入侵植物繁殖性状的研究可为揭示植物入侵机制提供重要的科学依据。为研究土壤养分对入侵植物和本地植物繁殖性状的影响, 并进一步研究养分添加是否更能促进入侵植物的繁殖能力, 我们设置了低、高两个养分水平, 通过同质园实验比较了不同土壤养分对假臭草(Praxelis clematidea)、胜红蓟(Ageratum conyzoides)、三叶鬼针草(Bidens pilosa) 3种菊科一年生入侵种和夜香牛(Vernonia cinerea)、一点红(Emilia sonchifolia)、墨旱莲(Eclipta prostrata) 3种本地种繁殖性状的影响。研究结果显示, 养分添加提高了6种菊科植物的开花株高、株高、地上生物量、单粒种子重量、总花序数、每花序种子数、总种子数量、总种子重量, 并使开花时间提前、花期延长。养分添加对入侵种的开花株高和单粒种子重量的提高幅度要比本地种更显著。相对于部分本地植物(夜香牛、墨旱莲), 养分添加更能促进部分入侵植物(假臭草、胜红蓟)的繁殖能力。三叶鬼针草和一点红的总种子数量和总种子重量在两种土壤养分水平下均较小。本地种墨旱莲的总种子数量和总种子重量在低养分条件下高于3个入侵种。这些结果表明, 高土壤养分仅能促进部分入侵植物相对于部分本地植物的繁殖能力。

大型森林动态监测样地是研究物种共存、群落演替等生态学核心问题的重要平台。纳板河流域国家级自然保护区管理局与中国科学院西双版纳热带植物园合作, 于2016-2017年参照美国史密森热带森林科学中心的技术标准, 在纳板河流域国家级自然保护区内建立了一块热带季节雨林20 ha动态监测样地。本研究分析了该样地的树种组成特征, 并进行了群落数量分类。结果表明: 该样地中DBH ≥ 1 cm的木本植物个体共有59,498株, 分属63科197属296种; 个体数超过1,000株的常见物种有15个, 个体数小于20株的稀有物种有126个。科的区系分布型以热带成分为主, 占总科数的65.08%, 温带成分占17.46%。属的区系分布型以热带成分为主, 占总属数的88.32%, 温带成分占10.66%。该样地群落类型的形成主要受海拔和凹凸度这两个地形因子的影响, 500个20 m × 20 m的样方可以分为4个群丛, 分别为: (1)灰毛浆果楝 + 粗糠柴 - 假山萝 + 番龙眼群丛(Cipadessa baccifera + Mallotus philippensis - Harpullia cupanioides + Pometia pinnata Association); (2)长梗三宝木 + 腋球苎麻 - 顶果木 + 番龙眼群丛(Trigonostemon thyrsoideus + Boehmeria glomerulifera - Acrocarpus fraxinifolius + Pometia pinnata Association); (3)云南银柴 + 大果山香圆 - 湄公锥 + 普文楠群丛(Aporusa yunnanensis + Turpinia pomifera - Castanopsis mekongensis + Phoebe puwenensis Association); (4)歪叶榕 + 密花火筒树 - 毒药树 + 番龙眼群丛(Ficus cyrtophylla + Leea compactiflora - Sladenia celastrifolia + Pometia pinnata Association)。

灌丛是太行山地区最重要的生态系统类型之一, 灌丛群落生物多样性的维持及其生态系统服务功能对京津冀地区的生态安全具有重要作用。本研究选择太行山最具代表性的两种灌木群落——荆条(Vitex negundo var. heterophylla)灌丛和三裂绣线菊(Spiraea trilobata)灌丛为研究对象, 利用净亲缘关系指数(net relatedness index, NRI)和多元回归等方法探究了两种灌丛群落构建机制的异同及主要的环境影响因子, 同时还利用谱系结构主坐标分析(principal coordinates of phylogenetic structure, PCPS)对决定群落谱系结构的关键系统发育节点进行了探究。结果表明: 两种灌丛群落内灌木植物的物种多样性没有显著差异, 但谱系结构差异显著。三裂绣线菊群落表现出显著的谱系发散趋势, 而荆条群落谱系聚集程度高于三裂绣线菊群落, 但未表现出显著的谱系结构。三裂绣线菊灌丛群落构建的驱动机制是生态位分化, 荆条灌丛中生境过滤作用有所增加, 与生态位分化共同驱动其群落构建过程。与干旱胁迫相关的生境过滤因素增加是荆条灌丛群落谱系聚集程度增加的重要原因。PCPS二维排序结果表明: 荆条灌丛群落谱系趋向聚集与其群落内缺乏蔷薇目、壳斗目等亲缘关系较远的类群有关, 而三裂绣线菊灌丛群落内物种则包含较多的演化分支。总体而言, 环境过滤不是决定太行山地区灌丛群落构建的主要驱动因素, 但水分条件仍然是影响区域群落谱系结构的重要因素。

