已有大量研究利用功能性状或系统发育来推断群落构建机制, 然而不同过程可能会导致相似的格局。本文基于对甘南高寒草甸植物功能群去除处理后群落恢复过程的跟踪调查, 对比了物种多样性、功能多样性和系统发育多样性的动态变化, 并分析了物种定殖与消失过程对功能多样性和系统发育多样性变化的影响。结果表明: 去除不同数量功能群的群落中: (1)包括物种丰富度(SR)、Shannon-Wiener指数(H°)和Simpson指数(D)在内的传统物种多样性均随时间快速上升并与自然群落趋同, 不同群落的均匀度指数(J)随时间呈增加趋势并趋于相似; 功能多样性(FD)与系统发育多样性(PD)呈现出与物种多样性相似的动态变化趋势, 而平均配对距离(MPD/MPD_a、MFD/MFD_a)则向中等程度聚集。(2)不同群落的功能群和物种组成在短期内均恢复到与自然群落非常相似的程度。(3)物种定殖与消失过程的功能格局是群落恢复过程中趋同效应的主要驱动力。本研究揭示了高寒草甸植物功能群去除停止后群落短期内快速恢复的过程, 说明在小尺度且周边具有大范围未退化草甸的情况下, 无论物种多样性、功能多样性还是系统发育多样性都具有较快的恢复能力, 同时说明了利用群落系统发育多样性格局来推断群落构建机制的局限性。

经过长期破碎化, 荒漠草原原生硬质灰钙土斑块散布在广大沙化土地中, 形成类似“土岛”的土被结构。为揭示土岛生境的群落物种共存机制, 2016年在宁夏盐池县皖记沟村选取大(200-300 m²)、中(约100 m²)、小(约50 m²)土岛各3个开展调查, 采用Jaccard相异系数、物种生态位宽度和生态位重叠度、零模型、Meta分析, 综合计算和分析土岛内部与外部植物群落相似性、物种生态位宽度和生态位重叠、物种共存格局及其影响因子。研究发现, (1)随着破碎化加剧, 土岛内部植物多样性整体呈现下降趋势, 群落优势种从短花针茅(Stipa breviflora)转变为猪毛蒿(Artemisia scoparia)和短花针茅共优种, 土岛内外群落相似性增加。(2)土岛内外绝大多数物种生态位重叠较小, 生态位重叠在土岛内呈集中分布, 而土岛外则呈均匀发散分布。(3)环境过滤为主的生态过程决定了土岛生境群落物种的共存格局, 随着土岛面积减小, 环境因子对群落物种共存的调控强度降低, 关键性环境因子由土壤细砂粒和黏粒转变为粗砂粒, 显著性竞争物种共存格局在小岛出现。综上所述, 土岛生境对于维持草原物种具有重要作用, 环境过滤主导了荒漠草原物种共存格局。随着生境破碎化加剧或土岛面积减小, 物种共存格局及其调控因子发生转变。保护面积在200 m²以上的大土岛对于恢复荒漠草原区草原成分种和其物种多样性机制都十分必要。

物种多样性海拔分布格局及其形成机制的研究是生物地理学和宏观生态学的重要议题之一。本文利用西双版纳植物专著资料, 结合高分辨率的地形和气候等数据, 探讨了面积、边界限制和现代气候对西双版纳野生种子植物物种丰富度及物种密度海拔分布格局的影响。结果表明: (1)物种丰富度呈单峰分布格局, 面积(81.9%)、边界限制(17.5%)和气候(60.0-69.3%)都不同程度地解释了物种丰富度的单峰格局; (2)利用幂函数种-面积关系计算的物种密度沿海拔大致呈减小的分布趋势, 气候的解释率降低为32.6-40.6%, 与边界限制无显著相关关系; (3)利用等面积高度带划分得到的物种密度沿海拔呈单峰变化趋势, 物种密度与边界限制无显著相关性, 但气候对物种密度的解释率为81.6-89.9%。研究结果有助于准确全面地理解物种多样性的海拔分布格局及其成因机制, 为西双版纳生物多样性保护提供理论支撑和实践指导。

