黄土高原地区植被类型多样, 森林、草原和荒漠在此交汇并逐渐过渡。由于水热条件限制和人类活动加剧, 该地区生态环境脆弱, 生物多样性保护面临的形势日益严峻, 因此获取该区域物种多样性的空间分布格局并阐明其影响因素成为该地区生物多样性保护的首要任务。本研究首先结合标本采集记录与环境因子, 利用物种分布模型获取了293种木本植物的潜在分布区, 分析了物种丰富度和物种加权特有性的空间格局。其次, 引入系统发育信息, 分析系统发育多样性和系统发育特有性的空间格局, 并进一步利用环境因子对上述格局分别进行解释。最后, 对黄土高原地区的特有中心性质和显著性进行分析。结果表明, 生物多样性热点地区均出现在黄土高原南部水热条件较好的地区, 即秦岭和中条山一带。本区域的生物多样性空间格局由年平均降水量和最冷月最低温主导, 符合植物区系交汇带的特点。特有中心集中在南部地区和青海省, 由南向北分别是古特有中心和混合特有中心, 不存在单独的新特有中心。黄土高原地区木本植物起源较为古老, 生物多样性格局的形成以来源于热带或亚热带的物种扩散为主, 物种的分化不占主导地位。上述结果表明了将植物的进化历史纳入生物多样性保护的重要性。

探究功能性状沿着环境梯度如何变化一直以来是基于性状的群落生态学的核心问题之一。尽管功能性状存在种内和种间变异, 但种内变异沿环境梯度如何变化仍有待探究。本文以鼎湖山南亚热带常绿阔叶林1.44 ha塔吊样地内16个树种的2,820个个体为研究对象, 探究4种叶功能性状(比叶面积、叶干物质含量、叶厚度和叶面积)沿群落垂直层次的种内变异。首先, 利用随机效应线性模型量化塔吊样地内的种内变异和种间变异; 其次, 利用Kmeans函数将森林的垂直层次划分为灌木层、亚冠层和林冠层, 并通过构建回归模型探究叶功能性状在群落垂直层次中的种内变异格局。最后, 应用混合线性模型和单因素方差分析的方法探究叶功能性状沿垂直层次的种内变异是否具有物种依赖性。结果表明: 在局域群落中, 并非所有叶功能性状的种内变异都低于种间变异; 叶功能性状在不同垂直层次的种内变异格局存在显著差异, 且种内变异与垂直范围呈正相关; 叶功能性状的种内变异具有较强的物种依赖性, 因此树种差异相对于小环境解释了更多的性状变异; 此外, 不同叶功能性状的种内变异沿垂直层次的变化趋势并不一致。本研究发现种内变异对于物种共存具有重要作用。

我国提议在南极恩克斯堡岛新站址北侧3 km的阿德利企鹅(Pygoscelis adeliae)聚集繁殖地建立南极特别保护区, 对保护区边界的划分, 各国尚存争议, 尤其是对南湾(South Bay)的繁殖小种群是否具有遗传独特性, 是否应将其纳入保护区是重点关注的问题。本研究采集了恩克斯堡岛海景湾(Seaview Bay)和南湾的阿德利企鹅样品, 通过全基因组重测序和种群基因组学方法, 分析了恩克斯堡岛不同区域的种群遗传结构。发现恩克斯堡岛海景湾与南湾阿德利企鹅没有显著的遗传分化, 南湾阿德利企鹅不是独特的小种群; 海景湾高海拔区域个体与低海拔区域个体之间也没有显著的遗传差异, 推测该区域阿德利企鹅繁殖群体的分布格局与冰川堆积形成的阶地不具有显著相关性。本工作为恩克斯堡岛保护区和罗斯海新站建设提供了重要科技支撑。