为了评估近20年来上海苏州河环境综合整治过程中鱼类多样性的变化状况, 本文于2019年6月(夏季)和9月(秋季)对苏州河13个断面的鱼类样本进行了采集, 对鱼类多样性和群落结构作了分析。结果显示, 2次采集共获得鱼类样本10,102号, 隶属于8目15科37属45种。夏季和秋季, 上游8个断面的鱼类均为36种, 下游5个断面则为12种和15种。从上游到下游, Shannon-Wiener多样性指数(H')、Margalef种类丰富度指数(D)和Simpson优势度指数(C)总体呈逐渐降低的趋势。相对重要性指数(IRI)显示, 夏秋两季上游断面共同的优势种为似鳊(Pseudobrama simoni), 下游为鲫(Carassius auratus)和泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)。丰度生物量曲线表明, 全河段鱼类群落结构总体上并不稳定, 特别是夏季的下游河段。Cluster聚类和非参数多维标度排序分析可明显将鱼类群落分为上游群组(I)与下游群组(II), 似鳊、泥鳅、鲫、光泽黄颡鱼(Pelteobagrus nitidus)和兴凯鱊(Acheilognathus chankaensis)等是造成群组间差异性的主要分歧种。与2001年的43种、2006年的28种相比, 本次调查的物种数出现了明显回升, 特别是下游河段。这种上游鱼类向下游迁移的趋势, 预示着下游中心城区与上游郊区河段的水质差别正在缩小, 水生态系统恢复迹象明显。本文认为, 上下游之间鱼类群落结构差异的缩小以及翘嘴鲌(Culter alburnus)、红鳍原鲌(Cultrichthys erythropterus)、棒花鱼(Abbottina rivularis)、子陵吻虾虎鱼(Rhinogobius giurinus)等在下游河段的出现, 可作为苏州河综合整治效果的重要生态标志。

生物结皮作为荒漠地表的重要覆被类型, 在荒漠生态系统的氮素循环中扮演重要角色。融雪期为古尔班通古特沙漠生物结皮的复苏和生长提供了充足的水分, 也成为该沙漠氮素固定和转化的重要时期, 但该时期生物结皮如何影响驱动氨氧化转化的微生物群落动态尚未明确。因此, 我们利用荧光定量PCR (fluorescent quantitative PCR, qPCR)方法分析融雪期生物结皮与去除结皮不同土层(0-2, 2-5, 5-10和10-20 cm)氨氧化菌群丰度特征, 结合潜在硝化速率和土壤理化参数, 探究融雪期生物结皮对荒漠土壤氮素转化作用。结果表明: 氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA)是古尔班通古特沙漠土壤优势氨氧化菌, 生物结皮对0-2 cm层土壤中AOA、氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria, AOB) amoA基因丰度具有显著抑制作用(P < 0.01), 对10-20 cm层土壤中AOA amoA基因丰度具有显著促进作用(P < 0.01)。冗余分析(redundancy analysis, RDA)表明, AOA、AOB amoA基因丰度主要受土壤含水量和铵态氮含量的影响, 占总条件效应的54.90%。氨氧化速率分析发现, 去除生物结皮显著降低古尔班通古特沙漠土壤硝化作用潜力(P < 0.001), 证实生物结皮对荒漠土壤氮素转化具有重要的调控作用。综上所述, 古尔班通古特沙漠氨氧化微生物的分布规律受环境因子调控, 特别是生物结皮可以通过调节土壤含水量和铵态氮含量影响AOA和AOB的空间生态位分化, 促进沙漠土壤的硝化作用。

为明确高寒草甸土壤细菌物种组成及功能结构对草地环境恶化的响应规律, 本文采用高通量基因测序技术对高寒草甸未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极重度退化草地土壤细菌的组成、格局和功能进行了研究。结果表明: 高寒草甸土壤优势细菌为酸杆菌门、放线菌门、浮霉菌门、变形菌门和疣微菌门, 在土壤细菌中占比分别为16%‒18%、9%‒12%、12%‒14%、23%‒29%和11%‒12%。退化草地中土壤细菌物种组成明显改变, 变形菌门细菌丰度降低, 酸杆菌门和浮霉菌门丰度增加, 不同草地科水平细菌丰度差异因土层而异。草地退化对细菌Chao1指数无影响, 轻度退化提高了细菌Simpson指数, 重度退化草地土壤细菌Shannon-Wiener指数最高。Faprotax细菌功能分组以化能异养、硝化作用、亚硝酸盐氧化及硫代谢作用为主, 草地退化改变了微生物介导的碳循环、氮循环、硫循环、铁循环和锰循环。重度及极重度退化提高了细菌氨氧化功能作用, 降低了硫化物、亚硝酸盐氧化及尿素水解作用; 草地退化过程中细菌化能异养、芳香族化合物降解及反硝化作用功能等均呈先降低后升高的变化趋势, 中度退化阶段是微生物群落生态功能结构转变的拐点。高寒草甸退化改变了土壤细菌的群落及功能结构, 土壤含水量、pH、总有机碳、全氮、全钾和有效氮磷比是土壤细菌群落及功能结构变化的主要驱动因子。

