群落内的多物种如何共存是群落生态学的核心研究内容之一。经典的物种共存理论强调物种之间的生态位分化, 注重具体共存机制的研究。这种以具体共存机制为研究对象的方法一定程度上促进了当代物种共存理论框架的形成。在当代物种共存理论框架下, 物种间的差异被划分为两类综合性的抽象差异——生态位差异和平均适合度差异, 前者促进物种共存, 对应稳定化机制; 后者导致竞争排除, 对应均等化机制。本文在简要回顾经典物种共存理论的基础上, 介绍了当代物种共存理论的框架(包括理论的形成和定义)、基于该理论的部分实验验证工作及其在一些重要生态学问题中的应用。当代物种共存理论不仅揭示了群落内物种是如何共存的这一基本理论问题, 更重要的是在全球变化的背景下该理论对生物多样性的保护和管理具有重要的应用价值。期望本文的介绍有助于国内生态学和生物多样性工作者了解当代物种共存理论, 并将其应用于群落构建和生物多样性维持机制等方面的研究。

高质量的生物多样性数据是认知生物多样性的起源和维持机制及应对其丧失风险的科学基础。当前, 在新物种发现、已知物种的地理分布、种群数量与时空动态、物种进化史、功能性状、物种与环境之间以及物种与物种之间的相互作用等7个方面都存在着知识上的空缺。大数据时代的到来为弥补这些知识空缺提供了可能,大数据的挖掘及其应用最近已成为国际生物多样性与宏生态学研究的前沿内容。如何有效地利用和分析不断增长的生物多样性大数据是生物多样性研究面临的一个极大挑战。本文通过全球、大陆和区域尺度上的研究案例展示了大数据在生物多样性研究中应用的新进展, 内容涉及森林覆盖变化、保护生态学、生物多样性与生态系统功能、气候变化对生物多样性的影响等。最后, 对大数据在生物多样性研究中存在的数据采集、处理和分析等方面的问题进行了总结, 并对其潜在应用前景进行了探讨。

全球多数海鸟种群处于受胁状态。针对这一状况, 鸟类学家根据海鸟的繁殖习性, 借助于人工招引技术恢复海鸟的种群及营建适宜的栖息地。海鸟人工招引技术主要包括社群吸引技术和雏鸟转移技术两大类。社群吸引技术是在人为选择和改造的栖息地内利用假鸟模型和声音回放吸引附近海鸟前来栖息的方法; 雏鸟转移是将恢复种群的雏鸟转移到改造好的栖息地内, 利用海鸟的成长地依赖性, 促使其在繁殖期主动回到生长地繁殖。这两种方法已在全世界16个国家和地区的64种海鸟, 一共171多个招引项目中得到了应用。在具体应用中, 应该因地制宜, 针对不同的海鸟种类和繁殖习性选择合适的方法, 可单独或结合使用。不论采用何种方法, 都应开展充分的前期研究, 选择并营造适宜的繁殖栖息地, 严格控制天敌, 密切监测, 及时排除威胁因素, 确保繁殖成功。我国沿海繁殖海鸟正面临多种威胁, 海鸟种群缩小和栖息地丧失严重, 海鸟人工招引技术的应用为我国沿海繁殖海鸟种群及其栖息地的恢复带来了希望。

基于2010年50 m空间分辨率森林分布图, 我们利用森林破碎化模型制作了中国森林6个不同破碎化类型 (内部森林、孔洞森林、边缘森林、斑块森林、过渡森林和未确定森林)的空间分布图。然后结合2010年中国行政区划图, 对比分析了不同尺度行政区域的森林破碎化情况。结果表明: 在国家尺度上, 斑块森林的比例最大(49.05%), 内部森林的比例最小(3.40%); 在区域尺度上, 东北地区森林破碎化程度最低, 西南地区森林破碎化程度次之, 华北平原、华中地区、山东半岛、黄淮海平原的森林破碎化程度最高; 在省级尺度上, 上海市森林破碎化程度最高, 天津市次之, 云南省及黑龙江省森林破碎化程度较低; 在县级尺度上, 陕西省所属的县森林破碎化程度最低。由此可知, 总体上我国森林破碎化情况较为严重, 但不同森林破碎化类型的空间分布存在较大差异。本研究可为各级林业部门管理森林资源以及优化林业生产和森林空间格局中提供数据支持, 提高森林的生态系统服务功能和生物多样性保护功能。

