目昆虫个体数最多。灌丛生境的访花昆虫多样性最高。在中低海拔200-400 m段, Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数和Simpson优势度指数均最高。双变量回归结果表明, Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数分别与最暖季降水量和年降水量显著正相关(P < 0.05)。冗余分析(redundancy analysis)结果表明, 环境因子显著影响访花昆虫多样性, 但不同测度之间存在一定差异。温度和湿度均与Pielou均匀度指数呈正相关, 与Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数和Simpson优势度指数呈负相关; 弱干扰和中干扰程度对访花昆虫多样性影响最小, 科学管理农牧活动是保护访花昆虫多样性的关键。

群落β多样性格局的形成与维持机制一直是群落生态学研究的热点与核心。然而, 与陆生生态系统相比, 海洋生态系统尤其是海洋底栖生态系统中生物群落β多样性的研究明显滞后。本研究从分类(即物种组成)和功能(即性状组成)两个方面出发, 应用Mantel分析和基于矩阵的多元回归(multiple regression on distance matrices, MRM)分析, 探究了莱州湾东岸潮下带大型底栖动物群落β多样性及其周转(turnover)和嵌套(nestedness)组分与环境因子和空间距离的关系, 揭示了环境过滤和扩散限制两种生态学过程对其群落构建机制的影响。结果显示: (1)莱州湾东岸潮下带大型底栖动物群落的分类与功能性状β多样性均维持在较高水平且均以周转组分占主导, 表明研究区域大型底栖动物群落在物种和功能性状组成上差异较大, 而这种差异大部分来自物种或功能性状在空间或群落间的更替; (2)空间地理距离对大型底栖动物群落分类与功能性状β多样性及其组分无显著影响(Mantel检验, P > 0.05), 表明扩散限制对莱州湾东岸潮下带大型底栖动物群落的影响有限; (3) MRM分析表明, 沉积物总有机质(total organic matter, TOM)和粉砂含量显著影响大型底栖动物群落分类β多样性, 而TOM则显著影响功能性状β多样性。上述结果表明, 环境过滤是驱动莱州湾东岸潮下带大型底栖动物群落构建机制的首要因素。本研究阐明了莱州湾东岸潮下带大型底栖动物群落构建机制, 同时也为理解我国其他海域大型底栖动物群落的形成与维持机制提供了参考。

评估极端干旱对温带荒漠土壤真菌群落的影响有助于进一步认识干旱导致的区域荒漠化特征。本研究利用在古尔班通古特沙漠建立的干旱三年和干旱十年样地, 分析了长期极端干旱对温带荒漠土壤真菌群落和生态网络的影响。结果显示, 干旱三年与干旱十年处理对总真菌和丰富真菌的Chao1和Shannon多样性指数均无显著性影响, 而对稀有真菌的Shannon多样性指数有显著促进作用; 干旱三年和干旱十年处理显著影响总真菌、丰富和稀有真菌的群落组成, 且极端干旱对稀有真菌群落变异的影响(ANOSIM, R = 0.378-0.595, P < 0.01)大于对丰富真菌的影响(ANOSIM, R = 0.282-0.555, P < 0.01), 表明丰富真菌具有更强的干旱抵抗力; 另外, 极端干旱显著降低了总真菌、丰富和稀有真菌的β多样性, 表明极端干旱具有生态过滤作用。分子生态网络结果显示, 干旱三年与干旱十年处理降低了荒漠土壤真菌群落网络复杂性, 表明极端干旱减弱了真菌物种间的相互作用; 相比稀有真菌, 丰富真菌具有更高的节点拓扑参数(P < 0.05), 表明丰富真菌对维持极端干旱下的真菌物种间相互作用的重要性。综上所述, 极端干旱显著改变了荒漠表层土壤真菌群落组成, 减弱了真菌物种间的相互作用; 稀有真菌敏感响应极端干旱, 有利于减缓荒漠土壤真菌群落响应的滞后性; 丰富真菌作为网络的核心菌群, 对维持极端干旱下的真菌群落稳定性以及物种间的相互作用很关键。

