为研究浙江西门岛海洋特别保护区大型底栖动物功能群的变化规律及其与环境因子的关系, 作者分别于2010年4月(春季)、11月(秋季), 2011年8月(夏季)和2012年2月(冬季)进行了4个航次的大型底栖动物调查, 共鉴定出大型底栖动物78种, 根据其食性类型划分为浮游生物食者、植食者、肉食者、杂食者、碎屑食者5种功能群。各功能群平均密度从高到低依次为浮游生物食者>肉食者>植食者>碎屑食者>杂食者, 平均生物量从高到低依次为浮游生物食者>碎屑食者>肉食者>杂食者>植食者。单因素方差分析结果表明, 大型底栖动物各功能群的密度和生物量季节间均无显著性差异。典范对应分析结果表明, 影响大型底栖动物功能群的主要环境因子包括温度、溶解氧、溶解态无机磷和表层沉积物的中值粒径, 排序轴对功能群-环境关系的贡献率计算结果表明环境变量可以较好地解释功能群的变化情况。

为摸清辽宁獐子岛潮间带及近岸海区的大型底栖动物的分布现状和群落受扰动情况, 作者于2011年11月中旬在马牙滩潮间带和近岸海区采集大型底栖动物, 采用优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数, Bray-Curtis相似性聚类分析、MDS标序和ABC曲线等方法, 分析该区域内大型底栖动物群落的生态学特点。结果表明, 在潮间带共鉴定大型底栖动物39种, 优势类群为多毛类、甲壳类和软体类; 优势种均为多毛类, 即小头虫(Capitella capitata)、多美沙蚕(Lycastopsis augenari)、仙居虫(Naineris laevigata)和短叶索沙蚕(Lumbrineris latreilli); 平均生物量为25.76 ± 41.08 g/m², 以软体动物占优势; 平均栖息密度为315.11 ± 160.73 个/m², 以多毛类占优势; 丰富度指数、均匀度指数与Shannon-Wiener多样性指数的平均值分别为1.17 ± 0.89, 0.74 ± 0.17和1.80 ± 1.09。近岸海区共鉴定大型底栖动物40种, 优势类群为多毛类、甲壳动物、软体动物和棘皮动物。优势种包括4种棘皮动物和1种多毛类, 即紫蛇尾(Ophiopholis mirabilis)、日本倍棘蛇尾(Amphioplus japonicus)、短叶索沙蚕、心形海胆(Echinocardium cordatum)和浅水萨氏真蛇尾(Ophiura sarsiivadicola)。近岸海区的平均生物量和平均栖息密度分别为218.86 ± 152.24 g/m²和700.00 ± 471.51 个/m², 均以棘皮动物占优势。丰富度指数、均匀度指数与Shannon-Wiener多样性指数的平均值分别为1.40 ± 0.60, 0.64 ± 0.19和2.04 ± 0.78。聚类分析结果表明, 潮间带不同潮区间和近岸海区不同断面间群落差异显著。ABC曲线分析显示, 獐子岛潮间带底质环境受到中度扰动, 大型底栖动物群落结构处于不稳定状态; 近岸海区受到轻度干扰, 群落结构未发生明显变化。

甲藻自发现至今已有200多年的历史。一方面, 甲藻的分类地位越来越受到学者的重视; 另一方面, 随着研究的深入, 出现了越来越多的争议和困惑, 在一定程度上阻碍了甲藻分类学的发展。本文简述了国内外甲藻分类研究的历史沿革, 主要介绍了几次较大的分类地位的变革。另外, 目前中国近海甲藻的分类体系与国际上通用的分类体系还有很多差异, 为了更好地促进国内甲藻的分类学研究, 方便国际间的合作与交流, 我们对国际国内的甲藻分类体系(分别以algaeBASE数据库和《中国海洋生物名录》为代表)进行比较, 发现目水平上的分类体系基本相同, 但在科、属的划分上有很多差异。针对这些差异点查阅文献, 寻根溯源, 最终提出了一个较为合理的划分。本文所作的主要调整有: 将凯伦藻属(Karenia)、卡罗藻属(Karlodinium)和塔卡藻属(Takayama)3个属从裸甲藻科(Gymnodiniaceae)中分出, 单独成凯伦藻科(Kareniaceae); 角藻属(Ceratium)中的大部分海洋种改为新角藻属(Neoceratium); 亚历山大藻属(Alexandrium)从屋甲藻科(Goniodomataceae)中分出, 归入膝沟藻科(Gonyaulacaceae); 取消异沟藻科(Heteraulacus), 由屋甲藻科取而代之; 成立2个新目, 即尖尾藻目(Oxyrrhinales)和梨甲藻目(Pyrocystales)。

