种子雨是森林生态系统过程的重要组成部分。虽然国内外已有部分关于种子雨的研究, 但多数集中在温带和亚热带地区, 热带地区种子雨的长期监测研究仍显不足。为全面了解热带森林种子雨输入的数量动态和物种组成的长期规律, 本文对我国西双版纳望天树(Parashorea chinensis)林群落水平上9年(2008年5月至2017年4月)的种子雨输入进行了研究。9年共收集到木本植物的种子226种8,993,224粒, 其中大型种子(I-1型) 77种9,779粒; 中型种子(I-2型) 61种24,237粒; 小型种子(I-3型) 72种83,399粒; 粒状微小种子(II-1型) 13种1,215,235粒; 粒状极小种子(II-2型) 1种7,244,667粒; 细丝状种子(II-3型) 2种415,907粒。种子雨输入量排名前10位的优势种贡献了70%以上的种子数量。各类型种子的种子雨输入量均具有年际波动, 呈“大小年”的交替变化, 间隔期为1-2年, 物种组成也呈现一定的年际差异。持续9年的监测中, 每类型种子至少观察到了1次大年结实事件。

单一空间尺度构建的最大熵(maximum entropy, MaxEnt)模型是否具有代表性, 是MaxEnt模型应用与发展中面临的重要问题。本研究基于有效的地理分布位点数据, 利用最小凸多边形法(the minimum convex polygon method)在三江并流、云南省及全国3个空间尺度下分别识别了红色木莲(Manglietia insignis)的建模区域, 并进一步建立MaxEnt模型: 使用ROC曲线分析法与遗漏率(omission rate, OR)检验评估MaxEnt模型预测精度; 基于ArcGIS分析分布概率及其热点区域的分布趋势, 并通过分区统计工具Zonal识别潜在适宜分布区域的质心位置; 采用刀切法检验环境因子贡献率。结果表明: (1)不同尺度下红色木莲的MaxEnt模型都有良好的预测效果, 三江并流、云南省及全国尺度下的AUC值分别为0.936、0.887和0.930, OR值分别为0.18、0.15和0.20; (2)各尺度红色木莲的适生区格局呈现一致性分布趋势, 集中在独龙江、怒江和澜沧江3个流域; (3) 3个空间尺度下红色木莲的地理分布受不同环境因子影响, 存在着尺度依赖效应。由此可见, 红色木莲在不同空间尺度下的预测模型有着稳定的性能表现与良好的预测效果。此外, 我们建议在野外实地调查与野生生物资源保护中加强对普通物种的关注, 在预测物种地理分布的研究中将MaxEnt模型与热点分析结合使用。

物种丰富度分布格局的成因机制一直是宏观生态学研究的热点问题之一。中国西南地区喀斯特地貌区(以广西、云南和贵州为主)是世界上面积最大的喀斯特地貌区, 也是全球范围内34个生物多样性热点地区之一。为了解该区域两栖动物物种丰富度分布格局及其与环境因子之间的关系, 本研究根据中国科学院成都生物研究所标本馆、中国科学院昆明动物研究所标本馆、广西壮族自治区自然博物馆和中南林业科技大学动物标本室收藏的标本数据, 以及公开发表的文献数据, 共获得18,246条两栖动物记录(219个物种), 然后运用生态位模型估测每个物种的潜在分布区, 并把每个物种的潜在分布区叠加起来, 最终得到该区域在10 km ´10 km生态位模型空间尺度上的两栖物种丰富度地理分布格局图, 最后进行多元回归和模型选择分析。结果表明: 有12种两栖动物仅在喀斯特地貌区分布, 占物种总数的5.48%; 有104种两栖动物仅在非喀斯特地貌区分布, 占物种总数的47.49%; 有103种两栖动物在喀斯特地貌区和非喀斯特地貌区均有分布, 占物种总数的47.03%; 两栖动物物种丰富度随纬度的增高而降低; 地貌类型(喀斯特地貌和非喀斯特地貌)对两栖动物物种丰富度的分布格局有显著影响(χ² = 36.47, P < 0.0001), 但模型拟合效果差(McFadden’s Rho square = 0.0037)。影响该区域两栖动物物种丰富度分布格局最大的环境因子是年均降雨量(R² = 0.232, P < 0.001), 其次是最干月平均降雨量(R² = 0.221, P < 0.001)。该区域两栖动物物种丰富度的格局主要是由地貌和不同的环境因子共同相互作用的结果, 不过仍有相当一部分物种丰富度的分布格局未被解释。因此, 要更全面地认识该区域两栖动物物种丰富度格局的形成机制, 有必要加强干扰、捕食、竞争等其他生物因子的影响研究。

