为了验证生物多样性地理格局的几个重要假说, 即种–面积关系、水分–能量动态假说、几何限制(中域效应)假说和生境异质性假说, 作者以长江三峡库区维管植物物种丰富度沿海拔梯度的分布格局为例, 采用多元回归和方差分解方法, 研究了面积、气候、几何限制、地形异质性对多样性垂直格局的独立影响和协同作用, 及其对各植物类群(不同分布宽度、不同分布区类型和不同生长型)影响的差异。结果表明, 三峡库区各种植物类群的物种丰富度随着海拔上升均呈先升后降的单峰格局。水分–能量动态假说对多样性格局有很强的解释能力, 其总的解释力(> 93%)明显高于其他所有解释机制。但对于很多植物类群而言, 水分和能量的解释力中有很大一部分属于几何限制、面积及地形异质性等因素的协同作用。几何限制对分布宽度大的物种的多样性格局解释力很强, 但对分布宽度小的物种作用很小; 面积自身对物种丰富度解释力较强, 但在考虑了其他环境因素的影响时, 仅对少数植物类群有解释力; 地形异质性自身对多样性的解释能力很弱, 但在多元回归模型中起着必要的作用。综合来看, 水分–能量动态是解释三峡库区植物多样性垂直格局的最重要的机制。几何限制的作用随着物种分布宽度减小而递减; 地形异质性虽然对多样性垂直格局的影响较弱, 但也是一种必要的补充解释机制; 由于面积与气候、几何限制等因素存在强烈的共线性, 面积对植物多样性垂直格局的相对作用大小还需要进一步的系统比较研究。

在城市规模不断扩张的过程中, 北京市自然保护区植物群落正面临着前所未有的干扰胁迫。研究植物群落对干扰的抵抗力具有理论和实践意义。在北京市松山和喇叭沟门两个自然保护区植物群落中调查了22个样地, 记录到213种植物, 测度了33个植物功能性状。在集成前人成果的基础上, 量化了每个性状在基建工程、放牧或旅游践踏、火烧以及外来种入侵干扰下的功能属性; 计算了物种、功能群和群落尺度上的功能指数; 利用回归分析方法描绘了物种丰富度与功能指数间的关系。结果表明: (1)植被恢复力指数(plant restoration index)在4.36–10.15之间, 草本植物大于木本植物; 物种对不同干扰的抵抗力功能指数(resistance index to disturbance)变化范围分别为: 放牧10.27–23.15, 乔木和灌木大于其他生长型植物; 火烧9.01–22.15, 乔木大于灌木, 后者又大于草本; 外来种入侵4.41–10.54, 乔木大于其他生长型。(2)以山杨(Populus davidiana)为优势种的群丛, 其植被恢复力以及对干扰的抵抗力较其他群丛强。(3)在乔木层和草本层, 物种丰富度与功能指数不相关; 在灌木层, 物种丰富度与放牧、火烧和外来种入侵的功能指数正相关, 与植被恢复指数不相关。作者建立了研究区域物种、功能群和群落尺度上的植被功能指数数据库, 为自然保护区植被结构调整和恢复提供了技术支撑。群落尺度的功能值取决于优势种的功能值, 物种多样性是生态系统功能维持的重要基础。物种的功能冗余可能与植物群落结构层次以及干扰类型有关。本文结果为生态系统物种功能冗余假说提供了一个例证。

开展国家珍稀濒危保护植物的考察、研究, 对探讨区域生物多样性的性质、评价生态环境的状况和质量, 提出适当的自然保护、管理对策等, 均具有重要的指导意义。本文调查研究了井冈山地区珍稀濒危植物的种类、数量、分布、生长状况以及重要木本植物的群落特征, 探讨了珍稀濒危植物的系统学与生物地理学特征。结果表明, 井冈山地区有濒危苔藓植物2种, 各类珍稀濒危野生维管植物199种。其中被《世界自然保护联盟濒危物种红色名录》收录50种, 被《中国物种红色名录》收录160种, 被《国家重点保护野生植物名录(第一批)》收录49种, 被《濒危野生动植物种国际贸易公约附录》收录90种。本区珍稀濒危植物的种类和数量大体上与峨眉山相当, 而远高于武夷山和太白山, 在系统学与生物地理学上有重要意义, 具有极高的保护价值。本区保存有较大面积的以珍稀濒危植物为优势种的群落, 如资源冷杉(Abies beshanzuensis var. ziyuanensis)、华榛(Corylus chinensis)、白豆杉(Pseudotaxus chienii)、南方红豆杉(Taxus wallichiana var. mairei)、福建柏(Fokienia hodginsii)、穗花杉(Amentotaxus argotaenia)、闽楠(Phoebe bournei)、马醉木(Pieris japonica)、井冈山杜鹃(Rhododendron jinggangshanicum)等群落。