于2011年7月采集了浙江舟山沿岸海底沉积物样品(122°10′41″ E, 29°49′7″ N), 通过埋片原位观察、荧光显微计数、纯培养菌分离以及非培养细菌构建克隆文库的方法, 分析和研究了东海表层沉积物细菌群落结构及其多样性。埋片原位观察和荧光显微计数法的结果表明: 沉积物样品中细菌的细胞数量为(9.30±3.44) ×10⁷ cells/g; 通过分离纯化共获得313株细菌, 分属于20个属, 4种培养基对细菌的分离效果依次为RO>M1>Zobell 2216>MR2A; 常规形态学与生理生化鉴定结果显示芽孢杆菌属(Bacillus)和海球菌属(Marinococcus)从数量和种类上皆为优势菌属, 分别占分离菌株总数的21.08%和17.25%; 对73株典型海洋细菌进行16S rDNA分子鉴定发现, 厚壁菌门(57.5%)、γ-变形杆菌纲(32.9%)、黄杆菌纲(4.1%)和放线菌纲(5.5%)等为主要类群。非培养细菌克隆文库序列分析发现: 细菌克隆子主要属于厚壁菌门和变形杆菌门, 而芽孢杆菌纲和γ-变形杆菌纲是上述两个门的优势类群。综合纯培养与非培养数据得出东海海域表层沉积物细菌多样性丰富, 具有进一步开发研究的价值。

为了有效利用资源和资金, 合理保护海洋生物多样性, 海洋生物多样性保护优先区域的确定成为目前保护生物学领域的热点之一。本文首先探讨了生物多样性保护优先区域的定义和内涵, 认为海洋生物多样性保护优先区域是指生物多样性丰富、物种特有化程度高、珍稀濒危物种分布集中、具有重要生态功能和过程的海洋区域。其次对保护优先区域确定的内容和方法进行了总结, 主要包括单元区划、指标体系的构建及保护优先区域评估3个方面。继而根据我国海洋生物多样性现状提出保护优先区域确定的基本思路, 即在海洋生物地理分区的基础上, 根据物种和生境的生物多样性指标确定保护优先区域。最后针对存在问题提出建议, 包括运用生物地理学方法进行单元区划、基于物种和生态系统的方法构建生物学指标以及信息网络数据库的构建等。

为了实现利用最小的保护成本满足最大限度的保护物种需求, 本文以我国陆生濒危哺乳动物为主要研究对象, 以1,434个生态功能小区为规划单元, 在地理信息系统(geographic information system, GIS)支持下, 确定了94种陆生濒危哺乳动物的潜在分布, 利用C-Plan软件的迭代统计分析功能, 确定了1,434个陆地生态功能小区作为规划单元的不可替代性值(Irreplaceable, IR)。研究将高不可替代性值的规划单元划分为必须保护规划单元(mandatory reserve, MR) (20个)、协商保护规划单元(negotiable reserve, NR) (29个)和部分保护规划单元(partially reserve, PR) (40个)3种不同类型的优先保护等级, 面积分别占全国生态功能区总面积的2.2%、6.0%和11.8%, 可实现近98%的陆生濒危哺乳动物保护需求。研究结合规划单元内的生态敏感性和保护优先性, 提出了基于陆生濒危哺乳动物保护的89个生态功能小区的优先保护规划建议。本研究在丰富系统保护规划理论的同时进行了有益的实践和应用研究, 其结果可为我国陆地生态功能区的优先保护规划和陆生濒危哺乳动物的保护提供科学依据。

