确定溪流鱼类多样性的时空分布格局可为鱼类多样性保护与管理提供科学基础。尽管溪流鱼类分类群多样性的纵向梯度格局已有大量报道, 但以鱼类生物学特征为基础的功能多样性研究较少。本文基于2009-2010年4个季度对青弋江1-5级溪流共15个样点的调查数据, 利用形态特征数据和食性构建了鱼类复合功能群, 研究了不同级别溪流间鱼类分类群和功能群组成及多样性的异同, 着重探讨了鱼类分类群和功能群的α和β多样性沿溪流纵向梯度的变化规律。采集到的56种鱼类可分为4个营养功能群和5个运动功能群, 共计14个“营养-运动”复合功能群。双因素交互相似性分析结果显示, 鱼类分类群和功能群组成都随河流级别显著变化, 但季节动态不显著; 双因素方差分析后发现, 鱼类分类群和功能群α、β多样性都随河流级别显著变化, 但受季节影响不显著。经回归分析, 分类群和功能群α多样性与河流级别大小呈显著的线性正相关, 但最大分类群α多样性出现于4级河流, 最大功能群α多样性在4级和5级河流间一致; 分类群和功能群β多样性与河流级别大小呈显著的二项式关系, 呈U型分布。分类群β多样性的空间变化主要取决于物种周转, 而功能群β多样性主要由嵌套所驱动。本研究表明, 沿着“上游-下游”的纵向梯度, 河流鱼类的α和β多样性的空间变化规律不同, 分类群和功能群α多样性的空间格局基本一致, 但分类群(主要是物种周转)和功能群β多样性(主要是功能嵌套)的空间变化过程的驱动机制不同。

土壤动物群落空间异质性及其与环境因子的空间作用关系, 是揭示土壤生态系统格局与过程及生物多样性维持机制的重要基础。作者于2015年生长季节(8月)、寒冷季节(10月)在丰林典型阔叶红松林动态监测样地内, 采用陷阱法调查地表鞘翅目成虫群落, 基于地统计空间分析方法, 揭示步甲科和隐翅虫科群落个体数和物种数及优势种的空间格局, 并分析这些空间格局与土壤含水量和地形因子的空间关联性。两次采样共捕获步甲科成虫26种617只, 隐翅虫科19种222只。8月群落个体数和物种数表现为中等变异, 10月为强变异, 群落组成在两个月间具有显著差异。生长季节(8月)和寒冷季节(10月)步甲科和隐翅虫科群落多表现为中等的空间自相关性, 空间分异由随机性因素和结构性因素共同决定。单个物种的个体数多具有中等的空间异质性特征, 且其空间分异主要由随机性因素和结构性因素共同调控。生长季节群落的个体数、物种数和优势种个体数多形成斑块和孔隙镶嵌分布的空间格局。物种之间及物种与环境因子之间多为复杂的空间关联性, 这些关联性主要受到结构性因素或随机性因素的单一调控。典范对应分析(canonical correspondence analysis, CCA)结果表明, 8月土壤含水量对步甲科和隐翅虫科物种分布影响显著, 10月凹凸度对步甲科分布影响显著, 海拔对隐翅虫科分布具有显著影响。本研究表明地表步甲科和隐翅虫科在生长季节形成明显的空间格局而在寒冷季节空间格局不明显, 为不同尺度地表土壤动物空间异质性和生物多样性维持机制研究提供了理论基础。

保护区是维持生物多样性和生态系统功能的最有效方式, 但其保护成效有待提升, 土地利用变化是重要影响因素之一。本研究以神农架国家级自然保护区为对象, 基于神农架地区近20年的调查研究和数据积累, 通过异速生长模型、生物量方程、抽样加权等方法, 对比分析了土地利用方式转变格局下神农架国家级自然保护区森林生态系统地上、地下、凋落物、粗木质残体、土壤有机碳5个碳库动态, 分析论证了20年间(1990-2010)神农架保护区对森林生态系统碳库的保护成效。研究发现, 林地占神农架保护区总面积的92.76%, 其中针叶林(51.85%)、落叶阔叶林(35.11%)及常绿阔叶林(4.47%)3种森林类型合计占林地面积的98.56%。20年间神农架保护区林地面积增加了0.11%, 灌木林地和耕地面积分别减少了8.85%和6.06%。神农架保护区2010年碳储量为24.24 Tg C (22.57-26.62 Tg C), 土壤有机碳和地上碳合计占全部碳储量的90.68%。常绿阔叶林、落叶阔叶林和针叶林3种森林类型碳储量占神农架保护区碳储量的95%。20年间神农架保护区5个碳库碳储量均有所增加, 共固碳25.04 kt C (21.83-29.57 kt C), 固碳率为1.21 kt C/年(1.09-1.48 kt C/年), 其中地上生物量碳库和土壤有机碳库分别增加14.50 kt C (11.81-18.31 kt C)和6.84 kt C。保护区内总碳库碳密度高于保护区外22.37 t C/ha。研究结果表明, 神农架国家级自然保护区在保护森林固碳能力方面取得了一定的成效。