高山微水体由于面积微小且通过地表径流形成串联结构常常被认为与高山溪流具有类似的生境, 然而由于这两类生境中环境因子与底栖动物多样性存在差异, 它们在生态系统中的作用可能完全不同。滇西北地区是全球生物多样性热点区域之一, 境内高山微水体和高山溪流分布密集, 在区域底栖生物多样性维持方面具有重要的功能, 然而目前对这两类高山淡水生态系统的研究较少。为了比较这两类生境环境因子的异同及其对底栖动物多样性的维持作用, 2015年6月, 作者在云南省怒江州贡山县的高山峡谷内, 对27个高山微水体和同区域分布的1条高山溪流(海拔高差500 m范围)的底栖动物多样性和水环境因子进行了实地调查。结果表明: (1)高山微水体和高山溪流底栖动物群落中优势分类单元种群数量均比较庞大, 而稀有分类单元数量较多且种群较小; (2)两种生境在环境因子、物种多样性、功能多样性和群落结构方面的差异明显, 高山溪流有较高的物种丰富度、物种多样性和功能多样性; (3)高山微水体底栖动物多样性的分布与水环境因子无关, 而高山溪流底栖动物多样性与群落结构的形成受到与流速关联的水环境因子和海拔的影响。因此, 高山微水体与高山溪流不能简单地视为类似的生境类型, 它们对区域底栖动物多样性和生态功能维持可能具有不同的作用。

理解山地物种丰富度分布格局及其成因对于山地生物多样性保护具有重要意义。本文基于贺兰山地区甲虫31科252属469种的分布信息, 结合相关气候与生境异质性数据, 系统地探讨了贺兰山地区甲虫及6个优势科物种丰富度地理格局及其影响因素。结果表明, 甲虫物种丰富度及科属区系分化强度以贺兰山中段最高, 南段比北段高, 西坡比东坡高。基于183个栅格内物种分布的二元数据聚类分析, 贺兰山甲虫分布可分为北段强旱生景观甲虫地理群、中西段半湿生景观甲虫地理群、中东段及南段半旱生景观甲虫地理群3个地理群。冗余分析(RDA)表明年均温和年均降水量是影响最显著的因子。方差分解结果显示, 水分与能量因子共同解释了全部甲虫物种丰富度57.1%的空间变异, 单独解释率分别为5.9%和7.1%。生境异质性解释了全部甲虫物种丰富度35.2%的变异, 单独解释率仅为1.8%。气候因素与生境异质性对不同优势科物种丰富度的相对影响并不一致。在贺兰山的南段和北段, 生境异质性和水分因子对甲虫物种丰富度影响作用明显。水分和能量因子是贺兰山地区甲虫物种丰富度空间分布格局的主导因子, 生境异质性有助于提高甲虫物种丰富度。从未解释的比例来分析, 地形和土壤因素可能对贺兰山甲虫物种丰富度存在重要影响。

内生细菌对宿主植物生长发育和生理代谢具有重要影响, 揭示其群落组成和多样性具有重要的生物学和生态学意义。本研究采用可培养法从东乡野生稻(Oryza rufipogon)不同组织中分离获得94株内生细菌, 基于16S rRNA基因序列比对和系统发育分析将其归属于变形菌门、放线菌门和厚壁菌门3门14科17属, 其中芽孢杆菌属(Bacillus)和微小菌属(Microbacterium)为优势属, 分别占总株数的27.7%和20.2%。不同组织中内生细菌的分布和多样性存在差异, 根中内生细菌数量最多(34株, 36.2%), 叶次之(32株, 34.0%), 茎最少(28株, 29.8%); 根中内生细菌Shannon-Wiener多样性指数(H′ = 2.52)、Simpson优势度指数(D = 0.88)和Pielou均匀度指数(E = 0.72)均高于茎与叶, 根和茎的Jaccard相似性系数(C = 0.29)低于根和叶(C = 0.47)以及茎和叶(C = 0.45)。研究结果表明, 东乡野生稻内生细菌具有丰富的物种多样性, 并且不同组织部位的内生细菌组成存在差异, 根中内生细菌多样性最丰富。

