现代社会中的重大环境热点问题研究推动了保护生物学的发展。学科融合使得保护生物学正在发展成为保护科学(Conservation Science)。保护生物学需要广泛参与, 然而, 根据Google Search Volume, 中国互联网用户对保护生物学与生物多样性概念的兴趣不高。全球生物多样性的主要部分在发展中国家, 研究发现主要保护生物学项目或最活跃的研究工作在发展中国家进行。然而科技投入不足限制了发展中国家保护生物学论文的产出。到目前为止, 中国作者(含在华工作的外国作者)在ISI Web of Knowledge数据库中保护生物学主流刊物上发表的论文数量少, 与中国的生物多样性占全球的比例不相称。保护生物学研究面临一系列的挑战: (1)保护生物学研究因过分强调价值与实用而受到了批评; (2)保护生物学缺少机理探讨、缺少实验、缺少对比研究, 还没有形成完整的理论体系; (3)保护生物学是一门涉及空间尺度的学科, 不同局部、不同空间尺度的保护生物学问题往往缺乏可比性; (4)许多保护生物学数据没有正式发表, 这些“灰色文献”限制了保护生物学的发展; (5)与生物多样性有关的国际法和国内法的制定和实施为保护生物学带来了新的发展机遇。我们提出如下对策: (1)明确保护生物学的价值取向; (2)建立保护生物学研究方法和理论体系; (3)重视和探讨保护生物学的空间尺度问题; (4)充分收集利用“灰色”数据和文献, 建立与发表在同行评议科学刊物上的文献库相对应的初级生物多样性网络数据库, 促进保护生物学的荟萃分析和大研究; (5)积极围绕生物多样性有关的国际法开展相关研究。保护生物学这一门大科学的完善离不开各国保护生物学的深入研究, 部分中国学术期刊用英文发稿, 是中国保护生物学工作者研究汇入世界主流的途径之一。

生物同质化是指特定时间段内两个或多个生物区在生物组成和功能上的趋同化过程, 包括遗传同质化、 种类组成同质化和功能同质化三个方面。近年来, 生物同质化问题已引起生态学界的高度重视, 成为保护生物地理学的一个全新议题, 但在国内的相关研究较少。本文从生物同质化概念的发展历程入手, 对生物同质化三个方面的度量方法和驱动因素分别做了介绍和评述, 指出外来物种入侵和本土物种灭绝是导致生物同质化的最主要原因, 其他能促进这两个过程的活动, 如环境退化和干扰、城市化和生境同质化等都会对生物同质化有影响; 生物同质化具尺度效应, 在不同生物地理区域以及不同生态系统和生物类群之间, 生物同质化程度不同, 主要驱动力也各异。探讨了生物同质化在生态、生物进化和人文经济方面的影响以及生物同质化与生物多样性保护的关系。最后对我国开展生物同质化研究的必要性和需要解决的问题做了探讨, 以期能推动生物同质化研究在我国的发展。

密度—类群指数(DG指数)是为研究复杂的土壤动物群落多样性而创建的, 其理论基础是土壤动物群落中各类群互不干扰和互利的关系大于互相竞争的关系, 因而公式中各类群是互相独立、互不影响的。DG指数自1990年建立以来, 经作者及同行学者在不同地带、不同生态系统和不同级别的土壤动物群落研究中运用, 都获得良好的效果, 能真实地反映群落的多样性状况, 显示出它具有广泛的适用性。用情景分析法(scenario analysis)探讨DG指数与Shannon-Wiener多样性指数(H')的预期效果, 结果显示, 当群落间种数差和均匀度(J)差为正负相反的数值时, Shannon-Wiener指数与DG指数不一致。文中还对土壤动物群落多样性的概念、性质及指数适用性进行了讨论, 认为土壤动物群落在客观上不存在均匀的数量分布, 把“均匀度”看作是多样性的重要指标是不适宜的。DG指数虽然没有直接包含许多信息, 但能在广泛的情况下经得起检验, 因而具有重要的应用价值。

近年来, 传统知识受到国际国内的广泛关注, 特别是与生物资源相关的传统知识保护问题在《生物多样性公约》等国际论坛已成为焦点议题。然而, 传统知识尚没有统一的定义。本文在分析相关国际公约有关传统知识的概念的基础上, 结合作者过去几年在中国民族地区的相关研究工作, 提出与生物资源保护与持续利用相关的传统知识可分为以下5类: (1)传统利用农业生物及遗传资源的知识; (2)传统利用药用生物资源的知识; (3)生物资源利用的传统技术创新与传统生产生活方式; (4)与生物资源保护与利用相关的传统文化与习惯法; (5)传统地理标志产品。本文还针对目前传统知识保护中存在的问题, 探讨了开展传统知识调查、整理、编目、继承、发展、保护和推广应用的各项措施, 并提出建立国家法规制度, 以确保公平公正地与地方社区和土著居民分享因利用传统知识而产生的惠益。

