为了解中国鸟类学研究的状况和发展趋势, 我们利用在线文献数据库(Web of Science)检索了1991-2010年间发表的与鸟类有关的文献, 对中国和其他国家的鸟类学研究论文、研究领域、研究机构等进行了分析和比较。结果发现, 中国鸟类学研究发展很快, 专业研究人员数量在1991-2010年间增长了近四倍, 在国际上发表的研究论文的数量近几年年均增长25%; 论文数量占世界的比例已经由1991-2000年的0.46%上升到了2001-2010年期间的1.53%, 世界排名由第27位上升至第16位, 并且研究领域更加多元化, 论文水平不断提高。在鸟类系统发育与演化、合作繁殖和婚配、禽流感、巢寄生等领域的许多成果开始在国际相关领域的高水平刊物上发表, 在古鸟类以及雉类和鹤类等濒危鸟类的保护研究方面位居世界前列。但从整体而言, 中国鸟类学研究与世界上一些发达国家相比还有很大差距。为此我们对中国鸟类学未来的发展提出了一些建议, 包括需要更加关注鸟类的生活史对策、气候变化和城市化对鸟类的影响、鸟类迁徙、濒危物种保护生物学等领域的研究, 进一步加强国际交流与合作, 规范鸟类研究及数据保存和处理的方法, 采取更有效措施加大对青年研究人员的支持力度等。

合成生物学(synthetic biology)已迅速发展为生命科学最具发展潜力的分支学科之一, 但它同时也会给生态环境和人类健康带来潜在的风险。结合国内外合成生物学发展现状, 本文综述了基因回路(DNA-based biocircuits)、最小基因组(minimal genome)、原型细胞(protocells)、化学合成生物学(chemical synthetic biology)等涉及的风险评价、合成生物学与生物安全工程(biosafety engineering)、合成生物学对社会伦理道德法律的影响以及当前热点议题, 如生物朋(黑)客(biopunk (or biohackery))、家置生物学(garage biology)、DIY生物学(do-it-yourself biology)、生物恐怖主义(bioterrorism)等方面的新进展。分析讨论了世界各国合成生物学以自律监管或技术为主的安全管理原则和基于5个不同政策干预点的5P管理策略的合理性与潜在不足。同时结合我国合成生物学当前研究进展以及现有的安全管理规范, 提出了建立以安全评价为核心的法规体系、生物学生物安全规范以及加强研发单位内部管理和生物安全科普宣传等我国合成生物学安全管理制度与措施等建议。

在种群空间格局研究中, 定量分析格局及其形成过程已成为生态学家的主要目标。在量化分析的众多方法中, 点格局分析是最常用的方法, 而在选择零模型时, 完全空间随机模型以外的复杂零模型很少使用, 实际上, 这些零模型可能有助于认识格局的内在特征。为此, 我们在研究实例中, 选择完全空间随机模型(complete spatial randomness)、泊松聚块模型(Poisson cluster process)和嵌套双聚块模型(nested double-cluster process)对典型草原处于不同恢复演替阶段的羊草(Leymus chinensis)种群空间格局进行了分析。结果发现: 完全空间随机模型仅能检测种群在不同尺度下的格局类型; 而通过泊松聚块模型和嵌套双聚块模型检验表明, 在恢复演替的初期阶段, 羊草种群在小尺度范围内偏离泊松聚块模型, 而在整个取样范围内完全符合嵌套双聚块模型; 随着恢复演替时间的推移, 在恢复演替的后期, 在整个取样尺度上, 羊草种群与泊松聚块模型相吻合。这是很有意义的生态学现象。这一实例表明在应用点格局分析种群空间格局时, 仅通过完全空间随机模型的检验来分析格局特征, 或许很难论证复杂的生态过程, 而选择一些完全空间随机模型以外的较复杂的零模型, 可能发现一些有价值的生态学现象, 对揭示格局掩盖下的内在机制有所裨益。

