已有研究表明, 土壤氮素增加可提高外来植物的入侵性, 降低本地植物的竞争力。为揭示全球氮沉降对入侵种与本地种之间竞争关系的影响, 我们于2010年5-8月在中国科学院北京森林生态系统定位研究站温室内, 采用取代系列实验方法(standard replacement experiment), 研究了3个氮素水平下入侵种豚草(Ambrosia artemisiifolia)与本地种黄花蒿(Artemisia annua)、蒙古蒿(Artemisia mongolica)的生长特征及种内、种间竞争关系的变化。实验采用双因素-随机区组设计, 设置了低氮、中氮和高氮3个氮素水平, 每一氮素水平分别设置豚草和黄花蒿、豚草和蒙古蒿组成的竞争实验, 生长90 d后测量株高和生物量。结果表明: 单栽情况下, 随氮素水平的增加3个物种的株高均增加, 而生物量均无显著变化; 混栽情况下, 3个物种株高和生物量随氮素水平的增加变化各异, 豚草呈极显著增加趋势, 而黄花蒿无明显变化, 蒙古蒿则先增加后减少。豚草的快速生长使其在竞争中处于优势地位, 对本地种黄花蒿和蒙古蒿产生明显的竞争效应。但不同氮素水平下, 豚草对本地种的竞争力不同: 低氮素水平下, 豚草<两个本地种; 中氮素水平下, 黄花蒿<豚草<蒙古蒿; 高氮素水平下, 豚草>两个本地种。氮素添加显著提高了豚草的种间竞争力, 改变了豚草与本地种之间的竞争关系, 使竞争有利于入侵种。据此推测, 在全球变化的背景下, 氮沉降的增加将会促进外来种豚草的入侵, 增加本地群落的可入侵性。

外来物种风险分析是防止生物入侵的有效手段之一。本文按照风险识别、风险评估和风险管理3个阶段, 构建了城市绿地外来物种风险分析体系。文中提出了4个层次、26个指标构成风险评估指标体系, 此体系囊括了城市绿地外来物种的传入、定殖、扩散、危害等入侵风险形成的基本要素, 并规范了风险指数的计算方法。以2010年上海世博会引进日本景观苗木可能携带的外来物种为对象, 对该体系在生产实践中进行了应用。结果表明: 高风险物种共7种, 涉及害虫4种、植物病原微生物2种、植物线虫1种; 中风险物种共10种, 涉及害虫3种、植物病原微生物4种、植物线虫3种; 低、极低风险物种各1种。根据风险分析结果, 对以上物种提出了有针对性的风险管理措施。实践表明, 该风险分析体系实用性强, 在上海世博会植物引种过程中为防止外来物种入侵起到了较好的预警效果, 为管理者提供了有价值的决策参考, 有力保障了上海世博会期间的生态安全。

为了探明长期多次释放胡瓜新小绥螨(Neoseiulus(Amblyseius) cucumeris)是否会对橘园节肢动物群落的生物多样性产生影响, 我们在福州马尾和晋安试验区的2个橘园分别设置生防园、自然园和化防园, 连续两年每月两次在各处理橘园的树冠和地面杂草中采集并记录节肢动物的种类和数量, 结果表明两个试验区的物种丰富度(S)均以生防园最高, 且都显著高于相应的化防园和自然园; 马尾试验区三种处理的多样性指数(H')和均匀度指数(E)的大小依次为生防园>自然园>化防园, 晋安试验区则为自然园>生防园>化防园, 表明释放胡瓜新小绥螨防治柑橘害螨, 减少农药的使用, 能恢复或增加橘园节肢动物群落的生物多样性。此外, 释放胡瓜新小绥螨未对橘园原有的捕食螨类群产生影响。

根据2006-2007年在台湾海峡进行的四个季度航次定点底拖网调查资料, 分析了台湾海峡游泳动物的种类组成、数量分布、优势种和多样性等特征。结果表明, 调查海域共鉴定出游泳动物373种, 其中鱼类273种, 甲壳类81种, 头足类19种; 渔获物组成以鱼类为主, 占渔获物总重量的65.6%, 其次为甲壳类和头足类, 分别占21.1%和13.3%, 所有调查站位游泳动物的年平均生物量密度指数为24.91 kg/h, 主要优势种类为带鱼(Trichiurus japonicus)、拥剑梭子蟹(Portunus haanii)、二长棘鲷(Parargyrops edita)、龙头鱼(Harpadon nehereus)、竹筴鱼(Trachurus japonicus)、火枪乌贼(Loligo beka)等。对多样性的分析显示, 台湾海峡游泳动物物种多样性指数(H′)变化范围为1.45-3.21, 平均为2.47, 其中秋季最高, 夏季最低, 且呈现南高北低的特点。与历史资料相比, 目前台湾海峡游泳动物种类数明显减少, 尤其是闽东和闽南—台湾浅滩海域表现最为突出; 优势种类个体呈现小型化和低龄化趋势, 表明台湾海峡游泳动物资源衰退明显。