印度野牛(Bos gaurus)在中国分布在云南省南部和西藏藏南地区。2016年2-3月和2016年11-12月, 我们在西双版纳州、普洱市及高黎贡山区域开展印度野牛调查, 并对藏南地区进行文献调研, 共获得47处印度野牛有效出现位点数据。目前云南地区印度野牛种群数量约180-210头, 面临着严重的生存危机; 在高黎贡山未发现印度野牛。利用印度野牛分布位点数据, 选取地形、土地覆被类型、人类足迹指数、距水源和道路距离以及气候共5类14种因子作为自变量建立MaxEnt生态位模型, 通过模拟云南和西藏印度野牛的适宜分布区, 分析各环境因子对该物种分布的影响。结果表明: 模型预测精度较高, 平均AUC (area under the curve)值为0.994。印度野牛潜在适宜栖息地可划分为高适宜、次适宜、低适宜和不适宜4个等级。高适宜栖息地主要分布在云南省西双版纳和藏南地区, 其中西双版纳部分镶嵌有次适宜和低适宜栖息地斑块, 面积为4,987 km²; 藏南部分高适宜栖息地面积为13,995 km²。次适宜栖息地主要分布于云南省南部、高黎贡山区域以及藏南高适宜栖息地区的边缘, 总面积为32,778 km²。低适宜和不适宜栖息地区连接成片, 位于云南省中部、北部地区和藏南地区北部。Jackknife检验结果显示, 季节温度变化和等温线对印度野牛潜在分布区的影响较大, 而地形因子和降水变化的影响较弱。遥感地物分类结果表明: 橡胶林等人工经济林的种植占据了西双版纳野牛的适宜栖息地, 降低了景观连接度。建议管理部门加大对天然林的保护力度, 控制橡胶林等人工林在野牛适宜栖息地的扩张, 提高景观连接度, 以促进该物种种群的恢复。

土壤微生物是陆地生态系统重要的分解者和地上-地下相互作用的纽带。本文以亚热带杉木(Cunninghamia lanceolateata)人工林为对象, 通过模拟林冠层氮沉降和林下灌草去除, 设置4种处理, 包括: 对照(CK)、灌草去除(UR)、氮沉降(N)和氮沉降加灌草去除(N × UR)的野外控制实验, 研究土壤微生物群落结构的响应。本实验分别于2016年4月(春季)和10月(秋季)采集0-10 cm层土壤样品, 运用磷脂脂肪酸法(PLFAs)分析土壤微生物群落结构。结果表明: (1) 10月份土壤微生物总PLFAs量及其他类群土壤微生物PLFAs量显著高于4月份(P < 0.05), 真菌/细菌比值没有显著差异。土壤微生物PLFAs中细菌占优势, 其次为真菌, 放线菌的占比最小; (2)相比CK处理, UR处理下土壤微生物总PLFAs量、细菌PLFAs量、革兰氏阴性菌PLFAs量和放线菌PLFAs量有增加趋势, 但未达到显著差异水平(P > 0.05); (3)相对CK, UR、N和N × UR处理降低了4月份土壤微生物多样性(H°)和均匀度指数(J), 但提高了10月份土壤微生物多样性指数; (4)冗余分析表明, 土壤硝态氮和总磷含量与土壤微生物群落之间呈现显著相关。本研究表明土壤微生物PLFAs在各处理下都表现出明显的季节动态; 短期内林下灌草去除对土壤微生物PLFAs影响表现出一定的促进作用, 氮沉降对土壤微生物群落影响还不甚明显, 需要长期的监测研究来评估两者及其交互作用对土壤微生物群落及其功能的影响。

