林冠作为森林与外界环境相互作用最直接和最活跃的关键生态界面, 承载了森林生物多样性的主体, 在生物多样性的形成与维持以及生态系统功能过程中发挥着重要的作用, 被称为地球的“第八大洲”。同时, 林冠对气候变化和人为干扰高度敏感, 在人类活动和全球气候变化加剧的背景下, 森林生态系统正面临着严重的威胁, 首当其冲的就是森林冠层。气候变化下的林冠生物多样性保护与可持续利用已成为现代生态学研究的热点问题, 受到森林生态学、气候学、环境科学等研究领域的学者越来越多的关注。据此, 中国生物多样性监测与研究网络以网络内拥有森林冠层塔吊的生物多样性监测样地为平台, 建立了林冠生物多样性监测专项网。该专项网将参照国际标准, 统一监测指标, 规范监测标准, 通过大尺度地带性森林冠层内植物(包括附生种子植物和附生孢子植物)多样性、动物多样性、微生物多样性及其动态变化的长期监测, 结合林冠小气候环境特征监测, 建立林冠小环境特征、植物多样性、节肢动物多样性和微生物多样性等4个动态更新的数据库, 以阐明我国典型森林林冠生物多样性变化的规律, 揭示其对森林生态系统功能过程的影响和对全球变化的响应。

兽类类群和物种多样, 分布范围广, 适应于多种生境类型, 对栖息地变化特别敏感, 是生物多样性保护管理与评价的关键指示类群。中国兽类多样性监测网是由中国科学院近年来推动建立的中国生物多样性监测与研究网络的专项网之一, 重点对分布于我国境内的陆生兽类物种多样性及资源进行监测与研究。针对当前我国兽类监测研究面临的三大根本任务(兽类物种有什么? 在哪里? 有多少?), 当务之急是应尽快建立和完善我国兽类各类群的监测技术规范, 制定常态监测计划, 全面建设全国性的兽类多样性监测网络技术体系和监测数据公共信息平台。本文在总结国内外兽类监测研究的基础上, 提出了我国陆生兽类多样性监测网的建设规划, 重点介绍该监测网的科学目标、布局、监测技术和监测数据产品等。本文也总结了近年来我国陆生兽类多样性监测网建设所取得的重要进展及存在的问题, 为全面推动我国兽类多样性联网监测明确发展方向。

两栖爬行动物是良好的环境指示物种, 是环境变化的早期预警系统之一, 目前正经历着全球范围的种群快速下降和物种灭绝。为了观测和研究物种及种群下降或灭绝的态势和机制, 亟需对我国两栖爬行动物多样性开展长期监测和研究。在中国, 对两栖爬行动物的监测研究始于1997年对若尔盖湿地两栖动物的监测。此后, 两栖爬行动物监测率先在西南山地、台湾等生物多样性丰富地区开展起来。2011年, 在借鉴美国和英国的两栖爬行动物监测计划的基础上, 环境保护部启动了“两栖类示范观测项目”, 初步实现了由点到面、由定性到定量、由静态向动态的突破。因为单一类群的监测仅代表生态系统的基本组成, 而从生态系统角度考量, 必须深入研究生态系统的结构(食物网中各类群的捕食、竞争、共生等种间关系)和动态(各类群的生长、繁殖、种群波动和致危因素等)。因此, 作为中国生物多样性监测与研究网络(Sino BON)的重要组成部分, “中国关键地区两栖爬行动物监测与研究专项网”项目将在22个生物多样性关键地区对典型生态系统中的两栖爬行动物组成、种群动态和结构进行长期监测与研究, 构建生态模型, 探讨两栖爬行动物的种群现状、群落结构及其动态趋势和相关机制, 制定和不断完善我国两栖爬行动物应对未来环境变化的保护和管理对策。

