生态系统红色名录作为物种红色名录的重要补充, 是基于生态系统水平上的生物多样性评估, 对于重要生物的生境保护至关重要。当前, 世界自然保护联盟(IUCN)将IUCN生态系统红色名录评估方法作为生态系统受威胁状况评估的正式标准, 广泛应用于全球生态系统的评估, 在生物多样性保护和生态系统管理中发挥着重要作用。随着IUCN生态系统红色名录评估体系的修订和推广, 其评估标准日趋完善, 但生态系统制图、生态系统崩溃的概念以及实际操作层面仍面临挑战。本文回顾了生态系统红色名录的发展过程, 归纳了IUCN生态系统红色名录评估方案中生境范围退化(标准A)、生境限制分布(标准B)、非生物环境退化(标准C)、生物过程退化(标准D)以及威胁定量分析(标准E)这5个指标的含义和评估过程, 并围绕IUCN生态系统红色名录实际评估中面临的挑战, 论述了利用遥感和生态模型可能提供的解决方案。文中指出, 明确生态系统分类体系以及生态系统崩溃等基本概念对生态系统红色名录评估至关重要; 尺度效应是评估过程的重要影响因素; 多尺度评估是丰富生态系统红色名录空间信息的潜在方法; 耦合遥感和生态模型等手段共同参与评估, 是未来研究IUCN生态系统红色名录的重要方法。

Beta多样性是指不同群落间物种组成的差异, 由物种周转(或物种替换)和嵌套(或丰富度差异)这两种过程决定。Beta多样性分解是将这两种过程对总体beta多样性的作用进行拆分, 然后分别探讨这两种过程对群落间物种组成差异的影响。2010年之后, 人们提出了beta多样性分解的方法, 其中占据主导地位的是由Andrés Baselga于2010年提出的BAS法(总体beta多样性分解为物种周转和嵌套组分)和由János Podani和Dénes Schmera于2011年以及José C. Carvalho等于2012年提出的POD法(总体beta多样性分解为物种替换和丰富度差异组分)。这两种分解方法引起了持续的争论, 促进了该领域的快速发展。作者归纳分析了2010年后有关beta多样性分解的文献后发现, 使用BAS法的论文无论在发表量和引用次数上都多于POD法(75% vs. 20%)。Beta多样性分解的研究主要集中在欧洲(45%), 研究类群则以动物(64%)为主。本文在回顾beta多样性分解方法的提出及其发展过程的基础上, 从时空维度(纬度梯度、海拔梯度、生境片断化过程以及季节和年际动态)、多样性的不同方面(物种、功能和谱系多样性)和不同生物类群之间的比较等研究角度出发, 进一步阐述了beta多样性分解方法在探讨生物多样性分布格局以及形成机制中的应用。对于beta多样性分解的研究, 我们认为需要深入探讨的问题有: (1) beta多样性分解方法的比较分析和整合; (2)结合物种多度信息探讨beta多样性及其组分的分布格局; (3)对大尺度下beta多样性分解的结果进行普适性验证。

遗传多样性与物种多样性是生物多样性的两个基本层次。近年来的研究表明, 环境特征可能对种群遗传多样性与群落物种多样性产生平行效应。本文对遗传多样性与物种多样性关联模型中环境特征对遗传多样性与物种多样性的平行效应部分进行了具体化介绍。基于群落形成的四个基本过程, 即突变与物种形成、选择、漂变和扩散, 探讨了环境特征对遗传多样性与物种多样性产生平行效应的理论基础。在全球变化的大背景下, 研究环境特征对遗传多样性与物种多样性的平行效应及这两个维度多样性对全球变化响应的异同具有重要的生态学与保护生物学意义。然而, 目前大多数生物多样性研究仍然只基于物种多样性一个维度, 在同一系统中同时对遗传多样性与物种多样性进行整合研究的工作仍然较少。希望通过本文的总结与讨论,能对国内遗传多样性与物种多样性整合研究起到参考与促进作用。