林窗数量特征及其空间分布格局对南亚热带森林生态系统的动态变化、物种共存及生物多样性的维持等具有重要意义。本文基于鼎湖山南亚热带常绿阔叶林20 ha动态监测样地2015年的植被调查数据, 结合无人机航拍图像处理技术和地理信息系统, 分析了样地内林窗的几何特征和空间分布格局。结果表明: 该样地的林窗空隙率为13.72%, 密度为35.75个/ha, 平均面积38.37 m²。具体特征有: (1)区域内林窗数量随林窗面积的增加呈负指数分布, 整体表现为小林窗多、大林窗少的规律。(2)不同成熟度林分中, 过熟林林窗平均面积大于成熟林; 成熟林更能体现出小林窗多而大林窗少的特点。(3)各生境林窗分布与大样地整体表现出基本一致的规律, 但低谷与其他生境差异显著, 林窗平均面积、林窗空隙率等都大于其他生境, 而山脊林窗也在林窗空隙率与林窗密度方面低于其他生境。(4)林窗面积和地形因子显著相关: 与海拔和凹凸度呈显著负相关; 与坡度和坡向呈显著正相关。据此提出建立利用无人机进行森林群落林冠变化与格局的监测体系, 是实现林窗与林下群落动态变化同步监测的新手段。

萌生更新是森林木本植物重要的生活史策略, 能够促使萌生树种长时间占据原有空间, 对物种共存、群落构建与生态系统稳定性有重要的潜在影响; 同时, 萌生更新的植株具有较强的资源获取与竞争能力。但萌生更新对群落物种共存的作用还远未被理解。本文基于古田山5 ha亚热带常绿阔叶林监测样地的调查数据, 研究了萌生更新对群落物种多样性的影响及作用机制。结果表明: (1)古田山常绿阔叶林中萌生树种的丰富度比例较高(63.95%), 已发生萌生的物种多度比例较高(38.53%), 潜在萌生多度比例更高(59.51%); (2)萌生现象在各分类群普遍发生, 壳斗科、杜鹃花科、金缕梅科、山茶科等类群的萌生能力较强; (3)萌生物种丰富度比例与群落物种多样性的关系不显著, 萌生物种多度比例与群落物种多样性呈负相关关系。由此推测, 作为古田山亚热带常绿阔叶林中一种占优势的更新方式, 萌生更新在保证萌生树种持续存活从而增加群落物种多样性的同时, 在一定阶段又能抑制群落物种多样性的发展, 对群落物种共存、生物多样性维持起到了较重要的调节作用。

为了揭示西伯利亚狍(Capreolus pygargus)的生境选择倾向, 本文在小兴安岭铁力林业局布设22条样线, 每条样线长1.5 km左右, 于2014年11月、2015年1月和12月沿着样线共设置西伯利亚狍的利用样方105个和对照样方68个, 记录样方内15个生境因子特征。利用Bailey’s法判断西伯利亚狍对各生境因子的选择倾向, 使用资源选择函数分析西伯利亚狍对生境因子的综合选择。结果表明, 西伯利亚狍倾向选择的地形特征分别为海拔 ≤ 300 m或 ≥ 450 m、上坡位或坡度 > 4°; 倾向选择的植被特征分别为农田或针叶林、林龄 ≤ 25 yr、郁闭度 ≥ 0.6、乔木数量 ≤ 15棵、乔木平均高 < 15 m、乔木平均胸径 ≤ 10 cm、灌木盖度 ≤ 0.3或草本盖度 > 0.2; 倾向选择的食物特征为食物多; 倾向选择的安全特征分别为能见度 > 50 m或雪深 ≤ 10 cm。影响西伯利亚狍生境综合选择的主要因子为坡向、坡度、植被类型、郁闭度、乔木数量、乔木平均高和能见度。铁力林业局西伯利亚狍喜欢农田、喜欢易于感知威胁并能够迅速逃跑的相对开阔的生境; 地形特征、植被特征和安全特征是影响综合选择的主要生境特征。本研究提示, 构建适宜农田林地空间配置的景观格局将成为景观尺度保护西伯利亚狍种群的途径。

为了解白洋淀湿地蝗虫的物种多样性及其分布情况, 探究DNA条形码技术在物种鉴定方面的可行性, 本研究对白洋淀湿地的蝗虫进行了采集调查。采用自行设计的cox1基因引物, 本研究共扩增得到21种蝗虫的cox1序列97条, 并利用构建NJ系统发育树法、计算遗传距离的ABGD法以及序列差异阈值分类的MOTU法对已得到的序列连同GenBank下载的10种25条cox1序列进行了比较分析。结果表明: 白洋淀湿地蝗总科昆虫共有6科23属34种, 包括1个新记录属, 即异爪蝗属(Euchorthippus), 和3个新记录种, 即素色异爪蝗(E. unicolor)、柳枝负蝗(Atractomorpha psittacina)和日本稻蝗(Oxya japonica); 蝗虫在白洋淀湿地主要分布在农田及其周围、堤坝及其周围以及淀边草丛; DNA条形码技术能够在种级阶元对蝗总科物种进行良好地解析, 但物种鉴定时, 不能完全脱离形态学方法。