云冷杉林是玉龙雪山东坡保存最完整的森林植被, 为了更好地了解其物种组成和群落结构等基本特征, 中国科学院昆明植物研究所联合玉龙雪山省级自然保护区管护局, 按照CTFS (Center for Tropical Forest Science)的样地建设标准, 于2012-2014年在玉龙雪山省级自然保护区内建立了25 ha (500 m × 500 m)的长期监测样地。本研究以样地内所有胸径(DBH) ≥ 1 cm的木本植物(不含竹子)为研究对象, 分析了该样地的区系成分、群落组成、垂直结构及径级结构。结果表明: 样地内DBH ≥ 1 cm的木本植物(不含竹子)独立个体数为47,751, 分属26科41属62种, 以温带分布尤其是北温带成分为主要区系特征。重要值 ≥ 1的物种有18个, 贡献了90.24%的重要值。群落垂直结构可分为4层, 川滇冷杉(Abies forrestii)、丽江云杉(Picea likiangensis)和帽斗栎(Quercus guajavifolia)为主林层优势种和建群种, 径级分布为峰型或近倒“J”型, 持续更新能力较好; 吴茱萸五加(Gamblea ciliata var. evodiifolia)、篦齿槭(Acer pectinatum)和短梗稠李(Padus brachypoda)是主亚林层的优势种, 在某些片段可形成落叶阔叶林的优势群落, 径级分布出现明显断层, 未来将出现衰退。西康花楸(Sorbus prattii)、桦叶荚蒾(Viburnum betulifolium)和云南杜鹃(Rhododendron yunnanense)是次林层的优势种; 灌木层假小檗(Berberis fallax)是样地内个体数最多的物种, 占总个体数的59.51%, 其重要值最高, 占总数的22.75%, 径级分布呈“L”型。

森林凋落物是森林生态系统的重要组成部分, 在森林生态系统的物质循环和养分平衡中起重要作用。自2012年5月开始, 我们在弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 ha森林动态监测样地中布设了90个凋落物收集器进行凋落物收集。本文选取2013-2014年期间相关数据, 研究了凋落物的组分特征、物种组成、时间动态和空间分布特征等。结果表明, 2013年和2014年凋落物总量分别为4,858.0 kg/ha和4,928.8 kg/ha; 凋落物组分以凋落叶为主且高达85%以上, 其他组分所占比例较小。凋落物总量和凋落叶均有两个高峰期, 分别发生在每年的春季(3-4月)和秋冬季(8-11月), 凋落果的高峰期在8月左右; 其他组分由于凋落量较少, 年际动态并不明显。不同生态因子对凋落物总量分布格局的影响差异显著, 且存在年际变化, 但总体表现出凋落物总量受凋落物收集器所在样方的坡向和样方内所有DBH ≥ 1 cm个体的平均胸径影响最为显著。喀斯特季节性雨林凋落物的组分构成和时空动态特征反映了不同生物和非生物因素影响下的物质循环规律, 为深入揭示喀斯特独特地质、地貌背景下物质循环和能量流动的特殊性提供了基础。

亚热带常绿落叶阔叶混交林是亚热带山地中重要的森林植被类型之一, 是维持区域生态安全和保护生物多样性的重要屏障。为深入研究亚热带常绿落叶阔叶混交林中的生物多样性维持机理和动态过程, 我们在湖北恩施七姊妹山国家级自然保护区6 ha亚热带常绿落叶阔叶混交林动态监测样地调查了所有胸径(DBH) ≥ 1 cm的木本植物, 分析了其群落组成、径级结构和优势种的空间结构特征。共记录到木本植物50,316株, 其中独立个体有36,596株(去除分枝和萌生), 隶属于57科124属245种, 包括7种国家级保护植物和76种稀有种(每公顷个体数不超过1株)。样地内落叶物种分别占总物种数的61.2% (150种)和总个体数的52.6% (26,503株)。整个样地内植物个体胸径呈明显的倒“J”型分布, 平均胸径为4.38 cm。样地小径级木本植物较多, 胸径 ≥ 30 cm的木本植物仅175株。样地中重要值排名前4位的物种分别是川陕鹅耳枥(Carpinus fargesiana)、多脉青冈(Cyclobalanopsis multinervis)、交让木(Daphniphyllum macropodum)和缺萼枫香(Liquidambar acalycina)。这些优势种虽然在整个样地均有分布, 但大径级个体(DBH ≥ 10 cm)的空间分布差异较为明显。依据群落组成和径级结构特征, 湖北七姊妹山森林动态样地属于人为干扰后处于自然恢复中期的森林群落。针对该样地开展长期的森林动态监测, 将有助于深入了解亚热带常绿落叶阔叶混交林恢复过程中的群落构建规律和物种多样性维持机制。