1994年4月至2007年11月, 在湖南壶瓶山国家级自然保护区内, 通过定点监测与环志标记等方法, 对短嘴金丝燕(Aerodramus brevirostris innominata)的繁殖生物学进行了研究。结果表明, 短嘴金丝燕在本地区为夏候鸟, 每年4月初迁来, 11月初迁走, 居留期约210天。所研究的神景洞洞穴内居住了大约2,000只个体, 种群性比为1:1, 不同年份种群数量基本稳定。环志标记结果发现, 短嘴金丝燕出生1年后即可达到性成熟; 其婚配形式为典型的单配制。短嘴金丝燕在黑暗洞穴内营巢, 巢材主要为唾液和苔藓, 筑巢期长达60天左右, 且有利用旧巢的习性。产卵集中在6月, 大部分每巢产卵2枚, 少数产1枚。第1枚卵产出后开始孵卵, 由雌雄鸟共同承担, 但以雌鸟为主。孵卵温度为37.3 ± 1.0℃; 孵卵期为27.9 ± 3.4天; 繁殖成功率为71.4%。雏鸟晚成性, 育雏主要由雄鸟承担; 雏鸟食物成分与亲鸟基本相同, 全为昆虫, 育雏期27天左右; 雏鸟离巢后首先在洞穴内练习飞行, 3-4天后出洞活动。刚离巢时雏鸟体重甚至超过成鸟, 离巢后体重有减轻现象。目前, 威胁我国短嘴金丝燕生存的主要因素是其分布区的旅游开发和非法采集燕窝对其繁殖活动的干扰。因此, 我们建议有关部门停止对短嘴金丝燕栖息的洞穴及其周边活动区域的旅游开发, 并禁止非法采集燕窝。

为了解洞穴动物群落多样性与环境的关系, 以及土壤重金属污染对洞穴动物分布和多样性的影响, 作者于2011年8月对贵州的著名旅游洞穴织金洞的动物群落多样性进行了调查。将该洞划分为5个光带, 即入洞口有光带、出洞口有光带、入洞口弱光带、出洞口弱光带和黑暗带, 共设置25个样方。采用Shannon-Wiener多样性指数对群落多样性进行了分析, 采用主成分(PCA)分析动物群落多样性与环境的关系, 用Hakanson潜在生态危害指数法测度和评价了洞内土壤重金属的潜在生态危害程度。结果显示: 共获动物标本1,080号, 隶属3门7纲26科41种(或类群); 多样性指数、丰富度指数、均匀度指数、优势度指数最高的分别是出洞口有光带(2.7996)、入洞口有光带(4.5399)、出洞口有光带(0.9196)和出洞口弱光带(0.1868), 入洞口有光带和出洞口有光带间相似性系数最高(0.6248); 群落多样性和丰富度沿有光带、弱光带、黑暗带呈递减趋势。土壤中的有机质和空气中CO₂含量、洞穴湿度、温度以及土壤中的重金属污染是影响洞穴动物群落多样性的主导因子; 土壤中Cu、Zn、Ni、Cr、As均处于低度生态危害水平, 而Hg污染较为严重, 在入洞口有光带已达到重度生态危害水平(E_rⁱ=256.000); 从整个洞穴的综合潜在生态风险指数的平均值(RI=192.714)来看, 6种重金属总的潜在生态危害程度达到中度生态危害水平, 洞穴受到一定程度的重金属污染。

迁地保护是珍稀濒危植物保护的重要措施。观光木(Tsoongiodendron odorum)是古老的孑遗树种, 被列为国家二级重点保护植物, 营建迁地保护林是对其进行保护的重要手段, 但已经营建的迁地保护林每个种群目前只保存下来几十株个体。为了评价这些迁地保护林的遗传多样性现状, 作者采用ISSR分子标记对南岭地区观光木3个人工迁地保护种群和4个自然种群的遗传多样性进行了比较。结果显示: 16条ISSR引物共扩增出362个条带, 其中301个为多态条带, 多态条带百分比(P)为83.2%, 各种群P值为37.9-62.2%, 平均为53.1%, 表明观光木在物种和种群水平都具有较高的遗传多样性。自然种群总体P值和Shannon信息指数(I)(80.9%, 0.3629)均高于人工迁地保护种群(66.6%, 0.2990), 说明人工迁地保护种群遗传多样性较低。种群结构分析表明3个人工迁地保护种群均有可能来源于源口自然种群。4个自然种群间遗传分化系数(G_ST)为0.2495, 表明自然种群间存在显著遗传隔离, 基因流受阻和生态环境差异是造成种群遗传分化的主要原因。在今后的迁地保护工作中, 我们建议从不同生态地理区收集种质材料, 并在不同生态类型区开展迁地保护工作, 同时开展观光木种群生态生殖生物学研究。

