生态系统中的物质和能量主要沿食物链在食物网中流通, 诸多研究表明入侵植物对生态系统功能的影响是通过改变当地原有的食物网结构而实现的, 因此外来植物入侵对食物网的影响受到人们越来越多的关注。本文分析了植物入侵引起食物网变化的原因以及改变食物网的途径, 探讨了土著食物网特点对群落可入侵性的影响, 得出以下结论: (1)食物网的变化主要是由于入侵植物引起的消费者基础食物资源或者周围环境条件的变化造成的; (2)入侵植物通过3种途径影响食物网: 一是入侵植物具有较好的可利用性, 能够直接被土著草食者取食, 通过上行效应按照原有的路径进入土著食物网; 二是当入侵植物的可利用性较差时, 入侵植物所固定的能量通过引入新的消费者或者转变流通路径形成新的食物网结构; 三是入侵植物通过非营养作用造成食物网中各级消费者的种群密度和行为活动等发生变化, 进而影响土著生物群落和食物网结构; (3)食物网的大小及其连通性可能影响外来植物的入侵成功率。在今后的研究中, 为深入揭示生物入侵对食物网的影响, 在短期控制实验的基础上应加强长时间尺度的动态研究, 对于食物网变化的定量描述对象也需要进一步加以明确。此外, 食物网对入侵植物生态修复的响应以及食物网变化对入侵植物的反馈作用等也具有重要的研究价值。

自20世纪以来, 城市化在世界范围内迅猛发展, 已有一半以上的人口居住在城市中。通过对当前国内外有关城市化对昆虫多样性影响的研究分析, 城市化主要对昆虫的丰富度、空间分布、灭绝、食性及生态系统服务功能5个方面产生影响。城市化导致了大多数本地昆虫种群衰退, 在空间分布上, 沿郊区-城市中心梯度(rural-city center gradient, RCG), 本地昆虫的丰富度下降明显, 部分本地昆虫甚至在城市化进程中灭绝。城市化造成大多数专食性昆虫种群数量下降, 广食性昆虫如蚜虫、蟑螂、白蚁等的种群数量略有上升。与捕食性昆虫相比, 植食性、寄生性、腐食性和访花性昆虫对城市化的负面响应更为明显, 因此降低了城市昆虫的生态系统服务功能。城市地区, 昆虫种群数量下降主要与城市化所带来的环境污染(大气污染、水体污染、光污染及热污染)、生境破碎化、道路硬化、人工建筑增加和入侵物种引入有关。随着城市化进程的不断发展, 对城市昆虫的保护需要从科学研究、生境恢复及公众环保知识普及等方面做起。

在山地森林中, 树木生长不仅受地形的影响, 也与邻株植物存在各种相互作用, 而且具有个体大小依赖性。然而这些影响都具有物种特异性, 即不同物种即使在同类地形或与同种植物相邻也会受到不同乃至相反的影响。此外, 不同物种个体生长的自身大小依赖性也存在差异。作者利用中欧合作项目“中国亚热带森林生物多样性与生态系统功能实验研究(BEF)”实验样地, 以渐危的常绿阔叶木本植物红楠(Machilus thunbergii)为研究对象, 连续两年观测了存活的1,452株红楠幼树基径和树高, 分析坡向和坡度等地形、邻株植物丰富度及其功能群组成、红楠自身大小对红楠幼树生长和存活率的影响。结果表明: (1)红楠幼树位于阴坡时比位于阳坡具有更高的生长速率和存活率, 而坡度只对树高生长量有显著影响; (2)邻株植物物种丰富度对红楠幼树的基径、树高和存活率影响不显著; (3)邻株植物功能类型对红楠幼树生长具有极显著的影响, 影响程度大小依次为落叶阔叶型>落叶阔叶与常绿阔叶的混交型>常绿阔叶型>常绿针叶型, 而对存活率无显著影响; (4)红楠幼树的生长与自身大小呈正相关幂函数关系, 即基径和树高的生长速率都会随着其自身大小的增加而增加。可见, 构建树木生长模型, 不仅要考虑地形等环境因子差异, 而且要充分考虑邻株植物的功能类群差异、邻株植物相互作用的性质和程度, 以及自身个体大小等因素, 为渐危和濒危树种的保护提供更为可靠的理论依据。