景观安全格局是一种有效的生物保护途径, 其构建应以生物运动的生态过程为基础。本文基于最小累积阻力模型, 运用效用公式法对景观安全格局中的缓冲区识别方法进行探索, 运用梯度算法对生态廊道(源间联结和辐射道)的识别方法进行了改进。结果表明, 在缓冲边界外的低阻力区且与源有一定距离但适合目标保护物种生存的生境孤岛可作为源的潜在区, 缓冲区边界内的高阻力区且与源距离较近但不适合目标保护物种生存的区域则可划分为生态修复区, 在生态廊道上与高阻力点交叉部分可识别为生态修复关键点。以武陵源风景名胜区为例, 构建了以猕猴(Macaca mulatta)为目标保护物种的景观安全格局, 建立了以4个离散分布的猕猴栖息地为源及其3个潜在区为补充的核心保护区域, 划定了多条辐射道和源间联结以改善栖息地之间的连通性, 并识别出了多个生态修复关键点。本文对景观安全格局中缓冲区和生态廊道的识别方法进行了改进, 在武陵源风景名胜区猕猴保护中的运用也具有生物保护上的实践价值。

前期规划对外来入侵植物野外调查工作的顺利开展至关重要。本文将基于GIS的野外调查规划方法和入侵植物调查技术规范相结合, 利用地图资源丰富、分析功能强大的LocaSpace Viewer和奥维互动地图, 形成有针对性的野外调查规划方案。具体操作流程包括: (1)借助LocaSpace Viewer软件集成的高分辨率遥感数据和地理标注数据选取调查区域; (2)根据调查规范, 通过该软件的空间分析和地理要素编辑功能, 规划调查地理网格、调查点、样地、标准地和样方, 运用KML空间数据格式存储和分享调查规划信息; (3)在外业实施中使用移动版奥维互动地图软件的数据管理和导航功能实现调查规划信息的导入、定位和导航。通过在福建、广西和云南三省开展技术方法的实地应用与对比实验发现, 运用该方案的外业实施能够达到日平均调查6个样点, 采集调查数据80多条, 直线调查距离180 km, 调查点导航精度大于15 m。对比实验表明基于规划调查比未规划调查在时间利用效率上提高1倍, 工作效率得到显著提升。该方案为外来入侵植物的发生和危害等基础性调查工作提供了高效的技术支撑, 为生物多样性野外调查规划提供了参考方案。

环境类型数据是研究生物多样性分布格局、多样性形成与维持机制、物种保育等很多重要生态学问题的基础。近年来, 随着环境监测网络在全球范围内的不断扩张与新监测手段的不断涌现, 区域和全球尺度上的不同类型的环境数据呈爆炸式增长。然而, 这些海量的数据零散地分布在互联网的各个角落, 给生物多样性研究人员了解数据信息、高效选择和利用数据等带来了挑战。面对环境数据来源广、分布零散的现状, 本文从气候、地形地貌土壤与生境异质性、土地覆盖、水文和其他等5个方面对环境数据进行整理, 并且选取其中一些使用频率较高的数据集, 从它们的数据来源、数据结构、数据获取方式、数据精度以及数据使用情况等方面举例介绍。本文共介绍了45个不同类型的数据集, 既包括WorldClim气候数据、HWSD (Harmonized World Soil Database)土壤数据等在生态学中频繁使用的数据集, 也包括气候变化速率、EarthEnv生境异质性数据、全球森林覆盖数据、全球光污染数据等最新发布或较少使用的数据集。另外, 需要指出的是, 这些数据集远不能涵盖目前所能获得并在持续增加的环境类型数据。作者希望本文的不完整总结能够为研究人员高效选择和有效利用这些和其它相似的环境数据提供参考。

