阐明栽培作物的起源驯化历史, 深入解析作物驯化改良的过程对于理解人类文明的进程至关重要。欧菱(Trapa natans)隶属于千屈菜科, 为一年生水生浮叶草本, 其果实俗称菱角, 是我国传统的水生蔬菜作物。然而, 相较于主粮作物, 我们对栽培欧菱种质资源的遗传多样性和起源驯化历史仍知之甚少。本研究基于31份不同品种(系)的二倍体栽培欧菱和23份二倍体野生欧菱的全基因组重测序(resequencing)数据, 利用群体基因组学分析方法, 对栽培欧菱的遗传多样性和我国特有的栽培品种‘南湖菱’的起源驯化历史进行研究。群体遗传结构与遗传分化的结果表明, 野生欧菱和栽培欧菱分属不同的基因池, 栽培欧菱起源于长江流域的二倍体野生欧菱。栽培欧菱遗传多样性水平整体低于野生欧菱(0.68 × 10⁻³ vs. 1.35 × 10⁻³), 有效群体大小相比野生欧菱也急剧收缩(~4,000 vs. ~7,700), 表明栽培欧菱经历了驯化瓶颈作用。栽培欧菱中, ‘南湖菱’的遗传多样性水平最低, 连锁不平衡的衰减速度最慢, 可能与其驯化程度高、选择强度大有关。基于FASTSIMCOAL2溯祖模拟的群体动态历史结果表明, ‘南湖菱’、‘乌菱’与其他栽培欧菱均发生了基因交流事件, ‘南湖菱’驯化发生在距今大约669年前, 这与明代文学记载信息相吻合。综上所述, 本研究通过探讨栽培欧菱的遗传多样性和‘南湖菱’的驯化历史, 对深入理解栽培欧菱驯化起源过程及其遗传演化特征具有重要意义。

野化训练是朱鹮(Nipponia nippon)再引入工程的重要环节, 有效的行为训练在一定程度上决定了放飞个体能否在野外成功存活与繁殖。目前对野化训练朱鹮个体的行为尚缺乏深入系统的研究和定量化指标, 难以对个体状态和野化训练效果进行科学评估。因此, 有必要构建并完善朱鹮的行为谱(ethogram)和PAE编码系统(posture-act-environment coding system), 探究PAE编码行为谱的实际应用途径, 为野化训练朱鹮的行为监测和行为生态学研究奠定基础。本研究基于2009年12月至2011年1月的观察结果, 于2023年6-9月采用目标动物取样和瞬时扫描取样法对江苏盐城、采用瞬时扫描取样法对陕西洋县朱鹮生态园野化训练大网笼内朱鹮的行为进行观察记录, 完善了朱鹮非繁殖期的描述性行为谱和PAE编码行为谱。共辨识并定义朱鹮非繁殖期的行为19类112种, 包括个体行为12类74种、互动行为2类19种、社群行为2类7种和异常行为3类12种。共编码朱鹮非繁殖期的姿势(P码) 9种、动作(A码) 19类112种、环境(E码) 13种。本研究基于行为PAE编码计算盐城和洋县野化训练朱鹮的行为多样性并探究取样方法对行为多样性的影响, 验证了PAE编码系统用于简化行为记录和定量化分析的可行性, 为动物行为观察记录方法的选择提供了一个案例。此外, 研究结果表明不同地点动物行为模式的不确定性或可变性(即行为多样性)可间接反映野化训练动物的环境条件差异, 为圈养动物的健康监测、繁育个体筛选提供了“行为字典”和基于行为的评估方法, 也为濒危野生动物野化放归前的个体评估和野化训练成效评价提供了科学依据。