揭示群落物种组成与环境的关联性对于理解物种共存机制具有重要意义。传统生态种组划分不仅带有主观性, 且难以定量种组-环境的关联程度。本研究以浙江天童31个处于不同生境的植物群落为研究材料, 以群落实际物种组成作为研究对象, 利用物种多度分别构建了各群落的最大、实际和相对环境选择性指数, 并以随机模拟的群落环境关联性作为零假设, 通过与实际群落相比较来揭示群落物种组成的环境关联程度; 最后, 利用环境选择指数(environmental dependence index)与群落生境马氏距离(Mahalanobis distance)的相关分析来确认群落物种组成与环境的关联性。结果表明: 最大环境选择指数反映的是现有生境在理论上的最优群落配置组合的环境选择性, 实际选择指数可反映群落物种组成对现状生境的选择性, 相对环境选择指数可综合反映群落物种组成与环境间的关联性; 相对环境选择指数与单独生境因子的相关性不显著, 而与表征综合环境特征的Mahalanobis距离显著正相关; 随生境异质性增大, 群落物种组成的环境专一性更强。此结果为天童常绿阔叶林的群落物种组成与生境关联性提供了新证据, 也为如何完善物种与环境之间关系的定量化研究提供了借鉴。

生态位模型是利用物种已知的分布数据和相关环境变量, 根据一定的算法来推算物种的生态需求, 然后将运算结果投射至不同的空间和时间中来预测物种的实际分布和潜在分布。近年来, 该类模型被越来越多地应用在入侵生物学、保护生物学、全球气候变化对物种分布影响以及传染病空间传播的研究中。然而, 由于生态位模型的理论基础未被深入理解, 导致得出入侵物种生态位迁移等不符合实际的结论。作者从生态位与物种分布的关系、生态位模型构建的基本原理以及生态位模型和生态位的关系等方面探讨了生态位模型的理论基础。非生物的气候因素、物种间的相互作用和物种的迁移能力是影响物种分布的3个主要因素, 它们在不同的空间尺度下作用于物种的分布。生态位模型是利用物种分布点所关联的环境变量来模拟物种的分布, 这些分布点本身关联着该物种和其他物种间的相互作用, 因此生态位模型所模拟的是现实生态位(realized niche)或潜在生态位(potential niche), 而不是基础生态位(fundamental niche)。Grinnell生态位和Elton生态位均在生态位模型中得到反映, 这取决于环境变量类型的选择、所采用环境变量的分辨率以及物种自身的迁移能力。生态位模型在生物多样性保护中的应用主要包括物种的生态需求分析、未知物种或种群的探索和发现、自然保护区的选择和设计、物种入侵风险评价、气候变化对物种分布的影响、近缘物种生态位保守性及基于生态位分化的物种界定等方面。

特有植物是生物多样性保护的重要对象, 对其分布格局的研究可以为生物多样性优先保护区的确定提供重要参考。研究人员利用多种测度和分析方法, 在不同地理区域对特有现象的分布格局开展了大量研究。随着分子系统学方法的不断完善及一些空间统计分析方法的引入, 新的生物多样性测度方法应运而生。本文介绍了生物多样性测度方法的类型及其特点、应用现状与前景。这些测度方法的发展经历了从单一的时间或空间格局到时空格局统一的过程, 具体涉及物种丰富度、谱系多样性、进化特异性以及这3种测度方法整合空间分布加权的算法。其中, 谱系多样性指数(phylogenetic diversity)、谱系特有性指数(phylogenetic endemism)以及空间加权的进化特异性指数(biogeographically weighted evolutionary distinctiveness)尤其值得关注。中国特有植物分布格局的研究需要在以下4个方面进一步开展工作: (1)完善特有物种的分布格局研究; (2)加强物种的测序工作, 完善谱系多样性格局的分析; (3)结合系统发育信息, 揭示谱系多样性及进化历史的分布格局, 进而深入开展物种β多样性和谱系β多样性的研究; (4)加强物种分布区变化的模拟, 在时间维度上探讨特有现象的变化格局, 为生物多样性保护提供更完善的理论支持。

