物种概念(species concept)是生物学家们持续关注的中心问题。物种概念决定物种划分, 而物种划分的合理性关系到生物多样性的研究、保护和可持续利用。本文把现有较流行的物种概念分为6类, 并对它们予以述评后指出: 虽然生物学物种概念、遗传学物种概念、进化物种概念、系统发生物种概念等从不同方面认识了物种的客观真实性和物种的本质, 但在实践中都难以操作。绝大多数物种是由分类学家划分的, 但目前所有的分类学物种概念都包含有不同程度的主观因素, 从而造成物种划分的人为性, 对生物多样性研究造成负面影响。因此, 生物多样性事业需要科学、可操作的物种概念。本文在吸收了生物学物种概念、遗传学物种概念、进化物种概念以及系统发生物种概念等的长处, 也分析了它们的不足和问题的基础上提出一个新的物种概念, 即形态-生物学物种概念。最后, 以芍药属(Paeonia)几个物种的处理为例, 说明这一新的物种概念是可操作的, 划分的物种在形态上区别分明, 易于鉴别。更重要的是, 其结果得到基于25或26个单拷贝或寡拷贝核基因DNA序列所作的系统发生分析的强有力支持。各个物种在系统发生树上形成单系和独立的谱系, 表明其间各自形成独立的基因库, 没有基因交换, 它们独立进化, 有各自的生态位和独立的分布区。因此, 利用这一新的物种概念能够达到预期目标。

已有的各个物种概念对物种的认识类似盲人摸象, 只包含了物种的某一个方面; 而一个分化后期的成熟物种应涵盖了所有的物种概念。但是, 尚未到达分化后期的物种往往又已开始新一轮的物种分化; 自然中存在的多数“物种”处于分化路上。这种循环往复连续分化产生的物种, 存在种间生殖隔离不彻底、基因流频繁发生、网状进化突出等现象。此外, 对于不同的物种对, 最早开始分化的基因以及不同物种概念所要求的条件的分化顺序不是统一的, 而是随机的。定义一个适合所有“分化路上的物种”概念存在较大困难。但是, 应采用尽可能多的物种概念来界定分化路上的物种、发表新种和进行分类处理; 也应承认种间可能广泛存在不完全的生殖隔离和有限的基因流, 即有不属于两个物种群体的杂交或回交个体的存在。这样划分的物种比只依据一个物种概念认定的物种具有更高的客观性和科学性。

生物学家通常认为物种是生命多样性的基本单位。然而, 尽管近一个世纪以来生物学家们不断地讨论物种概念问题, 但到目前为止仍然难以形成共识。大多数生物学家关注如何定义物种主要是因为它有非常重要的实践意义, 所以, 不同学者提出的物种概念在很大程度上是基于实践应用上的可操作性, 并且其视角难免受其专业见地以及对形成新物种的进化过程的认识所影响。物种代表了进化过程的一个阶段, 而且不同的“物种”可能处于物种形成这个进化过程的不同阶段。鉴于“定义”实际上是一种类似协议的约定或界定, 任何定义都是一种带有局限性的概括, 因此我们可能很难建立一个与分类实践中千变万化的情况都能完全匹配协调的物种定义。已经提出来的那些物种概念或定义都有其合理性, 但是也没有一个是完美无缺的。认识到这一点很重要, 否则就可能会因为固执地坚持某一特定的物种概念而在物种界定和进化研究中自觉或不自觉地引入错误甚至制造混乱。

本文是一篇关于物种概念演变的简述。生物学家用不同的方法或标准划分物种, 就形成了不同的物种概念, 如生物学物种、形态学物种、生态学物种、进化物种、系统发生或支序物种, 或它们的组合, 等等。它们都揭示了物种属性的特定侧面, 都是不同物种客观存在的真实反映, 但都无法令所有人满意。对真核生物来说, 无论它们在形态上的差别有多大, 生殖隔离(不能产生可育的后代)应该是两个群体能否真正分化成不同物种的关键, 这种隔离机制可以是地理的、行为的或其他方式; 而生殖隔离总会伴随着一些形态或遗传上的变化, 虽然这些特征可能与生殖隔离本身并无多大关系, 但往往成为分类学家或分子进化生物学家区分种的依据,对已经灭绝的化石物种来说, 生殖隔离的物种划分方式就无能为力了。如何准确定义一个物种依然充满着矛盾, 因为基于生殖隔离的物种概念不实用, 而实用的物种概念(如形态学物种)又被认为是人为的。

物种是生物多样性与分类学研究的基本单元, 物种识别是生物学研究的基本问题之一。物种的划分一直以来都没有一个明确统一的标准, 这使得分类学多少带有主观的色彩, 并经常被看作艺术而不完全是科学的研究。本文简要概述了菌物分类学研究中常见的3个物种概念, 即形态学种、生物学种和系统发育学种的背景和应用现状, 并通过实例讨论了这3个物种概念的特点及应用中存在的问题, 特别是各个物种概念之间的交错, 以期为菌物分类学研究和物种概念探讨提供参考。