为了解中国东南部沿海凤鲚(Coilia mystus)的种群遗传多样性和遗传结构, 本文分析了长江口(CJ)、钱塘江口(QT)、闽江口(MJ)和九龙江口(JL)4个凤鲚地理群体的mtDNA控制区561 bp片段的序列变异。65尾样本共检测到28个单元型。4个群体总的单元型多样性和核苷酸多样性均较高(h = 0.9433 ± 0.0168, π = 0.0317 ± 0.0158), 但单个群体的核苷酸多样性水平却很低, 其中以CJ最高(π = 0.0080 ± 0.0046), MJ最低(π = 0.0015 ± 0.0013)。MJ与JL群体之间以及CJ与QT群体之间的平均K2P遗传距离很小, 分别为0.3%和0.8%; 而CJ、QT分别与MJ、JL群体之间的遗传距离均较大, 达到了6%。采用最大似然法(ML)、最大简约法(MP)和邻接法(NJ)分别构建的单元型间的系统发育树揭示, 4个凤鲚群体构成CJ-QT 和MJ-JL 2个支系, 且具有极高的支持率。单元型的网络分析也显示这两个支系间有高达28步的突变次数。AMOVA分析显示大部分的遗传变异来自这两支系群体间(90.77%), 表明凤鲚群体间存在着显著的地理分化。种群分化指数和基因流分析也表明, 支系间群体有着明显的遗传分化(F_ST > 0.9, N_m < 0.03)。所有分析结果支持所研究的凤鲚标本属于两个不同的地理种群, 且种群的分化至少已达到亚种水平。采用BEAST和TRACER软件得到凤鲚两个亚种的最近共同祖先约在0.34-0.46百万年前, 处于更新世晚期, 推测可能是第四纪晚期的气候旋回和海平面的升降导致了凤鲚的种群分化。

根据2007年长江口及其邻近水域4个航次调查资料, 探讨了该水域的鱼类浮游生物群落物种组成和多样性的季节变化特征。结果表明, 2007年共捕获鱼类浮游生物6,463个, 隶属12目28科45种, 以鳀科丰度最高, 占总丰度的76.5%。长江口鱼类浮游生物包括4种生态类型: 淡水型(2种), 半咸水型(14种), 沿岸型(10种)和近海型(16种)。 其中, 近海型物种个体数量最多, 占2007年长江口鱼类浮游生物总丰度的74.55%。鳀(Engraulis japonicus)在4个季节均有出现, 对长江口鱼类浮游生物丰度贡献最大。鱼类浮游生物在物种组成上存在明显的季节变化: 白氏银汉鱼(Allanetta bleekeri)在春季占绝对优势, 鳀是夏季优势度最高的种类, 秋季除鳀外, 前颌间银鱼(Hemisalanx prognathus)成为优势种; 鱼类浮游生物丰度高度集中在优势种上, 各季节优势种对总丰度贡献超过89%。群落物种数量、丰度、丰富度指数、均匀度指数和多样性指数, 在夏季最高, 春季和秋季次之, 冬季最低。长江口鱼类浮游生物群落物种组成和多样性的季节变化特征体现了鱼类繁殖迁移策略和鱼类对环境变异的响应。

为了解不同砍伐处理对常绿阔叶林中土壤动物群落结构的影响, 于2007年7月至2008年4月在浙江天童地区常绿阔叶林中对5个砍伐4年后的恢复样地进行四季采样。样地处理分别是: (I) 去除大树保留萌枝、(II) 去除地表植物保留枯枝落叶层、(III) 去除地表植物和10 cm表土、(IV) 清除下木层保留大树及(V)对照。结果显示: I号样地土壤动物个体数量最多, 除I号样地与III号样地差异显著外(P<0.05), 其他样地间不存在显著差异; 各样地表层土壤动物数量均与5-10 cm、10-15 cm层有显著差异(P<0.05); II号样地类群丰富度最高; I号样地DG指数最高, III号样地最低; 弹尾目、啮目、伪蝎目和半翅目与群落总体特征(DG指数)的相关性都达到了极显著水平(P<0.001)。结果表明砍伐在一定程度上改变了土壤动物的类群组成, 砍伐强度越大, 土壤动物受影响越大。