物候学是研究自然事件的周期性变化的科学, 是一门古老的传统学科。在全球温带地区, 春季开始时间已经显著提前。随着气候变化日益得到关注, 物候学也重新引起了人们的重视。植物在春季的展叶对温度特别敏感, 展叶时间决定着许多基本的生态系统过程, 因此, 近年来生态学家们对展叶物候学表现出极大兴趣。本文综述了最新文献, 介绍了展叶物候的不同研究方法、温带木本植物展叶的控制因子, 以及气候变化对展叶物候的影响。除了传统的地面监测方法之外, 一些使用遥感和专用相机的新方法已经被用来在更大尺度上监测春季开始时间。未来的研究工作应聚焦于植物的展叶物候如何应对气候变化, 及其对不同营养级物种间相互作用的影响。

微卫星标记以其独有的优点广泛应用于遗传学研究, 但无效等位基因(null alleles)的存在与潜在影响是其最大缺陷之一, 在研究工作中并未得到足够重视。本文在综述国内外相关文献的基础上, 明确了微卫星无效等位基因的概念与特点, 对其可能的产生原因、频率估算方法、相关分析软件及其对群体遗传学、亲本分析等研究结果的影响进行述评, 以期对无效等位基因有较为全面、深入的了解。微卫星无效等位基因的产生与SSR侧翼序列的变异(点突变、插入或缺失)及引物结合位点有关, 其与同工酶标记中的无效等位基因有本质区别, 并非基因本身的自然属性。虽然微卫星无效等位基因具有普遍性、复杂性和隐匿性等特点, 但完全可以通过Hardy-Weinberg平衡检验、亲子代基因型分析和重新设计引物等方法认识、检测并估算其频率。无效等位基因会对遗传学相关研究结果造成显著影响, 如降低群体遗传多样性, 加大群体间遗传分化; 降低亲本分析排除率, 甚至可能造成亲本分析结果的错误与混乱。今后研究工作中, 我们应对无效等位基因予以足够重视并谨慎对待, 从标记位点选择、无效等位基因数据调整及重新设计引物分析等多个方面尽可能减少和避免其影响, 以获得最真实的分析结果。

全球多边惠益分享机制(The Global Multilateral Benefit-Sharing Mechanism, GMBSM)问题是遗传资源的获取和惠益分享谈判进程中的重要问题。《名古屋议定书》通过后, 各方就建立全球多边惠益分享机制的必要性和模式进行了磋商。作者梳理了GMBSM问题的由来和主要内容, 分析了遗传资源提供国和使用国的立场。非洲集团虽支持建立该机制, 但限于能力, 无法有效主导议题;巴西等部分提供国未表支持, 担忧GMBSM不利于国家行使主权; 使用国代表为拖延议题进程,提出许多技术性难题。结果表明, GMBSM议题可能成为《名古屋议定书》缔约方会议焦点, 甚至可能因此产生《生物多样性公约》新的补充议定书, 但其进程将十分艰难。为了更好地参与该议题谈判, 我们认为国内应从外交、法律和技术层面做好以下准备工作: (1)加强与各谈判方的交流和沟通, 特别要注重对非洲集团的工作; (2)开展法律研究, 评估GMBSM与《生物多样性公约》、《联合国海洋法公约》及《南极条约》等国际条约的一致性; (3)尽早开展一系列国内调研, 为参与GMBSM问题的讨论和磋商提供支持。

如何平衡野生植物的保护与开发的关系已成为亟需解决的社会问题。本文以药用兰科植物铁皮石斛(Dendrobium catenatum)为例, 提出在发达地区建立生产和深加工基地, 建立公司+林场+农户参与栽培的组织体系, 利用铁皮石斛特性促进岩溶和丹霞地貌生态保护, 即在岩溶和丹霞贫困地区自然环境下进行种群野外回归增加资源存量, 并实施可持续性收获, 增加栖息地的保护动力。这种经济利益引导的保护模式与西方发达国家的濒危物种保护模式有别, 但更适合中国国情, 可在实现经济效益的同时促进兰科物种恢复和保护。