探索植物多样性与生产力的关系可为森林经营与管理提供科学基础。本研究以广西4个地区的马尾松(Pinus massoniana)人工林群落为研究对象, 通过计算物种多样性、功能多样性和功能优势值, 运用相关分析、自动线性建模和方差划分等方法, 分析了多样性与生产力的关系。研究发现, 生产力与物种丰富度、Shannon指数、功能丰富度、功能均匀度极显著正相关(P < 0.01), 与物种均匀度、功能多样性、功能离散度、功能团个数、坡向显著正相关(P < 0.05), 与林龄极显著负相关(P < 0.01), 4个功能多样性参数和4个物种多样性参数两两之间皆为显著正相关; 未发现初始生物量制约生产力的提高; 方差划分最优模型中, 功能多样性参数效应、功能优势值效应和林龄效应分别解释生产力方差的56%、43%和33%, 功能多样性参数效应和功能优势值效应重叠部分高达27%; 生态位互补效应主要由功能丰富度和功能均匀度产生, 选择效应主要由生长型优势值产生; 生长型优势值为灌木的样地生产力较高, 次优种或过渡种对生态系统功能也有重要作用。以生产力为响应变量的自动线性建模最佳子集包括重要性由大到小的5个因素: 林龄、生长型优势值、功能丰富度、功能均匀度、功能团个数。建议维护森林功能多样性, 加强林下叶层植物保护, 用好功能重要的物种, 通过林下叶层的补偿性光合作用和生长竞争, 有效地提高生产力和生物多样性。

物种多样性的地理分布格局及其机制是宏生态学和生物地理学的核心问题之一。区域尺度与局域尺度的影响因素, 如温度、降水、海拔变化、生境过滤、捕食、竞争与互惠等, 共同影响昆虫物种多样性的分布格局。然而, 迄今为止少有研究同时讨论不同尺度驱动因子对昆虫多样性地理分布格局的影响。本文基于内蒙古自治区86个旗县的昆虫多样性数据, 结合各地年平均气温、年降水量、古气候变化、海拔变化及植物多样性, 探讨昆虫物种多样性分布格局及其主要驱动因子。结果发现内蒙古昆虫多样性主要受到植物多样性与海拔变化的影响, 而气候因子对昆虫物种多样性的影响并不大。这一结果表明种间关系(食物多样性)与生境异质性可能对内蒙古昆虫多样性的分布格局起着主导作用。

为了掌握海南岛西海岸红树林软体动物多样性状况, 本文于2015-2016年对海南岛西海岸6个主要红树林分布区软体动物的种类组成、物种多样性和群落结构的时空变化进行了研究。共采集到软体动物57科201种, 主要优势种有珠带拟蟹守螺(Cerithidea cingulata)、绯拟沼螺(Assiminea latericea)、圆胖樱蛤(Pinguitellina cycladiformis)和斜肋齿蜷(Sermyla riqueti)等。年平均密度与平均生物量分别为324.13 ind./m²和142.88 g/m², 物种数、密度和生物量均高于北部湾沿岸的其他红树林。海南岛西海岸各红树林软体动物的密度和生物量均未呈现明显的季节变化, 软体动物密度存在空间上的显著差异。聚类分析结果显示, 在盐度、土壤结构和红树林群落存在差异的不同红树林, 软体动物种类组成相似度低。多因子AZTI海洋生物指数(M-AMBI)结果表明海南岛西海岸红树林软体动物群落未受明显扰动, 生态环境质量介于一般和优良之间, 但仍受到人类活动与外来植物入侵威胁, 因其在候鸟迁徙中的重要作用, 亟需加强管理与保护。

红外相机技术在野生动物研究中日趋普及, 逐渐成为重要的生物多样性监测手段。过去的监测常局限于地面, 而针对林冠层的监测较少, 这对野生动物的多样性评估影响尚未可知。为此, 本研究在生物多样性丰富的碧罗雪山南段, 将20台红外相机分别拍摄地面层(0.5-1.5 m)和林冠层(5-10 m)配对比较, 累计拍摄2,319个有效相机日, 平均每对相机同步进行112.5 d的监测。监测期间共拍摄到44种野生动物(不包括鼠形啮齿类), 其中兽类20种, 鸟类24种; 冠层和地面红外相机监测的物种相似度为29.54%; 15种动物仅拍摄于林冠层, 16种动物仅拍摄于地面, 13种动物拍摄于两个林层。研究结果表明不同林层监测的物种组成存在显著差异, 林冠层与地面层监测都具有不可替代性; 不同林层红外相机的监测手段也能用于研究野生动物的空间选择和生态位分化。红外相机监测中根据目标物种的习性在相应的林层设置相机能提高物种发现率; 为全面掌握区域森林生态系统野生动物的多样性, 红外相机监测需要兼顾不同林层这一点需要在监测规范中明细。