为了解非传粉榕小蜂与榕树—传粉榕小蜂互利共生系统的作用方式和作用强度, 从而揭示它们长期稳定共存的原因, 作者于2008年在西双版纳热带植物园研究了钝叶榕(Ficus curtipes)非传粉榕小蜂Walkerella sp.与榕—蜂互利共生系统的相互关系。我们野外直接观察Walkerella sp.的产卵繁殖行为, 并对Walkerella sp.和传粉榕小蜂进行控制放蜂实验。实验包括4类处理榕果: 传粉榕小蜂单种放蜂果, Walkerella sp.单种放蜂果, Walkerella sp.与传粉榕小蜂混合放蜂果, 自然果。结果表明, Walkerella sp.在榕果外产卵, 并且可以将卵产在多个榕果上。单因素方差分析结果表明: 混合放蜂果和自然果内传粉榕小蜂后代数量差异不大(P = 0.46), 但都显著低于传粉榕小蜂单种放蜂果(P < 0.01); 在传粉榕小蜂单种放蜂果以及混合放蜂果内种子数量不存在显著差异(P = 0.33), 但都显著高于自然果(P < 0.01)。自然果内Walkerella sp.后代数量与传粉榕小蜂数量呈显著的相关关系, 而在混合放蜂果内两者呈低度负相关。Walkerella sp.与种子数量在自然果和混合放蜂果都不存在显著的相关关系。单因素方差分析结果表明, Walkerella sp.单种放蜂果、混合放蜂果及自然果中Walkerella sp.数量不存在显著差异(P < 0.01)。对自然果内所有种类小蜂的相关分析表明: Walkerella sp.与其他非传粉榕小蜂都不存在显著的相关关系, 这说明不存在寄居或复寄生的非传粉榕小蜂种类控制Walkerella sp.的数量。而Walkerella sp.之所以没有完全利用榕果内的小花资源繁殖后代, 是由于产卵量有限和后代必须依靠传粉榕小蜂雄虫打开苞片口才能离开榕果, 必须给传粉小蜂留下一些繁殖资源。

野牡丹科植物具有形态、大小和颜色显著不同的两种异型雄蕊。关于其异型雄蕊是否具有功能分化还一直存在争论。本文以野牡丹科植物野牡丹(Melastoma malabathricum)为实验材料, 比较了两种异型雄蕊在传粉过程中的功能作用。结果表明, 两种异型雄蕊在形态、花粉量和人工控制实验条件下的结籽数, 以及主要传粉昆虫木蜂(Xylocopa sp.)访花时的行为等方面都有显著差异, 说明两种雄蕊在传粉过程中存在一定的功能分化: 外轮紫色雄蕊中的花粉为后代提供雄配子, 而内轮黄色雄蕊中的花粉则为传粉昆虫提供食物。但两种雄蕊在花粉活性、花粉组织化学成分和结实率方面差异均不显著, 表明两者在生理上并没有分化。实验结果还表明, 除花前套袋不结实外, 自交、异交和自然对照都具有较高的结实率, 说明野牡丹不存在无融合生殖和主动自交及自交不亲和现象, 为兼性异交。

小黑桫椤(Alsophila metteniana)被列为我国国家二级保护植物。为探讨其种群数量下降原因, 作者采用无菌培养方法和显微观察技术, 在实验条件下研究了光照强度、光质、温度和pH值对小黑桫椤孢子萌发及早期配子体发育的影响。结果表明: 孢子萌发和配子体发育的最适光照强度为40-70 µmol·m^-2·s^-1, 全黑暗时孢子不萌发;白光、红光、黄光和蓝光下的萌发率分别为68.78%、65.66%、63.74%和7.51%; 白光和蓝光下配子体可以形成正常的心形原叶体, 红光和黄光下配子体发育一直处于丝状体阶段。孢子萌发和配子体发育需要在酸性土壤进行(pH值在3.7-6.7); 孢子萌发的适宜温度为20-30℃。从孢子接种到心形原叶体形成需要55 d左右。根据上述结果, 我们认为光照强度是小黑桫椤孢子萌发的必需条件, 光质是限制小黑桫椤孢子繁殖的重要原因; 光质、温度和pH值等环境因子的作用和配子体发育时间等是导致小黑桫椤种群数量日趋减少的主要原因。