以功能性状为基础的方法可以用来探讨植物群落中功能性状如何响应环境并揭示植物生态策略的潜在驱动力, 但有关功能性状与环境因子之间的关系随植物群落演替变化的研究仍然匮乏。作者以海南岛热带低地雨林刀耕火种弃耕后处于不同演替阶段的次生林(包括弃耕后恢复15年、30年及60年的次生林)和老龄林为对象, 通过群落学调查和对木本植物的功能性状及样地环境因子的测定, 分析了群落水平植物功能性状与环境因子关系随演替阶段的变化规律。结果表明, 随着演替的进行, 林冠开阔度、土壤养分、比叶面积、叶片氮含量、叶片磷含量和叶片总有机碳含量逐渐降低, 叶片干物质含量、木材密度、潜在最大高度逐渐升高, 而土壤水分和叶片钾含量变化不大。多元逐步回归分析表明, 影响群落水平植物功能性状的主要环境因子随演替阶段而发生显著的变化, 在15年、30年和60年的次生林及老龄林中, 对群落水平植物功能性状影响最大的环境因子依次为土壤有机质和pH值、林冠开阔度和土壤总磷含量、土壤总钾和有效磷含量, 以及土壤有机质含量和磷含量。同一功能性状在不同演替阶段受到不同环境因子的控制, 同时各功能性状又能够对不同演替阶段所处的特殊环境产生一定的适应性。

为探讨毛竹(Phyllostachys edulis)入侵对周围森林群落的影响, 作者于2005-2011年在天目山自然保护区进行了7年长期定位观测实验, 研究了毛竹入侵地森林群落的植物物种多样性变化。结果表明: 毛竹入侵对周围森林群落植物物种多样性产生了不利影响: 毛竹林乔木层和灌木层植物的Simpson指数小于针阔混交林和毛竹-针阔混交林, 而草本层的Simpson指数则大于针阔混交林和毛竹-针阔混交林。植物物种丰富度、Simpson指数和Pielou均匀度指数随时间发生了较大变化: 毛竹入侵的森林群落其乔木层和灌木层的物种丰富度、Simpson指数和Pielou均匀度指数显著降低(P<0.05), 草本层的物种丰富度显著提高(P<0.05), Simpson指数和Pielou均匀度指数未表现出明显的变化。毛竹-针阔混交林去除毛竹后, 乔木层和灌木层物种丰富度和Simpson指数增加, 草本层物种丰富度、Simpson指数和Pielou均匀度指数明显下降。可见, 毛竹入侵使森林群落植物多样性发生实质性的变化, 对自然保护区植物群落造成了重大影响。由此可见, 要使保护区物种多样性得到保护, 除进行科学的管理外, 还需要控制毛竹蔓延。

确定优先保护的地区和群落类型对生物多样性保护尤为重要。为评价滇西北地区优先保护的植物群落类型, 针对植物群落在维持栖息地稳定及生物多样性保护方面的功能, 依据科学性、层次性及可操作性等原则, 构建了由3个层次6个指标构成的评价指标体系。6个与群落相关的指标分别是: 物种多样性、珍稀濒危植物物种种数、保护植物级别、群落稀有性、特有植物物种种数和群落特有性。通过对滇西北地区现有资料的收集整理, 共选出有样地数据的群落61个, 归入13个植被亚型。根据数据的分布特征, 利用等级赋值的方法制定了各个指标的评分标准。运用层次分析法与专家咨询法相结合确定权重, 采用综合指数法对各群落及植被亚型进行评价, 再进行重分类, 划分出一级、二级、三级和一般保护类型。利用ArcGIS9.3软件制作不同保护级别的植被亚型的分布图, 划分出优先保护的区域。综合评价划分出一级保护群落4类, 二级31类, 三级23类, 一般3类; 一级保护植被亚型1类, 二级6类, 三级6类。这些优先保护类型中, 一级保护类型少量, 分布在贡山县西南部和泸水县西南部的高黎贡山; 二级保护类型较为集中地分布在研究区西北部高海拔地区各大山系及东南部高山地区; 三级保护类型主要分布在研究区东南部海拔较低的区域以及独龙江、怒江、澜沧江和金沙江流域的河谷地段。