为了解潮下带岩礁生境的鱼类区系特征, 于2009年对马鞍列岛岩礁生境进行了12个月的多网目组合刺网采样, 从分类学和生态型组成等方面, 结合多样性和相对重要性指数, 对该生境的鱼类组成和多样性特征进行了分析。全年共采集鱼类87种, 隶属2纲14目50科73属。其中鲈形目鱼类51种, 占58.6%; 趋礁性鱼类49种, 占56.3%; 放流鱼类7种, 占8%。所有鱼类个体中, 幼鱼的总比例为67.4%。暖水种、暖温种和冷温种分别为50、36和1种; 底层、近底层和中上层鱼类各为19、46和22种, 其中褐菖鲉(Sebastiscus marmoratus)、黄姑鱼(Nibea albiflora)和赤鼻棱鳀(Thryssa kammalensis)分别为各水层的绝对优势种; 定居种、季节性洄游种和偶见种各为32、55和11种。岩礁生境鱼类多样性呈现明显的季节变化特征, 2月份最低, 9月份最高。研究结果表明, 马鞍列岛岩礁生境是以趋礁鱼类为特征群体、暖水性和暖温性鱼类共同主导、各个类型的幼鱼在夏秋季集群出现、同时也分布了一定量放流种的高鱼类多样性栖息地, 它为各种鱼类提供了优良的摄食、避敌和繁殖场所, 是近岸海洋生态系统中相当重要的生境。然而相比过去, 该生境的鱼类多样性已经大大降低, 因此需对其保护工作予以更多关注。

两栖类有尾目物种的微卫星分离中的筛选成功率常常较低。为探索微卫星结构对筛选效率的影响, 本研究通过AFLP快速分离法(fast isolation by AFLP of sequences containing repeats, FIASCO)对商城肥鲵(Pachyhynobius shangchengensis)二碱基重复类型和四碱基重复类型微卫星进行分离, 并对微卫星序列进行了分析。研究中发现二碱基微卫星位点多以微卫星DNA家族形式存在, 并因此导致了微卫星位点分离较低的筛选率; 在四碱基重复的微卫星位点中未发现微卫星DNA家族的存在。对研究中得到的3个微卫星DNA家族的分析发现, 同一家族的上、下游侧翼序列变异程度存在差异; 毗邻微卫星重复单元区的侧翼序列碱基变异程度较高, 而较远处的区段则相对保守。这些结构特征可能反映出微卫星DNA家族在演化中的复杂性。本文的研究结果提示在两栖动物的一些类群中, 微卫星的筛选必须考虑微卫星DNA家族的影响, 选取适宜的碱基重复类型将是决定筛选效率的关键。

为了分析不同植物群落组成对内蒙古典型草原土壤微生物群落组成的影响, 本研究利用植物功能群剔除处理实验平台, 采用荧光定量PCR(real-time PCR)和自动核糖体间隔区基因分析(automated ribosomal intergenic spacer analysis, ARISA)技术, 对不同植物功能群组成的非根际土壤和常见物种的根际土壤中细菌和真菌的数量及群落结构进行了分析。结果表明, 在非根际土壤中, 不同植物功能群组成对细菌数量有显著影响, 而对真菌数量及细菌和真菌的群落结构影响不明显; 在根际土壤中, 不同植物物种对细菌、真菌的数量都有显著影响。此外, 聚类分析表明, 不同物种的根际土中细菌和真菌的群落结构也有所不同, 尤其以细菌的群落结构变化较为明显。研究结果表明不同植物物种可以通过根系影响土壤微生物群落组成。

生态系统受威胁等级评估是认识生物多样性丧失的重要手段。在2008年的第四次世界自然保护大会上, 国际自然保护联盟(IUCN)成立专门工作组, 着手建立类似于物种灭绝风险的定量评估方法, 对生态系统受威胁等级进行评估。最终的目标是在局地、区域和全球尺度上确定生态系统的受威胁等级, 建立生态系统红色名录。在制定生物多样性保护策略时, 生态系统红色名录与物种红色名录可作为互补。目前, 生态系统受威胁等级评估方案的评估依据包括4类: 生态系统分布或生态系统功能短期衰退; 生态系统分布或生态系统功能长期衰退; 生态系统当前的分布狭窄、同时生态系统分布或生态系统功能衰退; 生态系统当前的分布极狭窄。应用Rodríguez等(2011)建立的评估标准, 基于文献记载的中国辽河三角洲4个生态系统1988年和2006年的面积, 我们详细介绍了生态系统受威胁等级的评估过程。目前的评估方法面临挑战, 生态系统分布范围和占有面积的估计应基于合理的空间尺度, 同时还需建立合理的方法定量描述生态系统功能的变化。生态系统受威胁等级评估方案将提交2012年召开的世界自然保护大会讨论。