黏菌是森林生态系统中不可或缺的生物资源, 在生态系统中发挥重要的作用。为了探讨黏菌在西北地区森林中的物种多样性及影响物种组成和多样性的因素, 本文对甘肃省祁连山国家级自然保护区进行为期2年的多点调查采样, 获得黏菌标本826份, 经形态学鉴定属于4目5科22属71种, 其中甘肃省新记录种30种。发现鹅绒菌(Ceratiomyxa fruticulosa)等9个物种是祁连山保护区广泛分布的物种, 针叶林中的黏菌总物种数(58种)和特有物种数(38种)均高于阔叶林(33种; 13种), 海拔高度对黏菌多样性无明显影响。主成分分析结果表明, 腐木型基质上的黏菌物种多样性最丰富, 木本基物与草本基物上的黏菌物种组成具有明显差异。研究结果表明, 甘肃省祁连山自然保护区的山地森林带的植被类型与基物类型是影响黏菌物种组成和多样性的重要因素。

氮是影响外来植物入侵性的重要因素之一, 但相关研究多关注土壤氮水平的效应, 较少考虑氮形态的作用。为从土壤氮形态利用的角度阐释外来植物的入侵机制, 本文在植物氮形态利用策略分析的基础上, 综述了外来植物氮形态利用的偏好性及其对入侵性的影响。植物的氮形态利用策略有偏好性和可塑性两种, 这可能与植物对土壤氮形态特性的长期适应有关; 植物不仅可以对土壤氮形态做出响应, 而且还能改造土壤氮形态, 并对改变后的土壤氮形态做出反馈响应。很多外来植物入侵硝态氮占优势的干扰生境, 偏好硝态氮的外来植物与本地植物竞争硝态氮; 而偏好铵态氮的外来植物通过抑制土壤硝化作用, 营造铵态氮环境, 促进自身生长, 同时抑制偏好硝态氮的本地植物生长。然而, 植物氮形态利用策略不是一成不变的, 而是受多种生物和非生物因素共同作用影响的复杂过程, 今后应加强多因素交互作用对外来入侵植物氮形态利用策略的影响及机制研究, 更好地揭示氮形态利用策略, 尤其是氮形态利用的可塑性与外来植物入侵性的关系。

陆生食肉动物(食肉目哺乳动物, 以下简称食肉动物)作为食物链与营养级的高位物种对维持生态系统结构与功能稳定性起到重要作用。过度人类干扰已在全球范围内造成食肉动物种群数量剧烈下降和栖息地质量显著退化, 探究食肉动物的区域共存机制对理解生物群落构建、濒危物种保护与管理具有重要意义。本文通过梳理100余篇有关食肉动物在空间、时间和营养3个生态位维度上相互作用的研究, 分析了体型大小、猎物组成、种群结构、环境差异、人类干扰和气候变化等因素对食肉动物种间关系和区域共存的影响, 并对今后食肉动物区域共存研究中亟需解决的问题进行了展望。食肉动物通过生态位分离达到共存并没有单一的理论解释, 猎物、栖息地和人类干扰等因素可以调节食肉动物相互作用关系并直接或间接地影响共存, 共同适应在食肉动物区域共存中具重要作用。食肉动物区域共存是经过长期演化形成的相对稳定状态, 需要以动态的眼光去审视。要明晰生态位重叠与区域共存机制的区别与联系, 在理解生态位分离的基础上, 结合生活史、家域和行为等对食肉动物共存进行综合分析。