探讨古气候波动(如更新世末期冰期)对典型生物的时空分布和有效种群大小变动的影响是生物地理学和进化遗传学的重要研究课题。本文利用线粒体cox2-3序列和RAPD两种分子标记, 对分布于加拿大-西北大西洋地区8个地点(共138个个体)的掌形藻(Palmaria palmata)进行谱系地理学研究, 试图阐明当更新世冰期来临时掌形藻如何衍生出适应性的进化机制, 并形成当前的地理分布格局。结果表明, 线粒体cox2-3间区序列共检测出11个单倍型, 其中1个单倍型(C3)在所有种群中都有分布, 并位于星状基因谱系的中心位置, 可认为是祖先单倍型。St. Lawrence湾内北部的两个种群多样性最高, 与其他地理种群分化最明显, 这与基于RAPD数据的STRUCTURE聚类分析结果相一致。根据掌形藻遗传多样性及其单倍型谱系结构特征, 推测掌形藻在加拿大-西北大西洋沿岸存在多个冰期避难所。分子多态性分析(AMOVA)显示掌形藻的遗传变异主要来自种群内, 而St. Lawrence湾和Fundy湾群组间的遗传变异较小。cox2-3序列的Bayesian skyline plots分析结果反映出掌形藻种群在加拿大-西北大西洋沿岸经历了轻微的种群扩张, 时间大概在0.18-0.13百万年前。St. Lawrence湾和Fundy湾群组间的K2P遗传距离为0.2%, 相应的分化时间大约在0.36百万年前。由此推测, 更新世末期的冰期及间冰期是影响掌形藻种群结构及变动的重要古气候环境因子。

为检测家蚕(Bombyx mori)地方品种间的遗传差异, 分析其遗传多样性和系统分化模式, 为家蚕的品种鉴定和杂交育种亲本选择提供分子依据, 本文对72个家蚕地方品种的淀粉酶基因(Bmamy2)片段进行测序, 采用DNA序列分析技术探究了家蚕地方品种在核苷酸序列水平上的遗传差异及其系统分化特征。结果显示, 家蚕地方品种在Bmamy2基因变异丰富, 碱基突变率为5.6-8.2%, 单倍型多样度为0.8294, 核苷酸多样度为0.0236±0.00122, 表明Bmamy2是一个具有丰富序列多样性的标记基因, 能够较好地区分家蚕地方品种间的遗传多样性。系统发育分析、分子方差分析和Network分析等多种分析方法均检测到家蚕地方品种不按地理系统或生态类型聚类, 各聚类种群均由来自不同地理系统或生态类型的品种构成, 而来自同一地理系统或生态类型的品种则分别归属于不同的聚类种群。推测在家蚕的进化过程中并没有形成按地理系统或生态类型归类的分化格局, 家蚕可能具有多种化性混合驯化起源的遗传背景和系统分化特征。