苔藓物种多样性变化对苔藓植物保护和森林生态系统健康起着重要的预警作用。基于1977–1980年和2010–2011年对西天目山国家自然保护区苔藓植物的两次详细调查, 本文比较了该地区1977–2011年间苔藓植物物种多样性的变化。结果表明: (1)在过去的30年间, 该地区苔藓植物的科、属、种数均呈下降趋势, 苔类植物的属、种数减少尤为显著; (2)青藓科、曲尾藓科、灰藓科和丛藓科一直为该地区的优势科; (3)科的稳定性均高于属、种; (4)缓冲区的总物种数变化最大, 新增物种数最多; 核心区(进山门–老殿)苔藓植物种类始终最为丰富, 两个时期的物种相似性最高, 且苔类占新增物种数百分比最高; 核心区(老殿–仙人顶)苔藓物种数最少, 相似性最低; (5)核心区的物种多样性要高于缓冲区, 是该地区保护苔藓植物多样性的关键区域。

为了了解蓑藓属(Macromitrium)和木灵藓属(Orthotrichum)这两个木灵藓科中的大属在中国的分布式样及影响其分布的因子, 作者基于19个生物气候因子和植被覆盖率数据, 以及中国境内蓑藓属131个、木灵藓属66个地理单位的分布数据, 应用最大熵算法模型(MaxEnt3.3.2)和地理信息系统(ArcGIS9.3)软件, 在属的水平上预测了它们在中国的潜在分布区域。根据综合生境适宜指数, 蓑藓属在浙江、台湾、海南等14个省区有较高的生境适宜性, 在西北、华北和东北各省区的分布概率很低; 木灵藓属在云南、北京、辽宁等13个省区有较高的分布概率, 而在华南地区的分布概率较低。随着最湿月份、最冷季度和最湿季节的雨量以及年降雨量的增加, 蓑藓属分布概率呈上升趋势; 对于木灵藓属而言, 其分布概率在年降雨量低于200 mm时随着降雨量的增加迅速增高, 但是当年降雨量超过200 mm时, 其分布概率则随着降雨量上升而降低, 在最热季节平均温度为15–20℃时达到最高。蓑藓属植物种数(Y)与年均降雨量(X₁)的关系符合Y = –0.0369+0.0003X₁ (r = 0.5347, P<0.001, n = 131), 与年均温度(X₂)的关系符合Y = 0.0831e^0.001X2 (r = 0.5525, P<0.001, n = 131); 木灵藓属植物种数(Y)与年降雨量(X₁)的关系符合Y = 1.0008–0.1184lnX₁ (r = 0.4199, P<0.001, n = 66), 与年均温度(X₂)符合Y = 1/(0.1309X₂+3.4581) (r = 0.2524, P<0.01, n = 66)。基于以上函数模拟得到两属植物在中国的种数分布, 其中蓑藓属在华南、东南和中南地区, 以及云南东南部、西藏东南部有较多的种数分布, 木灵藓属在西北、青藏高原、内蒙古、黑龙江等地区有较多的种数分布。