对洪德元先生最近在《生物多样性》(2016年第24卷第3期)发表的《关于提高物种划分合理性的意见》一文中的部分观点进行了进一步阐述。强调我国植物确实还存在大量种级水平的分类学问题有待解决, 我国植物分类学研究在一些重要发展阶段(如系统阶段和物种生物学阶段)上存在明显缺失, 需要弥补。指出分类学发展到今天, 不宜再强调“经典分类学”和“实验分类学”之分, 应采用多学科手段解决分类学问题; 我国应加强植物分类专著水平的研究工作, 注意培养年轻一辈植物分类学专著工作者; 在分类处理中应用居群概念和统计学方法时应特别谨慎; 在系统植物学中接受物种概念的多元性是必要的, 但要向达到广义的生物学种概念努力, 不宜以有所谓的“归并派”和“细分派”之分为借口而完全主观地划分物种。

卧息地选择是野生动物对生态环境的行为适应。为了探讨麋鹿(Elaphurus davidianus)夜间卧息地选择的季节变化, 2013年11月至2014年12月, 采用跟踪调查法与直接观察法, 对湖北石首麋鹿国家级自然保护区围栏内麋鹿184个夜间卧息样方和184个对照样方的生态因子信息进行了观测记录。结果表明: 麋鹿春、秋、冬3个季节夜间卧息时均选择隐蔽度较高、草本盖度较高、食物丰富度较高、距隐蔽物(芦苇或树林)较近的林地生境(P < 0.05), 并且春、秋季夜间选择在距道路距离与距居民点距离上的差异不显著(P > 0.05); 夏季夜间选择在草本盖度较低、食物丰富度较低、隐蔽度较低、距隐蔽物较近、距道路与居民点距离较远、距水源较近的滩涂生境卧息(P < 0.05); 冬季夜间选择在风速较小、距道路与居民点较近的生境卧息。判别分析表明: 草本盖度、食物丰富度、距道路距离、隐蔽度、风速、距水源距离以及距隐蔽物距离这7个因子组成的判别函数可区分不同季节麋鹿的夜间卧息地, 且麋鹿在不同季节的夜间卧息地特征存在部分重叠, 这可能与不同季节间食物、水、温度与人为干扰等因子的差异性有关。建议该保护区扩大饲料基地面积、保留麋鹿卧息隐蔽环境、减少人为干扰、控制长江故道水位。

生存在不同基底颜色环境下的爬行动物种群通常表现出丰富的体色地理变异, 其体色变化的潜在机制具有多样性。变色沙蜥(Phrynocephalus versicolor)和草原沙蜥(P. frontalis)具有较近的遗传关系, 曾被认为与荒漠沙蜥(P. przewalskii)组成同一系统发育种组。本文应用光纤光谱仪(AvaSpec-2048), 通过记录沙蜥背部体表12个部位的皮肤光反射率, 定量比较在黑化环境下的深色变色沙蜥与非黑化环境下的浅色草原沙蜥自然体色变异, 研究其种群体色变异是否具有时间可逆性, 并探讨基底颜色对沙蜥体色的影响机制。研究结果表明, 黑化生境下的变色沙蜥体色显著深于非黑化枯黄色生境下的草原沙蜥。此外, 对黑化与非黑化样本开展的生境互换移植围栏实验, 即把枯黄色生境中非黑化的草原沙蜥移植于黑色的基底环境中饲养, 把黑化生境中黑化的变色沙蜥移植于枯黄色生境中饲养。结果表明, 饲养1周后黑化群体背部6个检测部位的光反射率显著变大, 其他部位均无显著变化; 而非黑化群体只有左后肢和背部右上方2个部位的皮肤光反射率发生显著变化, 其他部位反射率无显著变化。结果表明, 变色沙蜥体色变异能力比草原沙蜥强, 体色表型可能已经在两个近缘沙蜥物种中稳定遗传, 基底生境颜色的短期变化在统计学上能引起肉眼难以识别的轻微的体色变异, 个体发育相关的一些遗传因素可能对体色变异起控制 作用。

基于2011年5月和9月2个航次获取的生物及环境数据, 分析了渤海湾大型底栖动物的功能摄食群组成, 并首次利用以生物量构建的摄食均匀度指数(the feeding evenness index, bj_FD)和多元AZTI海洋生物指数(multivariate-biomass AZTI marine biotic index, M-bAMBI)对渤海湾生态质量进行评价。结果表明, 渤海湾大型底栖动物功能群由4类组成, 分别是肉食者、碎屑食者、浮游生物食者和杂食者, 未发现植食者。2个航次均以浮游生物食者和杂食者的生物量最高, 碎屑食者最低。聚类分析结果表明海河口内大型底栖动物群落功能摄食群组成与其他区域明显不同。两个航次均以海河口的重金属潜在生态风险指数值(risk index, RI)较低, 且5月航次该指数沿河口向外有明显的空间分布梯度。bj_FD平均值为0.28, 指示研究区大部分区域生态质量较差, 其中低值区集中在海河口、北塘口及其附近海域, 与风险指数值的低值区基本吻合。BEST分析表明温度、盐度、重金属及营养盐等是影响bj_FD变化的主要环境因子。与M-bAMBI相比, bj_FD对海河口及北塘口较差的环境质量状况更为敏感。总体上, bj_FD适用于评价渤海湾的生态质量。