自然保护地是生物多样性及其生物生态过程保护的最有效手段, 世界自然遗产地是全球最具有保护价值的自然保护地。神农架世界自然遗产地以其丰富的动植物多样性和独特的生物生态过程, 维持着北亚热带山地生态系统的功能和稳定性。目前, 尚缺乏对神农架世界自然遗产地全球突出普遍价值的深入研究和论证, 仍不清楚其突出普遍价值及其在全球的代表性。本研究在收集整理神农架历史文献资料的基础上, 基于对神农架地区长达近20年的调查研究和数据积累, 依据“实施《世界遗产公约》操作指南”, 从动植物多样性及其栖息地、生物群落及其生物生态学过程等方面, 分析论证了神农架世界自然遗产地的全球突出普遍价值。神农架保存了完好的原始常绿落叶阔叶混交林, 典型代表并展示了北半球常绿落叶阔叶混交林生态系统的生物生态学过程, 拥有北亚热带典型的山地垂直自然带谱, 在东方落叶林生物地理省具有唯一性和代表性; 是温带植物区系分化、发展和集散的重要地区和世界上落叶木本植物最丰富的地区, 突出反映了北亚热带生物群落的生物进化与演替的进程; 是众多古老孑遗物种的避难所, 也是国际珍稀濒危物种和中国特有种的重要栖息地。研究结果表明, 神农架世界自然遗产地在生物多样性、生态系统类型、生物演化等方面为全球同纬度杰出代表。本研究明确了神农架世界自然遗产地在全球背景下的突出普遍价值, 为科学合理地监测和保护全球同纬度地区北亚热带生物多样性和生态系统功能提供了科学依据。

神农架世界自然遗产地在生物多样性、栖息地和生态学过程上具有全球意义, 属于北方温带落叶林生物群区。北方温带落叶林是世界落叶木本植物种类最为丰富的生物群区。本文选取该群区最具代表性的82个仅有落叶成分的属, 对比分析了相关种、属在世界、中国、欧洲、北美、美国大烟山(Great Smoky Mountains)、日本Ogawa森林保护区(Ogawa Forest Reserve)和神农架世界自然遗产地的分布情况, 重点分析了神农架世界自然遗产地落叶树种的多样性和代表性, 为神农架世界自然遗产地突出普遍价值的认定提供重要证据, 并为其科学管理提供理论依据。结果表明: 神农架有62个落叶属, 分别占中国和世界仅有落叶成分属的86%和76%; 落叶种225个, 分别占中国和世界的21%和7%。美国大烟山和日本Ogawa森林保护区亦属于典型的北方温带落叶林, 然而, 二者的落叶木本植物种、属多样性均低于神农架世界自然遗产地。这说明神农架世界自然遗产地是世界落叶木本植物集中分布地, 其多样性和代表性具有全球意义。青藏高原的隆起导致中国中东部气候温暖湿润, 地形复杂多变, 而且该区域与亚热带热带植物区系落叶成分联系紧密, 这可能是导致神农架植物区系具有丰富的落叶木本成分的生物地理成因。

自然保护区是保护生物多样性最有效的方式之一, 但是近年来自然保护区的保护成效正受到越来越多的质疑, 已成为保护生物学研究中急需考虑的问题, 也是目前我国自然保护区建设过程中面临的重要挑战。本研究以湖北神农架国家级自然保护区为研究对象, 基于该保护区1980年、1990年、2010年、2015年的土地利用数据, 结合DEM数据和川金丝猴(Rhinopithecus roxellana hubeiensis)分布及行为特征数据, 应用层次分析法(AHP法)和集合种群容量(metapopulation capacity), 分析了神农架保护区自建立以来(1980-2015)森林的面积变化、驱动因素以及川金丝猴栖息地面积和破碎化动态格局, 论证了神农架保护区对森林和川金丝猴栖息地的保护成效。结果表明, 神农架保护区自建立以来, 保护区内森林面积增加了34.27%, 森林覆盖度由47.94%上升到64.36%, 增加了16.42%, 其中82.77%的新增森林为灌木林和疏林转变而来; 川金丝猴最适宜栖息地面积增加了17.70%, 集合种群容量增加了515.17%, 最适宜栖息地的破碎化程度显著降低。天然林保护工程(the Natural Forest Conservation Program, NFCP)和退耕还林工程(the Sloping Land Conversion Program, SLCP)实施后, 保护区内森林面积增加了23.24%, 森林覆盖度增加了12.77%, 川金丝猴最适宜栖息地面积增加了14.29%, 集合种群容量增加了367.20%。本研究结果表明, 神农架保护区在森林和旗舰种栖息地保护方面, 均取得了很好的保护成效。