生物多样性监测和保护过程中通常用到指示类群, 然而对于这些指示类群有效性的测度仍然十分欠缺。为探讨不同类群水生昆虫群落的一致性及空间因子、环境变量的相对影响, 作者于2010年4月对东苕溪流域源头溪流21个采样点进行了调查。共记录水生昆虫7目44科92属130种。我们将水生昆虫群落划分成鞘翅目(C)、蜉蝣目+襀翅目+毛翅目(EPT)和双翅目+广翅目+蜻蜓目(DMO)3个类群。一致性分析结果表明: 3个类群的群落一致性(r)较高, 分别为C对EPT r = 0.65 (P<0.001)、C对DMO r = 0.67 (P<0.001)、EPT对DMO r = 0.82 (P<0.001)。方差分解表明环境变量是影响不同类群水生昆虫群落结构的主要因素, 空间因子的影响相对较小。环境因子中影响不同类群水生昆虫群落的关键变量大体相似, 其中海拔、pH、平均流速和化学需氧量是最主要的驱动因子。我们的结果表明该研究区域不同类群的水生昆虫群落一致性很高, 且对环境变量的响应也相似; 因此, 在水生昆虫生物多样性保护中可考虑利用其中的某一类群, 如蜉蝣目+襀翅目+毛翅目(EPT)类群, 作为有效的指示类群。

红壤地区旱地改水田后随稻作年限的增加土壤性质会发生改变, 但缺乏对百年尺度内土壤动物群落特征变化的了解。本研究选取了旱改水后1 yr、10 yr、20 yr、50 yr和100 yr五个时序的田块, 研究了稻作土壤微生物学性质及线虫群落特征的变化。结果表明, 随着稻作年限的延长, 土壤微生物生物量碳氮、基础呼吸、矿质氮、速效磷、线虫数量及线虫属数均随稻作时间增长而逐渐上升, 在50 yr均达到显著水平(P<0.05), 在50-100 yr变化渐缓或有所下降。线虫群落中植食者的比例显著上升(P<0.05), 捕食/杂食者的比例有所下降但差异不显著。线虫通道指数也随稻作年限的增加而逐渐增长(P<0.05), 表明土壤食物网结构趋向于细菌通道。稻作年限对线虫群落成熟度指数和结构指数的影响并不一致。总之, 土壤微生物学性质和线虫群落在旱改水50 yr时土壤各项性质均达到较高水平, 随稻作年限的继续延长呈现稳定趋势。

为了探讨蚂蚁-紫胶虫兼性互利关系对树冠上蚂蚁群落多样性的影响, 作者于2009年12月至2010年5月, 采用目光搜寻的方法调查了不同紫胶虫数量样地(样地I有效枝条寄生率为60%、样地II为30%、样地III为10%、样地IV不放养紫胶虫)中钝叶黄檀(Dalbergia obtusifolia)树冠蚂蚁群落的多样性。结果显示, 兼性互利关系能够显著提高树冠蚂蚁群落多度及物种丰富度, 改变树冠上蚂蚁的群落结构; 由紫胶虫数量高低导致的蜜露产量的多寡对树冠上蚂蚁的多度和群落结构均具有显著影响, 但对物种丰富度无显著影响; 同时紫胶虫的个体发育阶段也是影响树冠上蚂蚁多度的重要因素。本研究证明, 紫胶虫对于提高树冠上蚂蚁的多样性具有显著的正面影响, 紫胶林对蚂蚁多样性保护有利。

冠斑犀鸟(Anthracoceros albirostris albirostris)属于国家II级重点保护野生动物, 并且是亚洲热带地区重要的种子传播者。冠斑犀鸟在20世纪70年代以前曾广布广西西南部中越边境地区, 但其分布范围持续萎缩, 2000年以后只残存于3个孤立的分布点, 而西大明山林区一直是冠斑犀鸟的主要分布点。为了解此物种在广西的最新分布状况, 我们于2009年在广西西大明山自然保护区首次进行了冠斑犀鸟的同步调查, 同时调查了当地犀鸟可利用的植物资源。结果显示至少有50只冠斑犀鸟在当地栖息, 是广西目前最大的种群, 但数量明显呈下降趋势。本文记录了124种犀鸟可潜在利用的植物, 探讨了广西犀鸟面临的威胁, 并呼吁国家有关部门和科学界加强对中国犀鸟保育研究的关注。