栖息于土壤中的微生物和微型动物种类繁多、数量巨大, 在对地上生物多样性的调控和在生态系统功能与服务的维系中, 具有举足轻重的作用。虽然对土壤微生物以及土壤动物已经开展了广泛的调查, 但是整体上对于地下生物多样性的分布格局、驱动机制及其对全球变化的响应与适应过程, 仍缺乏深刻的认识。青藏高原是全球变化的敏感区域, 其中高寒草地是高原最主要的植被类型, 占高原面积的60%左右, 在高寒生态系统生物多样性维持中具有重要意义。近年来, 已有大量研究关注于高寒草地地下生物多样性, 但是缺乏系统的总结与论述。基于此, 本文从细菌、真菌、古菌、线虫、节肢动物五大土壤生物类群出发, 阐述了青藏高原高寒草地的地下物种丰富度、分布格局及其影响因素, 重点探讨了它们对气候变化和人类活动的响应, 并就未来高寒草地地下生物多样性亟需关注的关键问题进行了展望, 包括: (1)地下各个生物类群的分布格局、各类群之间的联系及驱动机制; (2)地上与地下生物多样性耦联的机制; (3)地下生物多样性对生态系统功能和健康的影响; (4)地下生物多样性的调控实验研究。

生物多样性研究的关键问题之一是表型多样性的形成和演化机制, 因为表型多样性与物种多样性密切相关, 同时又承载着遗传和环境的变异信息。植物的叶具有丰富的形态多样性, 而叶形多样性很大程度上体现在叶边缘形态的变异。叶边缘的形态可从全缘、锯齿状到具有不同程度(深浅)和不同式样(羽状或掌状、回数等)的裂片(在发育研究中复叶的小叶也描述为裂片)。关于叶缘齿/裂的发育调控机制, 在拟南芥(Arabidopsis thaliana)、碎米荠(Cardamine hirsuta)、番茄(Solanum lycopersicum)等模式植物中已有较深入的探讨。研究发现, 很多转录因子、小分子RNA及植物激素对叶齿/裂或小叶的形成具有调控作用, 其中生长素输出途径中的转录因子NAM/CUC、miR164以及高浓度生长素的反馈调控可能起到核心作用, 而且该调控模块在真双子叶植物中较为保守; TCP类、SPL类转录因子和其他一些miRNA也在生长素输出途径中发挥作用; 关于KNOX家族转录因子的作用, 虽然多数研究是围绕复叶的形态建成, 但也有数据显示其在叶裂发育中发挥作用。此外, 对拟南芥和碎米荠等十字花科植物的研究还发现, 调控基因RCO通过抑制小叶/裂片之间的细胞增殖而对小叶/叶裂的发育发挥作用。本文综述上述多角度的研究进展, 并尝试概括叶边缘形态的发育调控网络, 为关于叶缘形态多样性形成机制的研究提供可参考的切入点。

多毛纲为环节动物重要类群, 具有重要的生态与经济意义。多毛纲的分类体系一直处于变化中。本文根据前人支序分类等研究成果, 综合《中国动物志》等资料, 整理了我国近海多毛纲底栖类群目与科的分类检索。根据Rouse和Fauchald (1997)的分类系统, 中国近海多毛纲的底栖类群可分为头节虫目(Scolecida)、海稚虫目(Spionida)、蛰龙介目(Terebellida)、缨鳃虫目(Sabellida)、叶须虫目(Phyllodocida)和矶沙蚕目(Eunicida)。基于头部、躯干部等附属物形态特征, 整理建立了中国近海多毛纲底栖类群上述六目至科的分类检索表, 考证了该分类方法, 总结了近年来我国近海多毛纲的研究和分子生物学对多毛纲系统演化的贡献。