淫羊藿是国际上多年来重点研究的药用植物。箭叶淫羊藿(Epimedium sagittatum)是淫羊藿属分布最广, 也是形态变异最大的物种, 箭叶淫羊藿复合群种分类中存在诸多疑点和争议。为了重建淫羊藿属的系统发育, 我们利用数码显微摄影技术对10省16个箭叶淫羊藿同质园栽培居群的叶背非腺毛性状进行了比较研究。结果表明, 箭叶淫羊藿非腺毛性状的主要特征包括: 细胞数、非腺毛长度、是否存在伸长细胞、顶细胞形态及由此导致的顶细胞直径和壁厚差异。不同居群的非腺毛形态和特征存在巨大差异和丰富的多样性, 其中顶细胞形状是最重要的特征, 并与全长、有无伸长细胞、顶细胞比例、顶细胞直径和壁厚等多个性状密切关联。聚类分析将16个居群划分为两个类型, 即梭形组和剑形组。变异式样的分析表明个体间和居群间整体呈现连续变异, 丰富的多样性可能是多型种的表现。但形态上的分化往往来源于关键性状特征的强烈选择作用引起的居群间适应性分化, 同质园栽培个体和居群间的形态差异暗示着适应性相关性状的遗传分化, 居群间的形态差异应为地方适应性的结果, 这种差异可能是物种形成的雏形。

为验证DNA条形码技术在小型兽类物种鉴定中的可行性, 我们使用传统的形态学方法和DNA条形码技术对甘肃莲花山国家级自然保护区采集的77号小型兽类标本进行鉴定。共鉴定出物种13种, 分别属于3目7科。其中小纹背鼩鼱(Sorex bedfordiae)、藏鼩鼱(S. thibetanus)、甘肃鼹(Scapanulus oweni)、黑线姬鼠(Apodemus agrarius)、社鼠(Niviventer confucianus)、斯氏鼢鼠(Eospalax smithi)、高原鼠兔(Ochotona curzoniae)等7种为莲花山首次报道。另外, 采自海拔2,800 m的黑线姬鼠是该物种全球海拔最高的分布记录。通过对两种方法进行比较, 我们发现形态鉴定需要研究者具有足够的分类学背景, 基于DNA条形码的物种鉴定则限制于网络数据库中缺乏足够的序列信息导致成功率不高。因此我们认为现阶段形态鉴定依然是小型兽类鉴定的基石和主要手段, DNA条形码技术可以作为重要的补充手段, 对形态鉴定的结果进行检验。最后本文认为DNA条形码鉴定前景非常乐观, 但在现阶段的使用中应与经典分类紧密结合并尽可能保存凭证标本。

评估森林凋落物的管理效应是一项重要的工作, 本文在亚热带湖南会同林区, 通过2011年5月布置的野外控制实验, 采用区组设计和巢式设计, 通过添加凋落物与否来检查凋落物的数量效应, 添加阔或针叶凋落物来检查凋落物的质量效应, 研究了叶凋落物对土壤动物群落的影响。在2012年7月对土壤动物多度、多样性、群落组成等指标进行测量, 检测到跳虫多度对添加凋落物处理以及双翅目幼虫多度对凋落物类型处理有显著响应, 其他指标包括土壤动物的群落组成和多样性则未能检测出显著效应。添加凋落物显著提高了土壤的生物学质量值, 幅度达32.45%, 且巢式方差分析显示这种增加与凋落物类型无关, 表明在土壤质量演变的较早阶段, 凋落物数量在该地区起到了更加重要的作用。由于土壤生物学质量比多度、多样性等指标要灵敏得多, 因此基于土壤动物的土壤生物学质量指数可以作为评估森林凋落物管理效果的指标。

为了解杭州湾及钱塘江河口区域围垦过程中多种人工湿地对于鸟类的作用及在快速的土地利用方式转变过程中鸟类的响应过程, 2008年11月至2011年9月, 作者对上虞曹娥江口至镇海甬江口沿岸滨海湿地鸟类资源进行调查, 共记录鸟类16目52科220种, 其中候鸟173种, 占总数的78.6%, 属于国家I、II级重点保护野生动物的24种。对研究区域的8种生境的鸟类群落组成、多样性及相似性进行了比较。结果表明, 记录物种数较多的生境依次为芦苇水塘(95种, 占总数的43.2%)、海涂林地(93种, 占总数的42.3%)、自然潮间带和海涂水库(均为78种, 各占总数的35.5%), 其他生境的物种数均不少于67种(占总数的30.5%以上); 从不同鸟类类群的分布看, 82.5%的鸻鹬类分布在自然潮间带, 69.2%的雁形目鸟类出现在海涂水库, 73.4%的雀形目鸟类分布在海涂林地, 海涂林地也是大量鹭鸟的繁殖场所; 与自然潮间带相似性系数最高的生境依次为围垦滞留区、海涂水库和芦苇水塘, 相似性系数分别为0.56、0.34和0.30; 从整体上看, 海涂林地和海涂水库的鸟类群落G-F指数最高, 自然潮间带最低, 但水鸟G-F指数最高的生境类型依次为围垦滞留区、海涂水库和自然潮间带。围垦是目前对杭州湾鸟类动态影响最大的人为干扰活动, 适度围垦和合理的垦后土地利用方式可能提高整个区域的鸟类多样性水平。为了有效保护杭州湾鸟类多样性尤其是依赖自然潮间带的鸟类多样性, 应加强对滩涂资源的保护与可持续利用; 在滩涂围垦过程中应尽量保留足够数量和面积的高潮停歇地; 同时, 加强对围垦滞留区的水位管理, 并注重营造适合鸟类栖息的类型多样的围区人工湿地系统。