截至2021年底, 中国共记载591种两栖类(不包括外来入侵种), 是世界上两栖类物种数最多的国家之一。物种特征影响和决定了物种在环境中的生存能力, 在进化生物学、生态学和保护生物学研究中具有重要作用。目前, 中国两栖类在线数据库(https://www.amphibiachina.org)已经整理了我国两栖类的形态特征、生物学信息和地理分布等部分物种特征, 但仍缺乏一个完整的、可自由检索的数据集。通过系统查阅文献和数据检索, 本文收集整理了中国全部591种本土两栖类的22个特征数据, 包括物种发现时间(最早发现和描述新物种文章的发表时间)、模式产地、中国受威胁等级、全球受威胁等级、致危因子、是否中国特有种、是否岛屿特有种、雄性体长、雌性体长、窝卵数、卵径、产卵地点、幼体主要生境、成体微生境、活动模式、生殖周期、繁殖时间、是否有亲本照顾、受精方式、海拔范围、分布地区、分布省份数。除了物种发现时间、是否岛屿特有种、分布地区、分布省份数外, 其余特征数据都有不同程度的缺失, 数据完整度为27.92%-100%, 平均完整度为71.72%, 标准差为24%。本数据集是目前我国两栖类最新和最全的物种特征数据库, 希望可以为我国两栖类生态学、保护生物学、生物地理学等研究提供数据支持。

都江堰地区位于生物多样性热点地区, 具有丰富的鸟类多样性, 但迄今仍缺乏全面的鸟类物种名录。本研究于2016年5月至2019年8月, 在都江堰地区采用固定样线法开展了鸟类多样性调查, 结合历史文献共记录该地区鸟类17目61科311种。其中留鸟184种(59.2%), 夏候鸟68种(21.9%), 冬候鸟35种(11.3%), 旅鸟24种(7.7%); 繁殖鸟类252种(81.0%); 雀形目鸟类212种(68.2%); 国家I级重点保护鸟类9种(2.9%), 国家II级重点保护鸟类50种(16.1%), 中国特有鸟类15种(4.8%)。研究发现, 常绿-落叶阔叶混交林及灌丛中的鸟类物种最多, 而常绿针叶林和竹林中的鸟类物种最少。都江堰地区鸟类群落丰富度的峰值出现在1,580-1,890 m海拔段, 在1,890-2,200 m海拔段最低, 呈现出单峰分布格局。作为生物多样性热点地区和旅游热点地区, 都江堰今后应避免发展大规模单一的人工经济林, 以更好地维系该地区丰富的鸟类多样性, 并加强对该地区生物多样性的监测、研究和保护。

鞘翅目昆虫是陆地上最大的生物类群, 具有极为丰富的物种多样性和形态多样性, 在陆地生态系统中发挥着重要作用, 与人类社会生产密不可分。定期对世界鞘翅目新分类单元进行汇总整理, 有助于更好地了解鞘翅目多样性的发展动态, 从而促进对生态系统结构与功能的了解以及鞘翅目昆虫资源的开发与保护。本文对2020年发表的世界鞘翅目分类学文献进行了系统地整理与分析。结果表明, 2020年共发表世界鞘翅目新分类单元3,228个(含化石种类), 包括1个新科5个新亚科13个新族218个新属18个新亚属2,973个新种; 提出了1,319个新组合610个新异名49个降级的分类单元及61个升级的分类单元。重点研究的类群包括隐翅虫科(Staphylinidae)、步甲科(Carabidae)、象甲科(Curculionidae)、天牛科(Cerambycidae)等。世界鞘翅目昆虫新物种模式标本产地涉及118个国家和地区, 大部分新物种分布于中国、巴西、墨西哥、厄瓜多尔、印度尼西亚、澳大利亚和越南。收录世界鞘翅目昆虫新发表种的论文/专著共995篇/部, 涉及期刊或出版社141个。2020年, 世界鞘翅目分类学取得了显著进展, 但同时也暴露了新种发现速度略慢于1978-2000年的平均速度以及地区和类群研究力度不均衡的问题, 未来仍需加大投入, 探寻更加高效准确的方法, 以期实现对全球生物多样性的全面评估和保护。