位于亚热带的浙江天童和古田山常绿阔叶林大样地分布有较高比例的落叶树种, 那么它们与常绿树种的共存机制是什么? 常绿树种和落叶树种生态习性差异较大, 二者对生境的选择应有所不同, 我们推测生境分化可能是两类植物实现共存的主要机制。为检验该假设, 我们以天童20 ha动态样地调查数据为依托, 选择个体数≥20的55个常绿树种和42个落叶树种作为分析对象, 用典范对应分析(CCA)研究了地形因子对二者分布的影响差异, 用torus转换检验来分析常绿树种和落叶树种与各类地形生境的关联。结果如下: (1)CCA分析表明地形因子对常绿树种分布的解释量为19.2%, 对落叶树种分布的解释量为7.0%。(2)torus转换检验结果表明, 与沟谷成正关联的常绿树种和落叶树种的比例分别为16.4%和28.6%, 成负关联的比例分别为40%和7%; 与山脊成正关联的常绿树种和落叶树种的比例分别为41.8%和4.8%, 成负关联的比例分别为10.9%和47.6%; 与受干扰生境成正关联的常绿树种和落叶树种的比例分别为16.4%和42.9%。上述结果说明地形对常绿树种分布的影响大于落叶树种; 两个植物类群对生境的选择多呈现相反格局, 尤其是在沟谷生境和山脊生境, 这进一步表明生境分化是常绿树种和落叶树种共存的重要机制之一, 生态位理论在一定程度上能较好地解释亚热带常绿阔叶林物种多样性的维持。

特有种子植物是热带森林植物区系的一个重要组成部分, 且很容易受到人为干扰的影响, 但是森林采伐对特有种子植物的影响少有报道。本文基于164个25 m×25 m植被公里网格样地数据, 分析了海南岛尖峰岭地区海南特有种子植物(以下简称特有种子植物)的组成结构、样地内特有种子植物物种数与总物种数之间的关系; 并从种-面积曲线、累积种-个体关系和物种多度分布3个方面比较了原始林、径级择伐林和皆伐林样地中特有种子植物的物种多样性变化规律。结果显示: 尖峰岭地区特有种子植物种类丰富, 共有158种, 占全岛(397种)的40%; 其中木本特有种子植物达98种(藤本除外), 在164个样地内共记录到胸径≥1.0 cm的52种, 占整个尖峰岭地区的53%, 以樟科、壳斗科、茜草科种类为主。样地内特有种子植物的物种数与总物种数成正相关关系。采伐后特别是径级择伐后特有种子植物物种数略微增加, 但增加的种类大多仅在1-2个样地中出现; 而且种群也比较小, 表现为较稀有且不稳定的种群结构特征, 在后续的更新中消失的可能性较大。但是, 采伐后一些特有种子植物仍具有中等大小的种群, 例如毛荔枝(Nephelium topengii)、海南紫荆木(Madhuca hainanensis)和尖峰岭锥(Castanopsis jianfenglingensis)等。

作者通过对中国543个自然保护区内兰科植物数据的分析, 对我国1,334种兰科植物的就地保护状况进行了逐一评价。我们根据有记录分布保护区的数量, 通过专家咨询的方式, 将兰科植物就地保护水平划分为“有效保护”、“较好保护”、“一般保护”、“较少保护”、“保护状况不明”和“未予评价”6个等级。结果发现: 有676种兰科植物在自然保护区内得到了不同程度的就地保护, 占所评价兰科植物总数的51.9%; 但有626种兰科植物保护状况不明, 尚未受到就地保护, 占总数的46.9%。另外有32种仅分布在香港、澳门和台湾地区, 本研究中未予评价, 约占总数的2.4%。根据评价结果, 就兰科植物就地保护中存在的基础调查不足、受关注程度低、受保护率低等问题进行了深入的讨论, 提出5条有针对性的建议对策: (1)加强兰科植物的调查监测; (2)提高兰科植物的保护级别与受关注程度; (3)进一步完善兰科自然保护区建设; (4)规范自然保护区综合科学考察; (5)定期评价我国兰科植物保护成效。