景观生态学在其发展之初的20世纪80年代, 提出了关于景观网络研究(包括景观网络概念、网络结构指数和景观连接度)的基本构想, 这些构想需要在景观过程的研究中逐渐被落实和发展。动物移动过程因动物在斑块或廊道上有着独特丰富的属性特征、与周围资源环境之间存在复杂反馈而区别于无机物运移的景观过程, 则动物移动网络研究在实现关于景观网络研究的基本构想、推动景观生态学发展中贡献独特。因此, 总结动物移动网络研究的来源脉络及其对景观生态学的理论贡献对于景观网络领域和景观生态学学科的发展都具有重要意义。本文抓住景观生态学发展之初提出的关于景观网络研究的基本构想, 寻找和剖析其中所蕴含的景观生态学思想, 追踪这些思想如何被落实、发展、并形成目前的三个热点方向: 动物移动网络模拟、重要值评价和景观连接度分析; 总结这三个方向的研究进展, 指出整合动物的空间行为特征是必然发展趋势; 揭示出动物移动网络研究始终都以发掘斑块或廊道的动物有机体的属性特征(如种群数量)、以及描述这种属性在不同斑块或廊道之间的差异和联系为方向, 正是这种属性的发掘有效地落实、发展和丰富了关于景观网络研究的最初构想, 对景观生态学的贡献比其他过程更为独特。文章还总结了我国动物移动网络研究与国际研究相比较为滞后的现状, 指出其暂时尚未显示出对我国景观生态学的独特贡献; 强调发展源于跟踪定位数据的动物空间行为生态学研究是减小差距的重要、必要前提。期望本文能引发关于景观网络乃至景观生态学理论发展的方向性思考, 为研究者提供参考。

近年来, 被动声学监测技术被广泛应用于陆生哺乳动物的监测, 它能以较低的价格和非侵入的方式在特定区域进行野生动物无人值守监测, 面临的主要问题是需要人工收回数据和后期数据分析整理较为困难。本研究设计了一套被动声学监测系统用于西黑冠长臂猿(Nomascus concolor)监测, 监测系统在野外由太阳能供电, 使用自研的指向性拾音器阵列采集鸣声数据, 并通过无线网桥实时传输数据至管护局办公楼的服务器进行存储, 通过后台的鸣声数据管理系统辅助研究人员识别鸣声和辨认鸣声来源方向, 简化数据采集和处理流程。该系统在哀牢山国家级自然保护区枇杷箐科研监听点对两个西黑冠长臂猿群体进行了351天的连续监测, 特点为: 系统运行长期稳定, 数据通过无线方式传输便捷高效且不受季节天气影响。指向性拾音器阵列能有效分辨长臂猿鸣声来源方向, 弥补了传统监测设备难以分辨鸣声方向的缺陷。该系统与现有人工监测方法相比在数据采集的持续性、连续性、完整度以及鸣声数据处理智能化和监测成本方面均具有一定优势, 符合西黑冠长臂猿持续长期监测需求, 未来可作为西黑冠长臂猿自动化监测的解决方案进行推广应用。

物种名录为衡量区域和全球生物多样性提供了数据基础。随着互联网的兴起与发展, 人们将地球上已知的动物、植物、微生物等类群的物种名录信息存储到公共数据平台中, 并对物种名录进行快速及时地更新, 这极大地促进了分类学、保护生物学和宏观生态学等学科的发展, 成为政府或国际组织开展物种保育现状评估、红色名录编撰和生物多样性保护的重要依据。物种2000中国节点(http://www.sp2000.org.cn)和Catalogue of Life网站(http://www.catalogueoflife.org)分别是中国和全球最大的生物物种名录数据平台, 截至2020年6月4日, 其收录的物种数分别为122,280种和1,829,672种。然而这些数据平台仅提供物种查询、检索、下载等基本功能, 难以满足使用者准确、快速地批量获取所需生物物种名录数据信息的需求, 制约了这些大数据平台在生物多样性研究和保护中的作用。因此, 我们选取R语言开发了程序包SP2000, 旨在帮助用户批量获取中国或全球生物物种名录信息。该程序包具有跨Windows、MacOS、Linux等多个系统运行、操作便捷、代码开源等特点。为了方便用户使用, 本文详细介绍了SP2000的基本原理、特点及使用指南, 包括程序包的下载、安装、运行和参数设置等。

国家公园是我国自然保护地最重要的类型之一, 属于全国主体功能区规划中的禁止开发区域, 纳入全国生态保护红线区域管控范围, 实行最严格保护。对国家公园实行最严格保护具有重要意义, 但在国家公园理论研究和具体管理实践中, 严格保护并未被准确理解。作为一种新型自然保护地类型的国家公园, 其功能定位、保护管理理念和方式区别于其他自然保护地, 对国家公园实行严格保护也要与国家公园这些特殊的功能定位和特别的保护管理理念、管理方式相结合。本文系统分析了国家公园最严格保护的提出背景和过程, 探讨了如何全面准确理解最严格保护及其重要意义, 在此基础上, 提出对国家公园实行最严格保护的实现路径, 包括理顺管理体制、健全法制保障、强化监督管理、强化协同管理、规范特许经营、完善社会参与、加强教育培训等七个方面, 包含实行中央直管、明确央地事权、落实资金保障、完善法律法规、实行综合执法等23项具体策略。