三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)是世界最有害的100种外来入侵种之一, 现已在我国东南沿海地区广为分布, 并造成危害。我们对其野外种群的观察发现, 在夏季光照强烈的生境中, 其叶片常常有变红的现象。本研究针对这一现象, 从叶片花色素苷含量的变化入手, 探讨了三裂叶蟛蜞菊叶片变色的原因及其生理功能。结果表明, 红叶中的花色素苷含量显著高于绿叶(P<0.05), 夏季高光照诱导的花色素苷的积累是叶片由绿色变为红色的主要原因。由于花色素苷含量较高, 红叶的总抗氧化能力增强, 在甲基紫精(MV)光氧化处理过程中, 红叶的最大光量子产量(F_v/F_m)和实际光量子产量分别下降了28.2%和79.1%, 显著低于绿叶的下降幅度(70.9%和93.8%)。这一结果表明, 三裂叶蟛蜞菊在夏季遭受强光胁迫时, 叶片由绿色变为红色增强了对氧化逆境的耐受能力, 而相同环境下的本地蟛蜞菊(W. chinensis)并没有叶片变红的现象, 暗示这可能是入侵植物三裂叶蟛蜞菊抵御和适应夏季高光的一种特殊的生理机制。

地膜水稻作为一种新的水稻种植方式, 在我国丘陵和山区水稻生产中具有明显的增产效果。地膜稻田中杂草作为重要的有害生物, 有关其群落组成及多样性的报道不多。为了明确地膜稻田杂草的种类、发生密度、优势种及群落多样性, 我们设计了地膜和常规种植两类不同种植模式稻田, 在田间杂草营养生长盛期, 抽样调查了两类稻田中杂草密度、发生程度及生物多样性指数等。结果表明: 地膜稻田和常规稻田杂草种类分别有8科12属12种和10科14属14种。其中常规稻田的马齿苋(Portulaca oleracea)、鸭舌草(Monochoria vaginalis)、拟金茅(Eulaliopsis binata) 和四叶萍(Marsilea quadrifolia) 等在地膜稻田不发生或仅偶有发生, 覆膜稻田中杂草总密度显著降低。异型莎草(Cyperus difformis)和酢浆草(Oxalis corniculata)在两种种植模式田均为优势种, 其相对密度分别为10.29-49.26%和11.91-45.59%, 且地膜稻田的密度均显著低于常规稻田; 而马唐(Digitaria sanguinalis)和水莎草(Juncellus serotinus)仅为地膜稻田的优势种, 其相对密度分别为18.01-30.46%和17.22-23.97%。除个别调查时间外, 两种种植模式稻田杂草群落的Shannon多样性指数和Margalef丰富度指数无显著差异; 而在整个调查期间, 地膜稻田的Pielou均匀度指数均显著高于常规稻田。由此可见, 地膜水稻种植模式不仅对稻田常见杂草和优势种杂草有一定的控制作用, 而且也使整个杂草群落处于一个稳定水平, 避免了一些杂草的暴发, 这对水稻生产过程中的草害控制具有重要的意义。

为评估在人工林早期发育过程中地表苔藓层片物种组成和结构的演变趋势, 选择四川省金川县507林场4-30年林龄的5块云杉(Picea asperata)人工林和1块300年岷江冷杉(Abies faxoniana)原始林, 开展了地表苔藓植物调查。采用方差分析法(ANOVA)对苔藓植物特征参数进行差异性检验, 采用Sørensen群落相似性系数比较了苔藓群落β多样性差异。结果表明: (1)云杉人工林较原始林地表苔藓物种丰富度高。年轻的人工林(<16年)较中龄林(21-30年)地表有更多的苔藓种类; (2)原始林较人工林有更高的地表苔藓植物盖度、密度、平均高度和厚度, 而不同林龄的人工林之间在苔藓植物层片盖度和密度上并没有表现出统计学意义上的差异(P>0.05), 但地表苔藓优势种及次优势种组成具有较明显的差异; (3)人工林与原始林地表苔藓共有种具有明显的喜光耐旱特性, 4年生未成林地段与原始林共有种数最多, 为19种; (4)原始林下地表24种苔藓植物中, 除Rhytidium rugosum外, 23种在云杉人工林早期发育过程中存在。在人工林发育过程中地表苔藓物种替代明显, 替代率随林龄呈增加趋势(0.24-0.60), 有明显的物种替代现象发生。综合分析表明: (1) 本文所研究的4-30年的云杉人工林发育过程中地表苔藓结构与多样性并没有表现出预期的恢复趋势, 大多数土著苔藓种群还未能有效恢复; (2)要恢复重建林地后演替阶段的苔藓种群结构和多样性, 不仅需要在采伐和造林过程中减少对土壤的扰动以保护地表微生境, 还应在云杉人工林处于16-20年林龄, 地表苔藓植物丰富度发生显著衰退时进行合理疏伐。