为了明确祁连山北麓中段不同类型草地中蝗虫的物种与分布格局, 以及蝗虫物种多样性与环境因子的关系, 本文于2021-2023年每年的6-8月, 在祁连山北麓中段各县市的不同类型草地上, 采用网捕法采集蝗虫, 同时调查草地植被组成, 并利用ArcGIS提取环境数据。本次调查共捕获蝗虫6,176头, 隶属9科28属48种, 包括一新记录种。山地草原蝗虫物种数最多, 温性荒漠和温性荒漠化草原次之, 高寒荒漠最少; 不同类型草地中的蝗虫优势种类各不相同。除高寒荒漠、沼泽草甸和低平地草甸外, 宽须蚁蝗(Myrmeleotettix palpalis)广泛分布于祁连山北麓中段其他类型草地, 而大垫尖翅蝗(Epacromius coerulipes)、无齿稻蝗(Oxya adentata)、条纹异爪蝗(Euchorthippus vittatus)等仅分布于沼泽草甸和低平地草甸, 长足褶蜢(Ptygomastax longifemora)仅分布于高寒荒漠。高寒草甸与高寒灌丛草甸以及山地草原与山地草甸的蝗虫群落均为极相似, 山地草甸与高寒草甸、温性草原化荒漠与温性荒漠化草原以及温性荒漠与温性草原化荒漠的蝗虫群落表现为中等相似。山地草甸和温性草原化荒漠的蝗虫Shannon-Wiener多样性指数显著高于其他类型草地; 温性荒漠、温性草原化荒漠和山地草甸的蝗虫Simpson优势度指数显著高于其他类型草地; Pielou均匀度指数以高寒荒漠最高, Margalef丰富度指数以山地草原、山地草甸和高寒灌丛草甸最高。沼泽草甸、山地草甸、高寒草甸和高寒灌丛草甸的植被盖度显著高于其他类型草地, 高寒草甸的植被Shannon- Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Margalef丰富度指数均最高, 温性草原化荒漠最低; Pielou均匀度指数以高寒灌丛草甸最高, 高寒荒漠最低。在区域尺度上, 气候对蝗虫物种多样性及分布的影响最大, 土壤和植被的影响较小。祁连山北麓复杂多样的地形地貌和草地生境造就了蝗虫物种组成的多样性及其分布的异质性, 每种蝗虫各有其适宜的草地生境和生态幅。

为阐明关帝山杨桦混交林土壤动物沿海拔梯度的群落变化及环境因子对其多样性特征的影响, 本研究以关帝山杨桦混交林为调查对象, 设置了4个海拔梯度(1,600 m、1,800 m、2,000 m、2,200 m)的实验样地, 于2022-2023年的5月、7月、10月对林下不同土层土壤动物进行调查。采用单因素方差分析方法分析不同海拔杨桦混交林土壤动物群落结构和多样性指数的差异特征, 用Jaccard相似性系数和Cody指数比较土壤动物群落的相似性, 并利用冗余分析明确影响土壤动物多样性特征的环境因素。结果表明: 在关帝山不同海拔杨桦混交林样地中共捕获土壤动物127类24,434头, 群落组成在海拔梯度上分化特征差异明显, 其α多样性指数除Simpson优势度指数外, 均存在显著差异(P < 0.05), 相似性系数在相邻两个海拔间表现为极相似, 物种丰富度相似性较高; 土壤动物的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数均随土层深度的加深逐渐降低, 呈现出明显的表聚性特征; 季节动态上, 多样性、丰富度以及均匀度指数均表现为夏季最高; 此外, 冗余分析结果综合表明温度、湿度和pH值是影响不同海拔土壤动物多样性特征的主要环境因子。本研究结果可为关帝山土壤动物多样性的监测和保护提供理论依据。

细鞘丝藻类蓝藻(Leptolyngbya-like cyanobacteria)是干旱生态系统生物结皮中的常见藻种, 其形态特征差别细微, 仅依靠形态特征难以在物种水平对其进行准确分类。本文利用形态特征、16S rRNA谱系分析和ITS (internal transcribed spacer)二级结构相结合的多相分析方法, 系统研究了古尔班通古特沙漠和毛乌素沙地生物土壤结皮中分离纯化出的6株细丝状蓝藻。结果表明, 6株实验藻株隶属2目3科4属4种, 包括细鞘丝藻目细鞘丝藻科细鞘丝藻属(Leptolyngbya)的鲍氏细鞘丝藻(L. boryana)、粘鞘藻属(Myxacorys)的加利福尼亚粘鞘藻(M. californica)和须鞘藻科须鞘藻属(Trichocoleus)的沙生须鞘藻(T. desertorum), 以及细点丝藻目细点丝藻科细点丝藻属(Oculatella)的细长细点丝藻(O. coburniia)。其中细点丝藻目为中国新记录目, 须鞘藻科和细点丝藻科为中国新记录科, 粘鞘藻属、须鞘藻属和细点丝藻属为中国新记录属; 沙生须鞘藻、加利福尼亚粘鞘藻和细长细点丝藻是中国新记录种。该研究结果丰富了对荒漠生物结皮蓝藻多样性的认识。