云南省为我国乃至世界生物多样性的热点区域之一。为深入认识和保护云南的植物多样性, 作者以《云南植物志》为基础, 对其中记载的各物种在云南的县级分布情况进行了统计。结果显示: 云南省高等植物多样性最丰富的为滇西北地区, 其中的玉龙县、贡山县、香格里拉县物种数分别高达4,358种、3,981种和3,874种, 其次为以西双版纳州为主体的南部热带边缘, 其中的勐腊、景洪的物种数也都在3,000种以上; 而以云南高原为主体的滇东和滇中地区植物多样性则较为贫乏, 作者认为这与人们的关注度和野外调查的强度直接相关。云南分布有4,008种特有物种, 4,509种狭域物种, 特有物种的分布规律与总物种相似; 含狭域物种最多的为贡山县(556种), 是唯一超过500种的县。云南省多数物种的分布范围极为狭窄, 64.1%的物种仅分布在1-5个县, 46.0%的特有物种只分布在1个县的范围内。通过以上分析, 作者指出由于此前对云南植物多样性的调查仍不完善, 结果并不能全面反映真实的地带性规律, 建议加大调查深度和标本采集量。如果条件许可, 一些极易沦为濒危种的狭域分布种也应得到优先关注。

西沙群岛是我国南端的一群热带岛屿, 自然环境独特, 植物区系特殊。本文通过对西沙群岛24个岛屿的野外实地调查, 并结合相关文献资料, 研究分析了西沙群岛的植物多样性、分布以及植物区系, 并列出了该地区的植物名录。结果表明, 西沙群岛共有维管植物396种, 隶属于85科262属, 其中野生植物220种, 栽培植物176种。总体来说, 西沙群岛植物种类较贫乏, 各岛屿植物多样性差异较大。植物区系以热带成分为主, 是我国热带珊瑚岛植物区系的典型代表, 其区系成分与海南岛植物区系联系最为密切, 与我国台湾、中南半岛、马来西亚、印度尼西亚和菲律宾等的区系亦密切相关。

与气候相关的地球工程(Climate-Related Geoengineering, 简称地球工程)是为了减缓气候变化及其影响的目的, 采取一系列大规模的人工技术和方法对地球环境或气候系统进行干预。地球工程的研究和开展受到越来越多的关注, 已经成为《生物多样性公约》讨论的焦点之一。地球工程项目在全球进行了不同程度的实验和推广, 与我国的利益密切相关。本文通过参与相关会议讨论以及对会议材料和相关文献的整理, 梳理了地球工程的定义和内涵、介绍了不同类型地球工程的开展现状, 分析了地球工程对生物多样性的潜在影响, 并阐述了《生物多样性公约》对地球工程的争论。研究表明: 地球工程主要通过改变区域或局地的气候和环境间接影响生物多样性, 由于目前对地球工程的影响缺乏足够了解, 对生物多样性有潜在影响的大规模地球工程将被禁止, 但节能减排工作的义务使地球工程仍然具有应用前景。笔者对未来地球工程发展提出了自己的意见, 认为地球工程技术的研究应兼顾高效、低廉和环境安全的标准, 开展地球工程活动应采取预先防范措施, 并探讨建立监管机制的可能性。

通过对《联合国气候变化框架公约》和《生物多样性公约》历次缔约方会议中REDD+议题谈判的跟踪, 分析了自制定“巴厘路线图”以来, REDD+议题谈判的焦点、取得的进展、各缔约方的主要分歧以及未来的谈判趋势, 提出了我国参与REDD+议题谈判和履行相关国际公约的对策。历经5年的谈判, 各缔约方目前在REDD+行动的激励机制、技术方法的优先顺序及实施规模方面已基本达成共识, 谈判的焦点和分歧主要集中在REDD+的资金分配机制、森林参考排放水平、REDD+行动效果的可测量性、可报告性和可核实性, 以及REDD+行动的保障措施等方面, REDD+行动非碳效益的激励机制及核查方法将成为REDD+议题未来谈判的新焦点。我国应对国际公约REDD+行动要求的战略计划时, 应充分考虑REDD+在气候、生物多样性及社区方面的多重效益, 并从能力建设、示范活动及效果的监测核查体系等方面分阶段实施。