为分析中国直翅目正模标本的物种组成、保存地点、随时间的变化趋势以及其空间分布情况, 本文结合世界直翅目分类数据库、《中国昆虫模式标本名录》以及部分物种命名的原始文献的记载, 对采集自中国境内的直翅目正模标本信息进行了统计。结果表明: (1)采自中国的直翅目正模标本共3,070份, 超过全世界的10%, 分属2亚目11总科20科58亚科594属; (2)具有保存地信息的3,044份标本中, 存放于中国的为2,705份, 涉及中国44个科研院所, 其余标本分散保存于其他15个国家; (3)根据每年描述新种数量的变化情况, 物种的发表过程有停滞期、波动增长期和快速增长期3个阶段, 物种描述数量随年份呈现显著上升趋势; (4)不同省份采集到的正模标本数量存在明显差异, 多集中在山地和丘陵地区。我国直翅目正模标本大部分都保存于我国各高校和科研院所, 目前每年我国直翅目仍有不少新种在发表, 物种数还有很大的上升空间, 建议国家加大对传统分类学的支持和对年轻分类学家的培养。

理解物种形成机制是生态和进化领域的重要任务。得益于测序技术的快速发展, 越来越多研究发现分化种群(亚种、物种)间的基因组常呈现异质性分化景观, 存在分化基因组岛, 这被认为是基因流存在下的歧化选择引起的, 支持基因流存在下的成种假说。然而, 基因渐渗、祖先多态性的差异分选、连锁选择等其他进化过程也可导致分化基因组岛的形成。现有实证研究在解析分化基因组岛的形成机制时, 往往忽略了上述其他进化过程的作用。为此, 本文在辨析分化基因组岛相关概念的基础上, 总结了利用种群基因组数据鉴定分化基因组岛的方法, 对比了不同进化过程形成分化基因组岛的特征, 指出在区分不同机制时联用基因渐渗程度、绝对分化指数(d_XY)、相对节点深度(RND)、重组率等多个指标的必要性, 归纳了物种形成过程中分化基因组岛形成机制解析的研究思路, 并对未来在生殖隔离机制上的深入探索以及实证研究的整合分析等方面进行了展望。

植物中雌雄性别分化是一种进化的性状。雌雄异株在多个开花植物谱系中独立演化, 但各个支系的性染色体状态、性别决定区域与性别决定基因不尽相同。多样的植物性染色体和性别决定系统为研究植物性别相关基因的形成机制、性别决定区域和性染色体进化提供了极好的机会。随着测序技术的进步和分析方法的提高, 近年来越来越多物种性别决定的相关分子机制得到解析, 并将理论成果应用于提升经济效益与城市环境等实际问题中。本文将从目前的研究现状和方法, 性别决定单、双基因模型的建立, 植物性染色体进化过程等方面进行总结, 对未来植物性别决定的研究提出四点建议: (1)研究方向逐步从基因研究扩展到调控途径研究; (2)从单一物种转向相关科属比较研究; (3)改进现有性别决定基因模型或探索新模型和性别模式物种; (4)加强性别鉴定技术在实际生产中的研发工作。同时探讨性别决定理论研究未来在农业生产、园艺绿化种植中幼苗性别鉴别筛选等方面的应用前景。