物种出现记录包含博物馆动物标本、植物标本、生态调查与物种观察等资料。在台湾生物多样性信息机构(Taiwan Biodiversity Information Facility, TaiBIF)物种出现记录整合平台中, 已整合台湾26个数据集, 包含超过150万笔物种出现记录, 其中约有85%的数据具有地理信息。我们利用数据库中所汇整的鲤科数据, 包括11个数据集、超过8,800笔出现记录数据, 利用网格式、切割式与密度式3种聚类分析算法分别绘制出不同的空间可视化结果, 藉此解决大量物种出现记录于Google Maps上呈现效能与可视化不佳之问题。同时我们也探讨了3种聚类分析法之结果与鲤科的专家意见范围地图(expert opinion range maps)比对的差异。期望透过本研究可快速且有效地呈现物种分布资料, 进而帮助研究者挖掘出大量数据所隐含的知识, 并为生态保育提供重要参考。

分子生物学技术特别是分子标记方法越来越多应用于研究植物间相似关系及其进化规律。为试图寻找一种适合缺乏分子生物学数据的, 以及能够在属以上高阶元间快速比较研究的小片段RNA分子标记方法, 作者通过含HAc-NaAc缓冲体系的SDS总核酸提取方法, 提取了53种高等植物的总核酸。将总核酸在7%的聚丙烯酰胺凝胶中电泳, 结果发现: (1)在100-200 bases的位置有高丰度的RNA条带, 条带稳定清晰, 结果可重复再现, 用DNase I和RNase A处理后认为这些片段属于小片段RNA。(2)比较了绿豆幼苗经0-8 h不同光照处理, 以及猕猴桃不同品种和器官之间的小片段RNA, 表明不同光照时间、不同性别的花蕾、叶片和染色体倍性间的带型一致, 说明这些片段部分具有一定的空间结构, 其表达极其稳定, 无明显差异。(3)同一科内的植物的带型存在多态性, 主要是由地理隔绝造成的差异, 并且分类阶元高的多态性百分比和多态性信息量高于分类阶元低的。(4)经过比较蕨类植物、裸子植物和被子植物53种植物的小片段RNA, 发现在100-200 bases中含3-6条清晰的条带, 带型跟植物亲缘关系相关。因此, 作者认为100-200 bases位置的小片段RNA可作为鉴定植物科间和科内亲缘关系的一种分子辅助标记。

种子雨阶段是植物更新的关键环节, 它连接着繁殖生产与植物后续生活史阶段, 对群落结构有着重要的影响。虽然早在19世纪中叶达尔文就认识到种子扩散的重要性, 然而对种子雨的广泛研究于20世纪80年代初才开始。本文聚焦于森林木本植物种子雨研究, 首先介绍了种子雨监测方法, 包括收集器的布置, 种子雨的收集、分离和鉴定。然后综述了种子雨的4个主要研究方向: 种子产量的时间和空间变化格局(包括季节变化、年际变化和空间变化)、增补限制及其在物种多样性维持中的作用、验证负密度效应假说、种子雨与其他生活史阶段(土壤种子库、幼苗、幼树及母树)的比较。未来还需要加强对种子雨的长期监测, 开展增补限制的跨纬度比较研究, 探讨植物早期更新阶段负密度效应沿纬度梯度的变化规律, 加强数学模型以及分子标记和稳定同位素技术等新手段的运用。

气候变化对生物多样性的影响已成为热点问题。本文以鸟类为研究对象, 根据鸟类受气候变化影响的最新研究成果, 综述了气候变化对鸟类的分布、物候和种群等方面的影响。结果表明, 在气候变化影响下, 鸟类分布向高纬度或高海拔区移动, 速度比以往加快, 繁殖地和非繁殖地的分布移动变化并不相同, 并且多数分布范围缩小, 物候期发生复杂变化, 种群数量下降明显。文章还讨论了该领域主要的预测和评估方法, 以及进化适应等生物因素对气候变化预测结果的影响, 除了以往单一的相关性模型外, 目前应用最多的是集成模型, 而未来最具发展潜力的是机理模型。进化适应方面的研究近来取得新进展, 证实了生物个体积极应对气候变化影响的事实, 从而对人为模型预测的准确性带来挑战。文章最后进行了总结和展望, 结合国外研究经验和我国实际情况, 提出一些建议: 由于气候变化的影响及其研究是长期性的, 从而对鸟类的历史监测数据提出很高的要求, 当前我国急需建立一套长期、全面和可靠的鸟类数据监测系统; 此外, 人们需要综合评估现有各种预测模型的可靠性, 在此基础上探索新的研究方法。