本研究对腾格里沙漠东南缘沙坡头地区藓结皮土壤样品进行了宏基因组测序, 以揭示该地区藓结皮土壤中参与固碳、固氮等生态功能的微生物基因及其代谢通路。结果表明, 藓结皮土壤中细菌域微生物最多, 其次为古生菌域和真核生物域。在细菌域中, 放线菌门(Actinobacteria)数量最多, 其次是变形菌门(Proteobacteria)和蓝细菌门(Cyanobacteria)。基于eggNOG和KEGG数据库对构建的非冗余基因集进行功能预测, 藓结皮土壤中微生物基因多样性和代谢路径多样性高。藓结皮土壤中与固氮相关的代谢通路丰度低可能是藓结皮固氮量微弱的根本原因, 造成利用大气中氮气合成氨的生态功能减弱。而藓结皮已经形成的氮库主要通过硝酸盐还原途径将硝酸盐还原成铵盐, 可能用于藓结皮微生物组自身的氨基酸合成, 也可能为藓类植物的生长提供有效氮源。

植原体寄主种类多, 危害范围广, 开展其遗传多样性、关键基因调控等方面研究有助于提高该病害综合防治水平。通过长片段PCR引物扩增我国PaWB-sdyz、PaWB-fjfz和LY-fjya1植原体株系tuf基因及其上游6个基因的片段, 进行植原体基因启动子保守区域序列特征和多位点序列分析。利用启动子探针载体pSUPV4检测植原体tuf基因上游序列的启动子活性。扩增获得PaWB-sdyz、PaWB-fjfz、LY-fjya1株系tuf基因上游12,745-12,748 bp序列, 比较分析发现PaWB-sdyz、PaWB-fjfz、LY-fjya1、OY-M、AYWB、PAa、SLY、AT植原体株系tuf与其上游6个基因的结构顺序皆为5’-rplL-rpoB-rpoC-rps12-rps7-fusA-tuf-3’。推测出可能的植原体启动子保守区域模式序列: T₉₀T₁₀₀G₉₂T₇₅G₆₇A₈₅ (-35区); T₉₀A₉₆T₉₂A₉₈T₇₃T₉₀ (-10区)。基于8个植原体株系的rplL-tuf核苷酸序列编码基因、非编码序列、氨基酸序列的多位点序列分析可将不同植原体株系以较高的支持率清晰地区分, 不同植原体株系rplL-tuf核苷酸非编码区变异水平更高。16SrI组植原体tuf基因上游序列存在3种变异类型, 其代表株系PaWB-fjfz、LY-fjya1 tuf基因上游130 bp片段和CWB-hnsy1 tuf基因上游129 bp片段皆具有启动子活性。

本文以极小种群野生植物黄梅秤锤树(Sinojackia huangmeiensis)当前唯一的野生种群为依托建立了1 ha的固定样地, 研究了黄梅秤锤树野生植物群落的物种组成、优势种的径级结构、黄梅秤锤树的空间分布格局、种内与种间空间关联性和种群更新特征。样地内共记录到胸径 ≥ 1.0 cm的木本植物31种, 隶属于21科28属。群落更新良好, 样地中所有1,225株个体中小径木占比为67.18%。群落优势种为麻栎(Quercus acutissima)、枸骨(Ilex cornuta)、朴树(Celtis sinensis)和黄梅秤锤树。麻栎的径级结构呈单峰型, 为衰退型种群; 枸骨、朴树和黄梅秤锤树的径级结构呈倒“J”型或偏倒“J”型, 表明更新良好。黄梅秤锤树的空间分布格局在小尺度上呈聚集分布, 在大尺度上呈随机或均匀分布, 并且与其他3个优势种(麻栎、枸骨、朴树)在空间上主要呈负关联性。黄梅秤锤树的成树和幼苗、幼树和幼苗都是在小尺度上呈负关联性, 在大尺度上关联性不显著, 而成树和幼树在整体上关联性不显著。黄梅秤锤树的萌蘖现象非常明显, 萌蘖数与母株胸径具有极显著的正相关性(R² = 0.330, P < 0.001), 萌蘖率与相对幼苗密度具有极显著的负相关性(R² = 0.438, P < 0.001)。总体来说, 高比例的小径木和普遍的种间负关联均表明该群落处于演替的早中期, 物种组成和群落结构还未达到稳定阶段。作为长江中下游冲积平原区具有代表性的残存风水林, 该野生植物群落在生物多样性维持和珍稀植物保护方面具有重要的作用, 应加强保护和管理。