天南星科植物具有特殊的佛焰苞花序及多样化的传粉策略, 是研究被子植物花的分化与动植物之间进化生态学联系的理想材料。本文简述了天南星科不同类型的花序结构及其传粉适应意义, 总结了天南星科传粉策略的基本类型与演化历史。天南星科的苞片结构主要包括原始型、外展平面型、直立宽佛焰苞型和直立狭佛焰苞4种类型, 呈现出从简单的片状与外展平面状结构向复杂的立体包裹状的佛焰苞结构演化的趋势。肉穗花序可分为两性花花序、单性花雌雄同序和单性花雌雄异序3种类型, 演化路线为两性花花序→单性花雌雄同序→单性花雌雄异序。天南星科的传粉者主要有鞘翅目、双翅目、膜翅目昆虫, 表现出5种主要传粉策略: 食物报酬型互利传粉、气味吸引型欺骗性传粉、交配场所型互利传粉、产卵场所型互利传粉和致死陷阱型欺骗性传粉。天南星科植物通过花序的形状、颜色、产热以及花部挥发物来吸引传粉者, 其中最主要的挥发物有二甲基硫化物、甲基吲哚化合物、萜类和苯类化合物, 模拟食物或产卵场所信号吸引鞘翅目甲虫和双翅目昆虫为其传粉。天南星科植物的佛焰苞被认为是促进该科物种分化的一个重要结构, 但该性状的演化历史及其与传粉系统分化之间的内在联系尚不明确。利用现代分子生物学技术以及模型模拟等手段, 结合生理生态学方法深入探究传粉事件与天南星科植物的花多样性以及物种分化之间的联系, 有望提升关于植物-传粉者互作与植物的花多样性分化之间关系的认识, 并丰富对被子植物多样性演化相关研究的理解。

随着城市化进程的推进, 各类人造设施, 尤其是建筑物及建筑物上的玻璃, 已经成为鸟类生存的重要威胁。有些建筑物及其上的玻璃拥有透明和反光的特性, 这样的特性令鸟类无法辨认出玻璃的存在, 导致在飞行途中与玻璃相撞致死, 或致伤、致残。这样的现象被称为鸟撞建筑或鸟撞建筑玻璃, 简称鸟撞。在北美, 针对鸟撞现象的研究较多。在美国, 鸟撞每年造成3-10亿只鸟死亡, 是人类活动直接造成的鸟类死亡中最突出的原因之一。然而, 目前中国对于鸟撞的研究和关注还非常有限。随着中国对城市生态学和城市生物多样性的重视, 鸟撞现象也应进入到生物多样性研究与保护的视野中。为了让该议题被更多人所了解, 本综述总结和介绍了鸟撞现象, 包括影响鸟撞发生的因素、预防鸟撞措施的进展和鸟撞调查的方法概述。此外, 本文以案例形式介绍了国内首个系统性鸟撞建筑的调查, 并阐释了该类调查的可行性与必要性。基于过往研究, 本文最后提出了针对未来鸟撞建筑研究方向的建议: (1)对中国鸟撞建筑现象进行整体评估; (2)建立系统性调查方法和鸟撞数据收集的系统; (3)进一步探究鸟撞机理; (4)促进和改变公众意识、影响城市规划与建筑革新。

生态系统完整性保护是国家公园的重要管理目标, 但学术上的完整性如何体现为管理上的完整性需要基于科学概念进行体制设计。从管理层面体现生态系统完整性需要突破原有的属地化要素管理模式, 把国家公园作为国土空间用途管制的独立单元, 将“山水林田湖草”统筹起来一体化管理, 但这种管理往往因为不同行政区不同的“权、钱”相关制度引发的激励不相容而难以实现, 尤其在国家公园跨省的情况下。可以首先实现跨省国家公园不同省的管理机构“权、钱”相关制度统一, 再构建协调机制或组建类似资产管理的协调机构, 以实现激励相容。在这样的体制机制下, 今后的国家公园划界也易于突破省界藩篱, 更好体现科学概念上的完整性。

滇西北丽江-宁蒗北纬27°的金沙江干热河谷具有大面积的原生性萨王纳植被, 是云南最北的连片分布的萨王纳植被类型, 被认为是世界萨王纳植被的干热河谷残存者, 也是我国一类珍稀濒危的植被。它包含特有单种属菊科乔木栌菊木(Nouelia insignis)群落, 在沟箐和局部地段, 还存在典型热带季雨林树种白头树(Garuga forrestii)占优势的群落, 这些情况非常罕见。该地区植物区系特殊, 生物多样性丰富, 生态系统完整, 在科学研究和自然保护上具有重要价值, 符合建立自然保护地的条件, 建议设立为保护金沙江干热河谷萨王纳植被的自然保护地(区)。