本文分析了2010年和2011年春季和秋季于福建宁德、莆田、湄洲、厦门、漳浦和东山等6个港湾采集的浮游植物样品和相关数据。6个港湾共记录浮游植物4门102属206种, 种数以硅藻最多, 甲藻次之, 金藻和蓝藻较少。6个港湾中, 种类数最多的为莆田(110种), 其次为东山(106种)、厦门(100种)、漳浦(95种)、湄洲(86种), 宁德最少(63种)。季节分析表明, 春季的浮游植物种数呈北部港湾高于南部的分布态势, 秋季反之; 春季的浮游植物细胞丰度分布大致为由北部港湾至南部港湾递减, 秋季相反。春季多样性指数变化范围在1.15-3.05, 最高值出现在东山, 最低出现在宁德; 秋季多样性指数在2.55-3.65之间, 最高值在东山, 最低值在厦门。分析认为, 浮游植物多样性分布模式受不同水系消长的影响。与历史数据相比, 浮游植物总平均丰度较以往上升, 优势种排序出现变化, 适应高营养盐的种类成为主要优势种。

生物多样性分布格局与热点区域的评估与确定是生物多样性保护规划的基础。三江源地区位于青藏高原腹地的长江、黄河、澜沧江源头汇水区, 是世界上高原物种最丰富、最集中的区域之一。本文在对三江源国家级自然保护区麦秀分区鸟类资源全面调查的基础上, 利用GAP分析和空间自相关分析对鸟类丰富度的空间分布格局与热点区域进行了探讨, 并对当前功能区划下的保护空缺进行了分析。结果表明: (1)调查期间共记录鸟类89种, 隶属10目29科57属, 其中列入《国家重点保护野生动物名录》的12种, 列入《濒危野生动植物种国际贸易公约(CITES)》附录I、II 的11种; (2)不同环境梯度间鸟类群落组成差异显著, 低海拔的森林生境物种多样性要明显高于高海拔的草原草甸生境; (3)鸟类丰富度的空间格局表现为从东北部的峡谷林区分别往西北、东南部冰川雪山递减; 濒危保护鸟类的热点区域集中分布在西南部高山草甸, 与全部鸟类的热点区域之间存在明显差异; (4)麦秀分区核心区范围与全部鸟类的多样性热点区域的分布一致, 但未能覆盖濒危保护鸟类的热点区域, 可能不利于濒危鸟类的保护。本研究结果有助于保护区划的修订与完善, 同时亦能为小尺度下生物多样性保护规划的研究提供有益参考。

大金山岛属上海市金山三岛海洋生态保护区, 岛上土壤未受到人为活动的污染。为了解不同自然植被类型下土壤动物群落结构组成及其生态分布, 于2015年秋季在大金山岛竹林、乔木林和灌木林的南、北坡中分别进行土壤动物采样。结果显示: 6个样地共捕获土壤动物12,769只, 隶属于28个类群, 优势类群为蜱螨亚纲和弹尾纲, 分别占总捕获量的70.15%和19.27%; 常见类群有原尾纲、半翅目、膜翅目和线蚓科, 占总捕获量的7.06%。北坡和南坡优势类群均为蜱螨亚纲(74.26%、65.32%)和弹尾纲(16.52%、22.49%), 但常见类群和稀有类群存在一定差异。不同植被类型土壤动物的群落结构组成存在一定差异, 但无论是北坡还是南坡密度均为灌木林 > 乔木林 > 竹林, 类群数变化为灌木林 > 竹林 > 乔木林。无论北坡还是南坡, 不同植被类型下土壤动物群落生态指数各不相同, Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数均为灌木林 > 乔木林 > 竹林。大金山岛灌木林中土壤动物群落多样性高于乔木林和竹林, 很可能与灌木林中较为适宜的微环境有关。