两栖类正经历全球范围内的种群衰退, 很多两栖动物集群灭绝事件与环境病原体(如壶菌(Batrachochytrium dendrobatidis)的侵扰有关。MHC基因的表达产物在有颌脊椎动物免疫应答过程中起关键作用, 其多态性通常与动物对疾病的抗性或易感性密切相关, 因而被认为是研究动物适应性进化的最佳候选基因之一。本文对中国特有的无尾两栖动物凹耳蛙(Odorrana tormota)MHC II类B基因多态性进行初步研究。首先, 利用1对通用引物扩增出凹耳蛙MHC II类B基因exon2长约180 bp的DNA片段。在此基础上, 利用ligation-mediated PCR进一步获取侧翼未知序列, 序列拼接后长2,030 bp, 包含exon2以及intron1和intron2的部分序列。基于上述序列设计出凹耳蛙B基因exon2特异性引物(IIQ1BU/IIQ1BD), 对该物种黄山种群32个样品进行PCR扩增和克隆测序, 共获得34个不同的等位基因, 等位基因序列核苷酸和氨基酸变异位点的比例分别为16.17%(33/204)和26.87%(18/67), 大多数氨基酸变异位点位于推测的抗原结合位点(antigen binding sites, ABS)。每个样品包含2-5个等位基因, 结合等位基因序列特征以及cDNA表达分析结果, 推测凹耳蛙至少拥有3个可表达的B基因座位。与文献报道的蛙科其他物种比较后发现, 尽管凹耳蛙目前的分布区非常狭窄, 但其MHC II类 B基因多态性明显高于蛙科其他动物。等位基因碱基替换模式提示凹耳蛙MHC II类B基因曾经历过强烈的正选择作用, ABS区的d_N值显著大于d_S (P<0.05), PAML软件包CODEML程序中不同模型的似然比检测(likelihood rate test)结果同样支持上述推论, 贝叶斯经验贝叶斯路径(Bayesian Empirical Bayes)共检测出5个显著受正选择作用的氨基酸位点。贝叶斯系统树的拓扑结构显示, 无尾两栖类不同科的等位基因分别形成单系群, 但蛙科不同属的等位基因未能形成单系群, 蛙属绿池蛙(Rana clamitans)的1个等位基因与臭蛙属凹耳蛙的部分等位基因享有共同的谱系关系, 提示蛙科不同属间的B基因存在跨种多态性。

为弥补传统形态分类方法的不足, 探究应用DNA条形码技术进行分子生物学鉴定的可行性, 本研究用DNA条形码技术检测了青海省海东地区3目6科14属18种110只小型兽类的COI基因部分序列。分析所测COI基因序列可知: 种内遗传距离≤3%, 种间遗传距离5-10%, 属间遗传距离12-19%, 种间遗传距离显著大于种内遗传距离。NJ树显示同种个体聚为有很高支持度的单一分支。有6个个体(4只黄胸鼠、2只小家鼠)在现场鉴定中被误定为其他种类。研究结果表明使用条形码技术能纠正形态学鉴定中的错误, 也说明动物线粒体COI基因是一个有效的DNA条形码标准基因。

为从分子水平上对我国双峰驼(Camelus bactrianus)群体的遗传多样性、群体间遗传关系、群体遗传分化及近交情况进行全面、系统地研究, 为双峰驼种质资源保护和新品种培育提供基础数据, 本文利用18对微卫星引物, 分析了我国9个双峰驼群体和1个蒙古双峰驼群体的遗传多样性和遗传关系。结果显示: 10个群体均具有较高的遗传多样性, 共检测到242个等位基因, 平均等位基因数为13.44, 平均有效等位基因数为4.18, 平均观察杂合度(H_o)为0.5528。10个群体间存在显著的遗传分化, 有9.6%的遗传变异来自群体间, 90.4%的遗传变异来自群体内部的个体间。聚类分析、主成分分析和群体遗传结构分析结果都表明10个群体被分成2个明显的分支, 新疆4个群体单独聚为一类, 剩下的6个群体聚为一类。这一结果可能与它们的地理分布和群体间的地理屏障有关。

根据2006年春季(5月)和秋季(10月)黄海山东海域疏目变水层双拖网调查数据, 作者对该海域鱼类群落多样性、空间分布及长度谱特征进行了研究。调查共捕获鱼类61种, 其中鲈形目种类最多(27种), 其次为鲱形目(8种)和鲉形目(7种); 按摄食类型可分为浮游动物食性、浮游动物/底栖动物食性、底栖动物食性、底栖动物/游泳动物食性、游泳动物食性、杂食性、碎屑食性7个类群, 其中浮游动物食性占渔获物重量组成的82.5%。春、秋季鱼类群落均主要由小型种类占优势, 春季优势种有3种, 为玉筋鱼(Ammodytes personatus)、鳀(Engraulis japonicus)和方氏锦鳚(Pholis fangi), 秋季优势种有5种, 分别是鳀、青鳞小沙丁鱼(Sardinella zunasi)、玉筋鱼、小黄鱼(Larimichthys polyactis)和赤鼻棱鳀(Thryssa kammalensis)。丰富度指数(D)、Shannon-Wiener多样性指数(H')、均匀度指数(J')的空间异质性明显, 表现出近岸海域(尤其是青岛-乳山南部近岸海域)较高, 深水区较低的态势, 但多样性指数的季节间差异不显著。资源量与Shannon-Wiener多样性指数(H')、均匀度指数(J')、功能团多样性指数(FD)均呈负相关关系, 与种类丰富度指数(D)则无相关关系。春、秋季鱼类群落长度谱曲线斜率均小于-0.2, 而截距均大于10, 与该海域1985年及2000年的研究结果相比, 长度谱斜率显著降低、截距显著增加, 这与小型个体种类占优势密切相关。与历史资料相比, 黄海山东海域鱼类群落多样性下降, 小型个体比例上升, 资源呈衰退趋势。