土壤细菌在维持森林生态系统功能和土壤养分循环中发挥着重要作用。火地塘林区是秦岭南坡中具有代表性的林区, 但其针叶林土壤细菌群落的海拔分布格局仍不明晰。本研究采集了不同海拔高度的两种典型针叶林(铁杉(Tsuga chinensis)林、华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林)的土样, 对其理化性质进行测定, 采用16S rRNA扩增子测序对不同海拔下针叶林土壤细菌群落特征进行研究, 并采用典范对应分析和相关性分析探明影响土壤细菌群落组成的驱动因素。结果表明, 不同海拔针叶林土壤细菌群落的α多样性无显著差异, 但β多样性发生了显著变化。优势细菌门为变形菌门、酸杆菌门和放线菌门, 占比66.02%-73.78%; 属水平上, 不同海拔的细菌群落组成差异较大。线性判别分析表明, 高海拔针叶林土壤富集的特征微生物大多归属于变形菌门, 氮循环相关功能相对富集; 低海拔和中海拔富集的特征微生物大多归属于酸杆菌门, 碳循环相关功能相对富集。海拔、土壤pH值、全钾(TK)和碳氮比(C/N)与细菌群落结构相关。其中, 变形菌门与海拔和C/N呈正相关; 酸杆菌门与海拔和C/N呈负相关; 放线菌门与土壤pH值呈负相关, 与TK呈正相关。综上所述, 秦岭火地塘针叶林土壤细菌群落组成和结构随着海拔梯度发生了明显变化, 土壤理化性质和海拔高度共同影响了土壤细菌群落组成及其功能。本研究有助于深入理解秦岭火地塘针叶林土壤细菌群落组成的变化和驱动机制, 为秦岭针叶林保护和生态修复提供理论依据。

外生菌根(ectomycorrhizal, EcM)树种是温带森林植物群落的优势树种, 是驱动包括土壤氮素周转在内的生态系统功能的主要植物类群; EcM树种在群落中的占比往往会影响植物多样性与生态系统功能的关系, 但其生物学驱动机制尚不清楚。本项研究依托东灵山暖温带落叶阔叶林动态监测样地, 通过分析土壤无机氮(NH₄⁺-N和NO₃^‒-N)含量、净氮矿化速率(R_m)和硝化速率(R_n), 以及氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的绝对生物量, 探索树种多样性和EcM树种比例以及其他生物、非生物因素对不同海拔和土层深度氮素周转及其有效性的影响。结果表明: (1)相比于树种多样性, EcM树种比例对土壤氮素周转及其有效性的影响更为强烈且表现出生境依赖性, 即在低海拔缓坡、中海拔陡坡, 尤其是中海拔陡坡, 土壤R_m、R_n以及NH₄⁺-N和NO₃^‒-N的含量随着EcM树种比例增加而显著降低。此外, 在低海拔缓坡土壤NH₄⁺-N含量随着树种多样性的增加而显著降低, 而R_n则显著增加; (2)相对于表土层, EcM树种比例更强烈地限制亚表土层和深层土壤的无机氮含量, 即NH₄⁺-N和NO₃^‒-N含量均随着EcM树种比例增加而显著降低; (3)土壤R_m、R_n以及NH₄⁺-N和NO₃^‒-N含量与EcM树种、树种多样性、土壤含水量、AOA及AOB表现出较强的相关性。多元线性回归结果表明, 土壤含水量、AOA和AOB对土壤R_m、R_n以及NH₄⁺-N和NO₃^‒-N含量的变差具有较高的解释量。综上所述, 暖温带森林生态系统EcM树种和树种多样性对土壤氮素周转及其有效性的影响表现出较强的生境和土层差异, 这些结果有助于提升暖温带森林树种多样性、菌根树种类群与生态系统功能关系的理论认知, 对于温带森林生物多样性保护、可持续管理方面具有重要的科学意义。