随着植物分子系统学的兴起, 被子植物系统发育研究取得了举世瞩目的进展。被子植物系统发育组提出了基于DNA证据的被子植物在目、科分类阶元上的分类系统, 简称APG系统。本文简要概括了APG系统的主要成就: (1)验证了被子植物分类系统的可重复性和可预言性; (2)解决了一些依据形态学性状未能确定的类群的系统位置; (3)证明了将被子植物一级分类分为双子叶植物和单子叶植物的不自然性; (4)证实了单沟花粉和三沟花粉在被子植物高级分类单元划分中的重要性; (5)发现雄蕊的向心发育和离心发育在多雄蕊类群中是多次发生的, 不应作为划分纲或亚纲的重要依据; (6)支持基于形态学(广义)性状划分的大多数科是自然的; (7)将一些长期认为自然的科四分五裂。同时, 我们指出了尚需深入研究的几个问题: (1)如何将以分子数据建立的系统和以综合形态学证据建立的系统相协调; (2)依据APG系统的研究结果需要创立新的形态演化理论; (3)只以“单系群”作为划分科、目的依据值得商榷; (4)APG系统中一些目的分类没有可信的形态学共衍征; (5)依据APG系统需要做出一个自然系统的目、科检索表和目、科的特征集要。此外, 我们对以亚洲, 特别是东亚为分布中心的一些类群的系统关系或分类等级提出建议, 包括八角科、芒苞草科、水青树科、火筒树科、马尾树科、七叶树科、槭树科、伯乐树科应独立为科, 山茱萸科(广义)应分为山茱萸科(狭义)和蓝果树科(广义)。

为系统分析海南岛腔轮虫的种类组成及其地理分布特征, 我们于2010年11月、2011年5月和8月用35 μm孔径的浮游动物网采集了海南岛134个水体的腔轮虫样品。采集的水体类型包括水库、河流、池塘、小溪、水稻田和小型临时水体。共检出腔轮虫42种和1个亚种。其中, 中国新记录种9种, 即马氏腔轮虫(Lecane margalefi)、唐纳腔轮虫(L. donneri)、优美腔轮虫(L. elegans)、坤杜里腔轮虫(L. kunthuleensis)、侧生腔轮虫(L. lateralis)、暗小腔轮虫(L. pusilla)、褶皱腔轮虫(L. rhytida)、柔弱腔轮虫(L. subtilis)和波纹腔轮虫(L. undulata); 东洋界新记录种4种, 即尖爪腔轮虫(L. cornuta)、玫瑰腔轮虫(L. rugosa)、柔弱腔轮虫和马氏腔轮虫; 东洋界特有种1种: 坤杜里腔轮虫。囊形腔轮虫(L. bulla)、尖角腔轮虫(L. hamata)、尾片腔轮虫(L. leontina)、月形腔轮虫(L. luna)、新月腔轮虫(L. lunaris)、凹顶腔轮虫(L. papuana)、梨形腔轮虫(L. pyriformis)和四齿腔轮虫(L. quadridentata)最为常见。海南岛腔轮虫呈现高的多样性, 并主要由广生性种类、泛热带种类、全热带种类和一些间断分布种类和东洋界特有种类组成。种类多样性高于我国华南地区, 但低于同处东洋界的泰国; 海南岛与泰国的种类组成的Jaccard和Sørensen相似性系数(0.44和0.61)均高于与华南地区的相似性系数(0.20和0.46)。没有特有种发现。

协调自然保护区与社区的关系, 需要了解社区的发展特点与意愿诉求。2014年9-11月, 我们对广西十万大山国家级自然保护区涉及的151个自然屯进行了调查。调查采用半结构式访谈和关键人物访谈法, 结合文献法、季节历、市场调查分析、参与式山林考察、社区需求分析等方法, 并于2015年开展了深入保护区内社区农户的精准扶贫调查作为补充。根据调查, 得出以下结论: (1)社区是少数民族聚居区, 以林地资源为主, 对保护区资源依赖程度较强, 基础设施整体发展不足, 市场化水平不高, 缺乏发展资金; (2)社区发展意愿多样, 但依然集中在生存需求方面; (3)社区对保护区的诉求主要表现在基础设施建设以及森林资源利用方面。本研究根据目前社区所处的发展阶段, 结合保护区面临的威胁、发展策略以及生物资源分布特征等, 从优先关注区域、关注人群、关注项目等方面探讨了保护区与社区协调发展途径, 并给出发展项目建议, 包括栖息地恢复与人工林生态改造、社区生计替代相结合, 提高生态公益林补助, 重点关注与落实保护区内分布社区的发展意愿与行为诉求, 丰富社区发展内涵等, 同时建立社区共管委员会、开展人员培训与自然保护宣传教育。本项研究探讨了在开展社区工作初期时的工作方法与内容, 并建议下一步可向微观与宏观两个方向发展, 即建立村级、家庭的和谐指标评价体系和联合一切可以联合的相关利益群体做好社区工作的法制化与标准化, 保护区与社区产生良好的社会效应。这种思路对自然保护区其他方面的建设管理也具有借鉴意义。