为探明浙江中南部近岸海域游泳动物的群落结构和多样性, 作者于2016年春季进行了2个航次的底拖网调查, 应用生物多样性指数、冗余分析对游泳动物功能群组成进行了研究。结果表明, 该海域166种游泳动物依据摄食习性可分为6个功能群, 平均丰度百分比最高的为浮游动物/游泳动物食性功能群, 最低的为底栖动物食性功能群; 平均生物量百分比最高的为浮游动物食性功能群, 最低的为碎屑食性功能群。相似性分析结果显示, 该海域游泳动物的功能群结构在不同月份之间差异极显著。4月和5月的功能群多样性均值分别为1.30和1.23, 功能群多样性指数与大个体种类(体质量 > 50 g)的总生物量呈极显著正相关, 功能群多样性与物种多样性呈正相关关系。冗余分析显示该海域游泳动物食性功能群受温度变化影响较大; 底栖动物食性功能群受水深变化影响较大。上述结果表明, 浙江中南部海域游泳动物群落结构相对较稳定。

2014年5月至2019年4月, 作者采用红外相机技术调查了浙江省钱江源国家公园的兽类及鸟类多样性。将整个国家公园划分为267个1 km × 1 km的调查网格, 每个网格内设置3个固定调查位点, 使用1台红外相机定期在同一网格内的位点之间进行轮换。其中, 古田山片区在5年内共完成14轮次调查, 古田山以外的区域自2018年7月纳入调查范围, 何田、长虹片区完成2次轮换, 齐溪片区完成1次轮换。在253个网格内的741个有效位点上共获得140,413个相机工作日的数据, 采集兽类和鸟类的照片和视频268,833份, 有效探测数74,368次, 鉴定出21种野生兽类, 72种野生鸟类, 5种家畜及家禽。包括国家一级重点保护野生动物2种, 即黑麂(Muntiacus crinifrons)、白颈长尾雉(Syrmaticus ellioti); 国家二级重点保护野生动物17种, 合计占野生物种总数的20.4%。被IUCN物种红色名录评估为易危(VU)的5种, 近危(NT)的4种, 合计占物种总数的9.7%。被中国脊椎动物红色名录评估为濒危(EN)的1种, 易危(VU)的9种, 近危(NT)的10种, 合计占物种总数的21.5%。相对多度指数最高的大中型兽类为小麂(Muntiacus reevesi), 鸟类为白鹇(Lophura nycthemera)。本次调查获得了国家公园内兽类和鸟类的多样性组成、空间分布和相对多度, 为长期科研监测和科学管理提供了基础数据。

了解荔波世界自然遗产地动物模式标本分类学研究历史, 可为遗产地履行联合国教科文组织世界遗产中心的要求以及生物多样性保护工作提供参考。本文采用内容分析法, 对采自该遗产地并确立为模式种的物种, 收集相关文献并进行整理和分析, 编制了中国荔波世界自然遗产地动物模式标本名录。结果表明: (1)荔波世界自然遗产地动物模式标本共有204种, 隶属于3门6纲22目60科; (2)动物模式标本物种采集最早可追溯到1955年, 最近为2013年, 两者相隔58年, 而采集高峰期为1995-2004年; (3)以国内学者3人合力发表的物种最多(93种, 占总种数的45.59%); (4)模式物种的橱柜时间严重滞后, 从采集到发表滞后最长的达47年; (5)模式标本涉及66位采集人(或团队), 以国内学者居多(63位, 占总人数的95.45%); (6)遗产地动物模式标本被保存于27家国内外研究机构或私人收藏, 国内收藏1,504号标本, 国外收藏7号; (7)遗产地动物模式标本物种发表于169篇文献, 中文文献有155篇, 外文文献有14篇。随着研究的深入, 荔波世界自然遗产地有更多的新种不断被发现, 说明遗产地物种资源丰富, 生物多样性存在被低估的可能性, 暗示遗产地的物种分类研究工作仍需要投入大量的精力。