全民公益性作为中国国家公园体制建设的三大理念之一, 相关研究以理论和定性分析为主, 较少有实证研究和定量评价, 为保护实践提供的科学依据有限。本研究基于“全民共有-全民共建-全民共享”三维框架, 构建了国家公园全民公益性评价指标体系。基于利益相关者感知视角, 通过问卷调查、线性判别分析、分层回归分析等方法, 对大熊猫国家公园的全民公益性水平进行了定量评价。结果表明: (1)大熊猫国家公园的全民公益性评价较为积极, 其感知程度由高到低为: 全民共有 > 全民共享 > 全民共建; (2)各类利益相关者对全民公益性的评价存在显著差异, 其中管理局和地方政府最为积极, 当地社区最为消极, 地方企业、专家学者和访客较为中立。研究指出, 全民公益性的基层实践需要重点关注当地社区, 全面推广社区共管, 并完善生态补偿机制, 以促进社区参与共建和利益共享。此外, 应促进利益相关者的沟通交流、优化各类主体参与的方式和途径。研究旨在丰富全民公益性的理论内涵, 提出定量测度全民公益性水平的有效方法, 为优化国家公园公众参与机制提供科学依据。

随着人工智能技术的发展, 大语言模型(large language models, LLMs)已开始在生物多样性研究中发挥重要作用。LLMs的深度学习和自然语言处理技术, 结合人类反馈的强化学习(human feedback reinforced learning, RLHF)和近端策略优化(proximal policy optimization, PPO), 提供了处理和分析生物多样性大数据的新途径。本文以Kimi Chat为例探讨了LLMs在探索生物多样性研究问题、文献回顾、设计假设、数据整理与分析及论文写作中的应用。(1) LLMs可以快速处理大量的科学文献, 帮助研究人员提炼关键信息, 迅速了解特定领域的研究动态。(2) LLMs还可以协助研究人员提出研究假设和设计实验方案, 从而提供丰富的科研灵感, 拓宽研究思路, 提高科研初始阶段的效率。(3)在研究设计方面, LLMs能够提供关于数据收集方法、实验设计和统计分析的建议, 确保研究设计的科学性和逻辑性。(4) LLMs在科学写作过程中可以帮助研究人员起草科学论文, 还能提供修改和润色建议, 提高论文的质量和可读性, 优化研究成果的表达。本文也讨论了使用LLMs时遇到的挑战与限制, 如专业判断、研究方法的同质化、数据和结果的准确性和伦理问题, 并提出了未来融合这种技术与传统生物多样性研究方法的策略。通过实例分析, 本文还展示了LLMs如何助力生物多样性和生态科学研究, 从而推动科学发现和生态保护策略的发展。

生物多样性研究的基础是准确地描述现有物种并清楚地统计物种数量。为了全面了解河北省苔藓植物多样性的研究现状, 本文基于课题组多年来的研究成果, 结合相关文献, 整理出河北省苔藓植物最新名录, 并对苔藓植物物种组成、区系特征、动态变化以及受威胁情况等进行了初步分析。到目前为止, 河北省苔藓植物有76科190属544种。其中, 藓类植物51科152属468种; 苔类植物24科37属75种; 角苔类植物1科1属1种。≥ 15种的优势科有8科, ≥ 10种的优势属有12属。河北省苔藓植物区系表现出温带成分比例高于热带成分, 北温带成分占优势的特点。中国特有种共计33种, 濒危(EN) 4种, 易危(VU) 5种。与《河北高等植物名录》相比, 本名录新增补苔藓植物10科34属162种, 移除了9种, 修订了86个物种学名。提灯藓科、丛藓科、青藓属(Brachythecium)、真藓属(Bryum)等科属代表了新增补苔藓植物的主要类群。河北省苔藓植物物种多样性较为丰富, 其调查呈现出区域不均衡性; 今后应重视秦皇岛、唐山、邯郸等苔藓植物调查薄弱地区的工作, 并加强名录修订。另外, 在全球气候变化的大背景下, 要及时关注苔藓植物的动态变化, 以期为河北省苔藓植物物种多样性研究及保护提供科学依据。