如何客观地确定自然保护区的保护优先性, 为自然保护区的晋级和确定管理类型提供科学依据, 已成为当前亟待解决的问题。本研究通过对已有评价指标和方法的对比、专家咨询、评价指标量化处理, 提出了量化评价自然保护区物种多样性保护价值的方法。此评价方法包括了自然保护区野生植物、野生动物、珍稀濒危野生植物和珍稀濒危野生动物多样性保护价值指数等量化模型。同时我们应用此方法对华北暖温带区域的39个自然保护区和东北温带区域的67个自然保护区的物种多样性保护价值进行了评价。结果表明, 位于华北暖温带区域的河北南大港湿地和辽河源及北京雾灵山, 以及位于东北温带区域的黑龙江镜泊湖、大佳河和翠北湿地等省级自然保护区的物种多样性保护价值较高, 可推荐优先晋级国家级自然保护区。该物种多样性保护价值评价方法能够较好地反映自然保护区之间物种及各类群多样性保护价值的差异, 确定自然保护区保护优先序列。此外自然保护区物种多样性保护价值在不同自然保护地理区和不同类型自然保护区之间存在显著差别。

种子传播对植物种群空间分布和群落生物多样性维系有着深远的影响。森林灵长类动物可有效地传播植物种子, 其对果实的选择不仅受其自身形态、生理和行为特征的影响, 也与果实的形态特征和同域分布的其他动物类群的取食竞争密切相关。灵长类动物传播种子的模式可分为消化道传播、携带传播和颊囊传播, 其中消化道传播距离远、种子萌发或幼苗建成率高, 是最为有效的传播模式。灵长类动物对种子的传播作用还能促进退化生境的恢复。建议今后研究中应考虑灵长类动物的多途径种子传播和多种因素对种子扩散与萌发的综合影响, 同时要更加客观地评估灵长类动物缺失对森林植被更新的影响。

高黎贡山位于印缅生物多样性保护热点地区, 但由于地形复杂、交通不便等客观原因的限制, 以往对高黎贡山高山生境的鸟兽多样性调查数据较为缺乏。2014年10月至2016年6月, 我们利用红外相机在高黎贡山高山环境开展鸟类和兽类物种多样性调查, 以期对鸟兽多样性数据进行补充。调查期间, 于泸水辖区内选取北(金满)、中(听命湖)、南(片马垭口) 3个样区, 每个样区布设20台红外相机。累计布设红外相机10,400台日, 拍摄到1,342张有效照片。共记录到18种兽类和44种鸟类, 分属9目28科, 包括3种国家一级、8种国家二级重点保护动物, IUCN濒危(EN)物种3种、易危(VU)物种3种、近危(NT)物种2种。相对丰富度较高的物种包括金色林鸲(Tarsiger chrysaeus)、血雉(Ithaginis cruentus)、光背地鸫(Zoothera mollissima)、灰颈鼠兔(Ochotona forresti)、小熊猫(Ailurus fulgens)等。记录到高黎贡山鸟类新记录1种: 黑胸歌鸲(Luscinia pectoralis)。金满样区1个年周期的监测结果显示, 高黎贡山高山生境鸟兽物种多样性有季节差异, 在5-10月动物活动频繁, 垂直迁移和鸟类的秋季迁徙对高山物种组成影响较大。本调查对高黎贡山高山环境的鸟兽多样性进行了有效补充, 可为高黎贡山高山鸟兽物种的保护和管理提供科学依据。