布尼亚病毒目中许多病毒是新发现的, 而且对人类健康构成威胁或潜在威胁。本文结合国际病毒分类委员会(ICTV) 2017年第十次报告, 针对新列的布尼亚病毒目的最新分类系统, 总结了该类病毒 ICTV 分类的历史变化情况, 对其下属各病毒科的分类、中英文定名、代表种、病毒形态、病毒基因组结构、编码蛋白、病毒主要传播媒介、病毒感染宿主、地理分布、理化特性等进行了介绍, 并且基于病毒基因组的编码RdRp的基因序列对9个科13个属的布尼亚病毒做了系统发育分析。

湖南八大公山国家级自然保护区位于武陵山系北缘, 区内分布有大面积的常绿落叶阔叶混交林, 物种多样性丰富, 群落结构复杂。中国科学院武汉植物园按CTFS (Center for Tropical Forest Sciences)建设规范于2010-2011年在保护区内建设了一个25 ha的动态监测样地, 为亚热带山地森林群落多样性长期动态监测提供了理想的平台。本文初步分析了八大公山25 ha样地的群落组成与空间结构。结果表明: 群落内共有木本植物存活个体186,575株, 隶属于53科114属232种; 个体数超过1,000株的有38个物种(贡献87%的个体数), 个体数最多的物种为黄丹木姜子(Litsea elongata); 样地内稀有种(≤ 25株)种数占样地总物种数的44%, 而个体数仅为样地总个体数的0.4%。样地内个体平均胸径为5.41 cm, 其中68.4%的个体DBH ≤ 5 cm, DBH ≥ 20 cm的个体数(7,474株)仅约占总个体数的4%; 个体胸径直方图呈倒“J”形, 表明样地处于良好更新与正常生长状态。样地的种-面积关系图显示物种数随样地面积的增加而同步增加, 其增长速度由迅速增长逐渐趋于稳定, 取样面积10 ha时可以涵盖90%以上的物种; 1 ha小样地个体数平均为7,261.8 ± 974.8 (SD), 物种数平均为128.2 ± 8.2 (SD), Shannon-Wiener指数平均为3.56 ± 0.11 (SD), Pielou均匀度指数变异最小, 平均为1.69 ± 0.06 (SD); 个体数与各多样性指数均无显著相关, 表明在该样地中物种多样性的取样效应不明显, 物种数量增加的原因可能来自于其他因素的控制。

古田山常绿阔叶林的群落组成、结构及其维持机制已有许多研究, 但该地区亚热带常绿阔叶林生物多样性空间变异特征还缺乏认识。本文以古田山24 ha大样地(划分为24个1 ha小样地)为基础, 具体分析了α多样性和β多样性在1 ha尺度上的空间变异特征。结果表明: (1)群落第一、二优势物种在各小样地之间变化不大, 但第三优势种变化较大; (2) α多样性变化中, 样地间木本植物个体数量变异最大, 物种丰富度其次, Pielou均匀度指数变异性最小; (3)物种丰富度与植株个体数量、Pielou均匀度指数没有显著的相关性, 与Shannon-Wiener指数呈显著正相关; Shannon-Wiener指数与Pielou均匀度指数呈显著正相关; (4)相邻样地间物种替代速率空间变异较大, 与物种丰富度的空间变化格局有明显差异。这些结果说明尺度对认识群落结构、探讨群落维持机制有重要作用; 由于森林群落是多尺度生态过程作用的结果, 大尺度样地可能有利于更好地揭示森林群落维持机制。