濒危物种保护是生物多样性保护工作的重要组成部分, 而物种受威胁等级评估则是濒危物种保护的方向指引。经过多年的发展, 物种受威胁等级的评估由定性评估逐渐向定量评估为主、定性评估为辅的方向发展。本文综述了国内植物受威胁等级定量评估系统的研究进展, 同时介绍了国外较为成熟的IUCN红色名录评估系统、CITES评估系统、美国自然保育协会评估系统, 提出未来制定受威胁物种定量评估标准时要兼顾以下方面: (1)等级设置定义要明确、统一且合理; (2)评估标准应该定量化、客观且不冗余; (3)评估系统应该适应不同地理范围, 最好能同时表达出各范围的受威胁等级; (4)评估指标要包含物种动态信息, 能定量分析物种在过去或者未来的变化。此外, 本文认为国内的物种受威胁等级定量评估系统应该形成规范化的大纲, 加大宣传力度, 尽量将理论研究与具体的保护行动结合起来; 同时, 我国还应该采用全球广泛应用的受威胁等级评估系统获取物种受威胁等级, 将国内生物多样性保护工作纳入到全球范围中去。

对自然生态系统的观察给人们以复杂的群落更稳定的直观印象, 但数学模型却得出了截然相反的结论。这一“悖论”使得复杂性-稳定性研究自20世纪70年代以来成为长期的热点。本文对这一领域的数学模型研究进行简要综述。首先对这一论题进行概念剖析, 然后将各类模型分为线性和非线性两大类, 前者即群落矩阵法, 后者包括相互作用矩阵法、复杂网络数值模拟法和食物网构件动力学法。它们分别基于不同的群落构建方法和稳定性判断标准, 探求各物种是如何相互作用并实现共存的。总体而言, 在随机构建的群落模型中, 多样性和连接度的增长不利于系统稳定; 而在更接近真实自然群落的模型中, 相互作用方式、网络拓扑结构、相互作用强度分布等方面的机制提供了稳定效应, 按此组织的生态网络可达到很高的复杂度。然而, 复杂性-稳定性的研究还远未结束, 当前的模型仍不足以反映自然群落中的复杂相互作用, 稳定性的概念也有待拓展。对这一议题的深入研究在生态学理论和生态系统管理实践方面都具有重大价值。

遗传资源数字序列信息是近年来DNA测序技术的产物, 目前已经渗透到生命科学和环境科学等领域。遗传资源数字序列信息的应用有助于解释生命的分子基础和进化理论, 为生物多样性的保护和可持续利用提供新的技术手段。随着《名古屋议定书》的生效和履行, 各缔约方对遗传资源惠益分享的认识逐步提高, 并采取有效的立法、行政等措施对本国的生物遗传资源进行管制。遗传数字序列信息作为一种特殊的非实物性质的信息资源, 将会给获取与惠益分享制度带来挑战。近几年, 遗传资源数字序列信息已成为《生物多样性公约》缔约方大会谈判的焦点议题。中国是生物多样性大国, 也是近年来生物技术发展较快的国家之一。中国作为《名古屋议定书》的缔约方, 应积极参与遗传资源数字序列信息相关的研究, 并应对由此带来的各种挑战。

“一带一路”倡议的提出具有重要的时代意义和深远的历史影响。“一带一路”的持续推进和贯彻落实也使得其发展面向和具体内容日趋多元和丰富。生物遗传资源获取和惠益分享已成为全球生物多样性领域长期、持续关注的焦点领域和热门话题, 其在理念、目标、方式与主体等方面与“一带一路”高度契合。对于中国而言, 在“一带一路”背景下开展生物遗传资源获取和惠益分享应选择双边路径为主、多边路径为辅的方案。未来“一带一路”倡议下中国与沿线国家开展生物遗传资源获取和惠益分享可能的策略包括：提出地区或区域性生物遗传资源获取和惠益分享行动规划, 实施地区或区域性生物遗传资源获取和惠益分享行动倡议, 持续推动国内生物遗传资源获取管制法律和监管体制创设, 开展生物遗传资源获取和惠益分享能力建设项目。