阴山山脉是中国天然侧柏(Platycladus orientalis)林分布的西北界, 侧柏林也是阴山山脉最主要的森林群落之一。它具有较好的固坡、保土、涵养水源及改善生境的作用。为了解阴山山脉天然侧柏林种群、群落特征和空间分布规律以更好地为侧柏林的经营提供理论依据, 我们以阴山山脉大青山及乌拉山段天然侧柏林为研究对象, 通过样方调查, 分析了侧柏林的植物区系特征, 并根据群落各层片物种优势度将该区侧柏林划分为6个群丛类型, 分析了各群丛特征及其空间分布的生态序列。结果表明: (1)阴山山脉天然侧柏林群落共出现维管植物96种, 隶属于30科70属, 种的地理成分包括8个类型18个亚型, 其中东古北极分布最多, 其次为东亚分布; (2)从群落结构分析, 发育良好的侧柏群落表现为完整的乔木层和草本层, 灌木盖度普遍偏低, 基本不能成层, 在干扰较为严重的地段甚至消失; (3)各群丛侧柏的径级结构基本呈正态分布, 属于稳定的群落类型, 侧柏的平均株高随胸径的增大整体呈增长型; (4)该区侧柏林受干扰较严重, 加之严酷的生境条件, 建群种侧柏的平均胸径较小且植株分叉较多, 不适合作为用材林, 建议将其作为生态公益林及种源林加以保护利用。

基于文献与标本的研究, 本文重新梳理和考证了中国植物采集先行者钟观光先生的采集历史。钟观光是我国第一个进行大规模植物标本采集的学者, 已知其最早的标本采自1912年(采集于北京), 最晚的是1933年(采集于浙江)。目前能够确定的钟观光采集的馆藏标本计10,228份, 其中大部分保存于北京大学生物系植物标本室(PEY, 4,584份)、中国科学院植物研究所植物标本馆(PE, 2,966份)和北京师范大学生命科学学院植物标本室(BNU, 2,032份), 共计9,582份, 约占钟观光馆藏标本总数的93.7%。英国皇家植物园邱园植物标本馆、爱丁堡植物园标本馆、美国哈佛大学植物标本馆等亦存有少量钟观光采集的标本(16份)。

随着国际社会对生物多样性保护关注度的提升, 生物多样性和生态系统服务情景和模型方法逐渐成为国际进程和条约关注的焦点问题。生物多样性和生态系统服务政府间科学-政策平台(Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services, IPBES)将“生物多样性和生态系统服务情景和模型方法评估”列入2014-2018年工作方案, 作为IPBES首批评估活动之一, 其评估报告及决策者摘要已在IPBES第四次全体会议上获得通过。本文概述了该评估报告的主要内容和结论, 探讨了报告与其他国际进程的关系及其可能对中国的影响。该报告梳理了国际上现有的生物多样性和生态系统服务相关情景和模型方法, 综合分析了它们的优缺点、适用范围和限制条件, 提出了使用过程中应对数据和知识空缺的方法, 为制定、使用及优化情景和模型提供了指导。IPBES的一系列评估报告将引领生物多样性和生态系统服务相关科学领域的发展, 为各国在生物多样性领域进行对话、权衡与博弈, 实现本国利益最大化提供一个高效的平台。中国作为一个发展中的生物多样性大国, 积极参与、发声必然是应对IPBES未来发展的最优方式。

演习林是日本通过农林院校管辖和运行的自然林地与人工林, 兼具科教、生物多样性保护、生态旅游与林木生产等功能。演习林的责、权、利明确, 能够实现长期、稳定的保护与利用, 与自然保护区、国家公园既有区别又相辅相成, 是日本经济协调发展与快速实现生态恢复的一个重要保障。目前, 日本约有30所高等院校拥有演习林, 演习林面积约占日本森林总面积的5‰, 其中东京大学的演习林建立最早、运行与管理机制最为完善。演习林主要有三大功能: 教学实践、科学研究、社会服务。演习林主要负责人是大学教师, 教师既参与科教也参与管理, 实现了教授治校、科教与社会服务的协调发展。当前, 我国正处于生物多样性保护的转型期和国家公园试点建设的关键阶段, 农林类高校或研究所可借鉴日本演习林制度, 主动参与到国家“绿水青山就是金山银山”的绿色发展理念和实践中; 涉及生物学与农林学科的科学工作者应积极承担当地自然保护区、森林公园、国家公园等的建设与管护。政府可以引导和吸纳有着充足研究经费、学术水平较高的农林与生物学类高校(特别是相关学科被列入“世界一流学科”建设行列的高校)在有条件的自然保护区或城市周边开辟高校直辖林地, 实现教学实践、研究与保护、社会服务等共建共存模式, 提升我国高校农林与生物学科研究水平, 促进我国生物多样性的可持续保护和国家公园的高标准建设。