蜜蜂尤其是野生蜜蜂对维持生态系统功能、保证粮食安全等方面具有重要的作用。近年来, 野生蜜蜂的栖息地由于天然林减少, 而现营造的又多为纯林, 以及大面积种植单一经济林而遭到了严重破坏和片断化。已有研究表明纯林、油茶(Camellia oleifera)和橡胶树(Hevea brasiliensis)经济林中的野生蜜蜂多样性较低。现代农业中新烟碱类杀虫剂、除草剂的大规模使用, 会对蜜蜂个体发育和行为产生不利影响。城市化进程潜在影响了蜜蜂的群落, 如郊区的蜜蜂平均物种丰富度要明显高于中心商业区; 废水、废气和粉尘对蜜蜂的觅食、生长发育等都具有不利影响; CO₂等温室气体导致的气候变暖影响了传粉蜜蜂与植物之间的互利共生关系, 造成时间或功能上的不匹配。综上所述, 我国的环境变化可能已导致中国野生传粉蜜蜂多样性的下降和种群的衰退。我国虽是传粉蜜蜂种质资源大国, 但缺乏种类和分布本底以及长期而有效的监测数据, 缺乏对蜜蜂多样性和种群下降机制的研究。因此亟待开展传粉蜜蜂调查、实施长期监测项目, 为之建立研究网络。并通过积累丰富的相关数据, 开展风险预测和评估, 用于管理和缓解传粉蜜蜂下降所带来的经济及非经济影响。

东亚热带和亚热带地区拥有全球陆地生物多样性的15-25%, 然而该区域大部分地区的生物多样性因经济的快速发展而面临威胁。实现与生物多样性保护相适应的经济发展需要对自然为人类、社会以及经济提供的惠益进行正确的理解和评价。这些惠益也被称为生态系统服务, 且可以多种方式进行分类。大多数生态系统服务的产生依赖于野生物种和生态系统, 尽管其质量和数量与野生物种的多样性之间往往没有简单的关联。许多全国范围内的生态系统服务评估已经进行, 但这些评估往往过于简单, 通常只针对少数几个易于量化的生态系统服务, 并没有包括一些对当地居民来说最重要的生态系统服务, 因此, 依照该评估制定的政策往往是不恰当的。生态系统服务来源于自然资本, 即自然资源总量, 如果这个资本耗尽, 它所能提供的生态系统服务就会减少。生态安全是通过保护或恢复地区重要生态系统服务所需的关键自然资本来实现的。尽管中国的一些生态系统服务有所改善, 但东亚热带和亚热带地区大部分生态系统服务总体趋于恶化。要在以人类为主导的世界实现区域生态安全, 需要在全球、区域、国家和地方各层面上采取行动。

中国正在开展一场以国家公园为龙头的保护地建设, 面临着一个跨领域、跨行业、全空间的保护地分类管理难题。世界各国建立了各种各样的保护地, 这些保护地存在着“同物异名、同名异物、一物多名”现象。IUCN提出了一个保护地分类系统, 以期将所有的保护地纳入一个体系。人们试图按照IUCN的保护地分类系统对现有保护地分类, 但是IUCN保护地分类系统的定义模糊, 无量化标准, 而保护地的属性常常存在非唯一属性等问题。保护地分类是一个学术问题, 可以自由探讨, 百家争鸣; 而保护地的管理是行政问题, 必须有章可依, 有法可循。中国现有10多种不同的保护地类型, 本身就是一种分类体系, 有的保护地, 如自然保护区、风景名胜区、地质公园等已经有相应的行政法规和管理经验。中国国家公园应整合优化而不是取代现有的其他类型保护地。以国家公园为龙头的中国保护地体系需要顶层设计和专门立法。保护地应当推动当地社区人与自然协调发展。