蜥蜴消化道吸虫隶属于扁形动物门吸虫纲, 主要寄生于其肝脏、胆囊、胆管、胃肠道等, 严重感染会导致蜥蜴消化道吸虫病发生。为了全面掌握蜥蜴消化道吸虫的种类及地理分布, 本文参照《中国吸虫学》的分类系统, 收集1919-2023年以来的蜥蜴消化道吸虫研究资料, 并结合最新研究结果, 系统整理其分类地位、拉丁文学名和中文学名、宿主的拉丁文学名和中文学名、寄生部位、分布地区, 形成世界蜥蜴消化道吸虫初步名录。结果表明: 本文共记录世界范围内的蜥蜴消化道吸虫2目25科52属124种, 以前口目的斜睾科和双腔科为主。亚洲和美洲消化道吸虫种类分布最多, 其中亚洲印度记录的虫种最多, 其次是南美洲的巴西。鬣蜥科及其飞蜥亚科, 避役科的避役属(Chamaeleo)感染吸虫种类最多。在初步名录的基础上, 本文讨论了名录的组成特点, 对争议分类阶元进行了分析, 表明世界蜥蜴消化道吸虫今后需开展针对性相关研究和调查, 以期为蜥蜴保护、寄生虫生态学、公共安全提供基础资料。

由于热带雨林的恶劣环境和野外测量工作的复杂性, 获取详细的植物叶片光合生理数据极具挑战。鉴于此, 本研究团队于2023年9-11月在海南保亭七仙岭温泉国家森林公园热带雨林天然林内, 使用便携式光合测量仪等设备对48种热带雨林优势物种进行观测, 并生成了1个数据集。该数据集由5部分组成: (1)物种名录文件1个; (2)光合荧光气体交换原始数据文件3个, 共计5,328条; (3)叶功能性状和环境数据文件1个, 共计144条; (4)响应曲线拟合结果文件3个, 共计432条; (5)物种鉴定图。该数据集为相关科研人员提供了宝贵的一手资料, 可为进一步研究热带植物光合生理特征、生态适应策略及其对环境变化的响应机制提供基础数据。

本文提供了2021年7月7日至10月7日从中国宁夏贺兰山采集的甲虫标本信息数据集。通过3种被动式采集方法来获得样本, 即飞行阻隔器法(flight interception trap, FIT)、马氏网法(Malaise trap, MT)和罐诱法(pitfall trap, PT)。数据集共涉及20个采样点, 每个采样点布设1个FIT、1个MT和10个PT。共收集到9,984头甲虫样本, 经鉴定分属30科191种。本数据集包括: (1)采样点的816张甲虫集体照原图; (2)标注了形态种编号的甲虫标本集体照; (3)甲虫标本数量统计表; (4)形态种鉴定图; (5)采集样点的经纬度和海拔数据的信息表; (6)样本收集的时间表及样点的野外照片。该数据集为甲虫的采集提供了有效可行的方法, 同时也对贺兰山甲虫多样性进行了评估, 从而丰富了相关研究。

追踪生物种群在实验室条件下发生的进化, 这种研究途径称为实验进化。不同于大多数“回溯式”的进化研究, 实验进化是一种“前瞻式”的研究途径。这种方法的使用可以追溯到达尔文时代。最近几十年来这一研究手段被用于对现代进化综合理论的若干关键假说进行检验。实验进化的研究材料可以是真实生物种群, 也可以是数字生命形式; 使用真实生物开展的进化实验可以在实验室或野外环境中进行。微生物具有生长繁殖快、易保存等特征, 成为实验进化的主要研究对象。微生物实验进化已经被用于研究包括适应性进化的动态、种群分化规律、种间协同进化模式甚至多细胞生命形式的起源等问题。同时在解决进化的确定性和偶然性、预测全球变化背景下的进化过程等方面有明显的优势。实验进化这一研究方法也有一定的局限性, 特别是其无法完全模拟自然界中的种群及其进化环境。但该方法在未来的科学研究、工业生产和课堂教学中将扮演越来越重要的角色。

《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)植物委员会第27次会议(PC27)于2024年7月8‒13日在瑞士日内瓦召开, 来自全球46个缔约方和30个观察员组织的190名代表出席会议。本次会议共有42项议题, 讨论了即将向CITES第二十次缔约方大会(CoP20)提交讨论的决议、决定和其他事项执行进展情况。PC27反映了各方为确保野生植物可持续国际贸易作出的一致努力, 促进了各方在CITES科学和技术问题上的国际合作和能力建设, 也呈现出CITES与《生物多样性公约》加强协同合作, 不断拓展其职责范围, 以及科学性逐渐减弱等特点。为更加有效地履行CITES, 我国应夯实濒危物种履约科学基础, 提升非致危性判定研究水平, 建立履约人才队伍, 推动野生植物科学保护和可持续利用。