为了解季节性冻融及其变化对土壤动物群落特征的影响, 于2008年11月-2009年10月的冬季(土壤冻融期、冻结期和融化期)及植被生长季节, 研究了不同岷江冷杉(Abies faxoniana)林的大型土壤动物群落特征。共采集大型土壤动物10,763只, 隶属于91科。冬季与生长季节土壤动物群落结构存在显著差异: 冬季以长角毛蚊科幼虫和尖眼蕈蚊科幼虫为优势类群, 大蚊科幼虫、苔甲科和蠓科幼虫等为常见类群; 而生长季节以蚁科、隐翅甲科、长角毛蚊科幼虫和异蛩目为优势类群, 原铗叭科、蝇科幼虫和石蜈蚣目等为常见类群。土壤动物群落个体密度、类群数量和多样性指数(H')随冻融格局变化表现出先降低后升高的趋势, 在土壤融化期达到了一个明显高峰值。冬季土壤动物以腐食性类群为主, 捕食性和植食性功能类群在融化末期(4月25日)和生长季节初期(5月25日)显著增加。研究结果表明冻融循环和冻结作用显著影响土壤动物群落结构, 季节转换过程中土壤动物群落的变化可能对深入认识冬季和生长季节生态过程的相互关系具有重要意义。

高卢蜜环菌(Armillaria gallica)为北半球广布种, 不同大陆间的菌株遗传相似性和多样性水平能反映出该种在洲际大陆尺度上的地理遗传变异关系。作者用ISSR(inter-simple sequence repeat)分子标记技术, 对从中国和欧洲收集到的高卢蜜环菌79个菌株进行了遗传多样性分析。用6个ISSR引物扩增得到210个位点, 其中多态性位点(频率<0.95)为202个, 占96.2%, 平均每个引物多态位点多达33.6个, 表明ISSR标记在蜜环菌中存在较高的多态性。根据非加权类平均法(UPGMA)聚类分析, 中国53个菌株中的49个在0.773的相似性水平上聚成了中国类群(China group); 而欧洲26个菌株遗传分化较大, 分别在0.775和0.763的相似性水平上聚成了欧洲类群A(Europe group A)和B(Europe group B); 2个欧洲类群间的相似性水平仅为0.738, 而欧洲类群A与中国类群间的相似性却达到了0.770; 两个大陆均有少数菌株表现出较为明显的遗传分化, 个别菌株的种内遗传相似性甚至低于蜜环菌种间的遗传相似性。结果表明, 中欧两个大陆间的A. gallica菌株因地理隔离已经表现出明显的遗传分化, 处于异域物种形成过程中; 欧洲大陆的菌株遗传分化更为明显, 可能是两个大陆A. gallica菌株的起源地。

近年来, 黑龙江省外来入侵植物种类呈逐渐增多趋势。为摸清本地区外来入侵植物状况, 我们于2008年6月至2010年10月对原产地在国外、已经在黑龙江省内自然或半自然生态系统建立种群、威胁或者破坏当地经济和生态环境的植物种类(包括种下分类单位)进行了全面调查。根据实地调查和文献资料, 我们给出了目前黑龙江省外来入侵植物名录, 对它们的原产地、引入途径以及区系成分等进行了分析。黑龙江省目前共有外来入侵植物41种, 隶属于17科35属, 以菊科种类为最多, 有12种, 占外来入侵植物总种数的29.3%, 并且它们以草本植物为主, 共39种, 占95.1%。从来源地来看, 来自美洲、欧洲的种类分别为22种和14种, 占外来入侵植物总种数的53.7%和34.2%。 从传入途径看, 基本上为有意或无意引入(40种, 占97.6%)。本区外来入侵植物属的区系成分共包括9个分布区类型, 其中温带成分占明显优势, 共17属, 占68.0%。根据对黑龙江省外来植物的入侵现状及有效防治进行的探讨, 我们建议实行具有地域特色的外来物种引进风险评估制度。