所有野生兰科植物均在《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)的保护之列, 但是对于广东南岭国家级自然保护区内兰科植物的资源状况仍不清楚。为此, 作者于2004–2009年对保护区内兰科植物进行了详细调查,同时查阅了国内主要标本馆馆藏的保护区标本并参考文献记录, 发现保护区有兰科植物49属121种, 其中地生兰75种, 附生兰40种, 腐生兰6种, 主要集中在石豆兰属(Bulbophyllum)(10种)、虾脊兰属(Calanthe)(10种)、斑叶兰属(Goodyera)(10种)、羊耳蒜属(Liparis)(8种)、玉凤花属(Habenaria)(7种)、兰属(Cymbidium)(6种)等。其中只有少数种类在保护区内广泛分布, 大多数种类均零星分布, 数量稀少。区系分析显示, 属的区系以热带性质为主, 而种的区系则以温带成分更为明显, 说明保护区的区系成分比较复杂, 热带亚洲成分和东亚特别是中国–日本分布类型在保护区发生了强烈的融合, 具有明显的亚热带特征, 并与中国台湾植物区系有密切关系。此外, 针对保护区内兰科植物的保护现状, 作者呼吁有关部门对电站工程进行合理规划, 并建立相关的法规政策, 加强对保护区内兰科植物非法采集买卖的管制。

传统知识之所以成为《生物多样性公约》等国际公约的热点议题, 主要源于其重要的研究价值、经济潜力以及特定的社会历史背景。《生物多样性公约》签署至今, 在传统知识议题方面取得了许多进展, 如: 设立专门的传统知识工作组, 为履行公约相关条款制定了工作方案和行动计划, 推动特殊制度的谈判, 达成一系列道德行为准则, 以及通过了《生物多样性公约关于获取遗传资源和公正公平分享其利用所产生惠益的名古屋议定书》。根据公约第十次和第十一次缔约方大会达成的相关决议, 习惯性可持续利用(customary sustainable use)、特殊制度(sui generis systems)、传统知识归还(repatriation)等将成为今后传统知识谈判的重点。我国需要加强生物多样性保护和知识产权等主管部门之间的协作, 协调我国在不同国际法框架中传统知识议题的谈判立场; 还需要开展习惯性可持续利用、特殊制度体系、传统知识就地或者活态保护(living protection)的研究。

基于《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)对“减少毁林和森林退化引起的碳排放”活动类型(REDD+)的规定和《生物多样性公约》(CBD)对生物多样性保障措施的要求, 分析了避免毁林和森林退化、可持续森林管理、森林保护以及造林等减少森林碳排放和增加森林碳储量的REDD+活动类型对生物多样性可能产生的正面和负面影响, 并就确保REDD+各种活动对生物多样性发挥积极影响提出了相应的方法和措施。REDD+活动对生物多样性的影响将取决于REDD+活动的规模、类型以及生物多样性安全保障措施的实施。设计REDD+活动时应充分考虑其对生物多样性及其他多重效益的利弊, 执行REDD+活动时应采取适当的政策和措施来保护和提高生物多样性, 国家政府和当地社区等利益相关者共同协商和进行密切的合作是确保REDD+活动成功实施的关键。为确保我国将来可能实施的REDD+活动有利于生物多样性的保护, 国家在构建国家方案、政策措施、机构设置和监测体系时, 应从保护目标、机构责任、利益相关群体、实施方案和监测计划等方面制定相应的保障措施。