进化实验中使用竞争实验测量两个物种或基因型的相对适合度时, 通常假定两者的适合度差异是恒定的。然而竞争双方的相互作用可能导致适合度差异受到初始相对频率的影响。本研究通过测量两种进化株系的大肠杆菌(Escherichia coli)在不同初始相对频率下的相对适合度, 分析了初始相对频率对相对适合度的影响。结果发现高氮进化株系相对低氮进化株系的相对适合度随其初始相对频率的减小而增加, 表现出显著的负频率依赖。两种株系在培养高氮株系的滤出液中均没有显著的生长, 在培养低氮株系的滤出液中均有生长, 但高氮株系的细胞加倍次数是低氮株系的3倍, 说明导致适合度出现负频率依赖的原因可能是低氮株系的竞争能力较低, 不能完全利用培养基中的资源; 也可能是低氮株系的代谢产物能被高氮株系利用, 产生互养作用。不同的相互作用可能导致不同的初始相对频率与相对适合度间的关系, 因此, 为了更准确地衡量适合度, 进化实验中需要考虑初始相对频率对相对适合度的影响。

很多木本植物的叶片会在春季和其他时期产生花青素而呈现红色, 该现象已经被众多学者所关注。本文对已有工作作了归纳总结。研究表明: 这种广泛存在的现象需要消耗营养和能量并影响光合作用, 并非只是代谢的副产品。前人以秋季红叶为研究对象, 主要提出了两大类假说: 第一类假说认为红叶是对强光、低温、干旱等恶劣环境的适应; 第二类认为红叶是植物通过化学防御警示、适口性差、隐蔽自身或暴露啃食者等方式来防御植食动物的啃食。这两类假说也都存在争议。目前对红色幼叶的研究相对较少且多侧重其作为独立视觉信号的作用, 而未能将红叶与植物的其他防御策略结合进行讨论。今后的研究应当综合环境因子的影响和啃食者的视觉分析, 并与植物其他出现红色的器官对比, 深入探讨红色幼叶的适应意义。

石生真菌是一类生长在裸露岩石上形成紧凑暗色菌落的特殊生命, 在自然界未发现其有性生殖结构, 它们具有丰富的物种多样性。石生真菌是地球上最具耐受力的一种真核生命, 具有独特的适应性, 并进化出各种适应机制以占据严酷的生态位, 它们在细胞结构、代谢方式、抗逆机制等方面具有特殊性。尽管石生真菌很常见,但由于其体积小、生长缓慢并且缺乏明显的形态特征而常常被人们忽视。本文在介绍石生真菌的多样性、研究方法和研究历史的基础上, 重点介绍石生真菌的逆境耐受性和抗逆机制以及石生真菌的应用研究。以期能引起科学工作者对这类特殊生境里的真菌研究的重视, 更好地理解这类真菌在地球上的重要作用。

作为重要的生态系统服务之一, 传粉与粮食生产和食品安全密切相关。传粉者的下降直接影响人类的福祉, 因此近年来受到全球各界的广泛关注。基于此, 生物多样性和生态系统服务政府间科学-政策平台(Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services, IPBES)将“传粉者、传粉和粮食生产评估”列为2014-2018年工作方案中最优先开展的快速评估。其“决策者摘要”已在IPBES第四届全体会议上获得通过。本文以IPBES框架为背景, 介绍了该评估专题的由来和评估报告的主要内容。IPBES评估报告强调了传粉和传粉者在生态系统中的重要价值, 分析了传粉和传粉者的现状与濒危趋势, 通过案例详细介绍了全球传粉者面临的威胁、驱动因素和缓解措施等。本文同时探讨了该评估与其他进程的关系及可能产生的影响, IPBES不仅是千年生态系统评估(Millennium Ecosystem Assessment)的后续, 它同时应各国政府和7个生物多样性相关公约的评估请求, 对实现《2011-2020生物多样性战略计划》和《生物多样性爱知目标》具有重要意义。作为科学和政策的桥梁, IPBES通过科学层面的评估分析, 将为决策者提供工具和方法。通过深入分析这次评估的经验教训以及我国存在的问题, 我们提出以下建议: (1)开展传粉者本底调查, 评估传粉服务的价值; (2)建立传粉监测体系; (3)深入开展致危因素分析, 制定并开展传粉者保护和恢复行动; (4)促进耕作模式优化, 加强政策支持; (5)扩大宣传, 提高公众 参与。