模式标本作为新种发表与物种名称的依附实体, 具有极高的学术价值。湖北神农架作为华中地区的最高点, 历来受到博物学家的青睐。本文通过对历史文献的收集与整理, 确定了以采自神农架的标本为模式确立的动物物种, 编制了“神农架世界自然遗产地动物模式标本名录”。以神农架世界自然遗产地采集的模式标本命名的正式发表动物物种275种, 隶属于3门5纲22目91科170属。神农架模式标本物种的采集最早可追溯到1960年, 此后出现两个采集高峰期, 即1977-1986和2009年。模式物种的发表略有滞后, 从当年发表到最长滞后34年, 但主要还都集中在采集后的10年内(222种, 占80.73%)。采集于神农架的模式标本物种发表在163条文献上, 从2006年开始发表在外文期刊上的物种数在逐步增加, 而以中文发表的物种数在减少。以国内学者独立发表的物种较多(245种, 占89.09%), 而国外学者和国内外学者联合发表的物种相对较少。模式标本当前实际被存放在62家机构或被私人收藏, 在45家机构中, 以国内单位为主, 而17家私人收藏机构则以国外为主。本文对神农架世界自然遗产地动物模式标本名录的汇总整理, 可为神农架世界自然遗产地履行联合国教科文组织世界遗产中心的要求, 进一步开展神农架遗产的管理与保护提供依据。近年来关于神农架新物种的不断发表表明遗产地的物种多样性仍然存在被低估的可能, 暗示着遗产地这方面的工作仍需进一步扩大和深入。

为了揭示新疆准噶尔山楂(Crataegus songorica)不同居群的遗传多样性, 为其合理保护与利用提供科学依据, 采用表型性状变异分析和SSR分子标记相结合的方法, 对新疆霍城大西沟准噶尔山楂的5个不同居群的92个个体进行遗传多样性分析。结果表明: (1) 33个表型性状的变异系数在2.96-71.32%之间, 表型性状之间存在着丰富的变异。居群间的平均表型分化系数为13.90%, 而居群内的平均表型分化系数为86.10%, 表明新疆准噶尔山楂居群内的变异是其表型变异的主要来源。(2) 43对SSR引物共检测到739个位点, 物种水平上多态性位点比率为90.53%, Nei’s多样性指数和Shannon多样性指数(I)分别为0.2377和0.3712, 居群内基因多样度(H_s)为0.1635, 总居群基因多样度(H_t)为0.2023, 居群间遗传分化系数(G_st)为0.1916, 基因流(N_m)为2.1116。新疆准噶尔山楂总的遗传多样性水平较高, 居群间遗传分化较小。UPGMA聚类结果显示5个居群形成2个亚类, 不同居群所处的生境的不同是引起居群间差异的主要原因。研究表明, 新疆准噶尔山楂不同居群在表型和分子水平均具有较高的遗传多样性, 居群内的遗传分化较大, 并且分化趋势具有地域性, 因此可以选择就地保护。

西双版纳是我国兰科植物多样性的热点地区之一。本文对该地区6个主要的集贸市场开展了为期1年(每月1次)的兰科植物贸易调查, 以了解该地区野生兰科植物采集和贸易的特点及趋势, 为兰科植物的有效保护提供依据。本次调查共记录到兰科植物38属107种, 87.9%的种类为附生兰, 除铁皮石斛(Dendrobium officinale)外, 其余均为野生采集。在记录到的106种野生采集的兰科植物中, 93.4%为西双版纳原生分布种, 约占该地区野生兰科植物总数的1/4, 但大多数种类的记录频次都很低, 记录频次在10次以上的仅有14种, 说明该地区兰科植物的采集和贸易在种类上具有一定的普遍性和随意性。市场上的兰花售卖者大多数都为当地居民, 他们将采集和出售兰花作为经济收入的来源和部分补充。本次调查没有发现跨边境兰花的采集和贸易。西双版纳兰科植物的贸易具有明显的传统性、地域性和季节性, 4-6月为兰花贸易的高峰期。石斛属(Dendrobium)植物是最主要的贸易对象, 共记录到35种, 占总数的32.7%, 记录频次最多的种类也都是石斛属植物。本地区药用石斛人工集约化栽培的快速发展并没有减少对野生石斛的采集, 反而在一定程度上刺激和促进了市场上的野生石斛贸易。通过对兰花贸易特点的分析, 我们针对该地区兰科植物的有效保护提出了针对性的建议, 包括应尽快制定和颁布地方性的法律法规, 维护和传承本地区传统的植物文化, 对古茶园和龙山林等进行持续的保护和采用传统方式管理, 开展有针对性的公众教育和宣传来提高公众的保护意识, 以及大力发展药用石斛的生态栽培, 使更多的当地居民参与其中, 并获得收益, 从而减少对野生资源的采集。

为了探明我国华东地区地方鸡品种的遗传多样性和群体遗传结构, 追溯其母系起源和进化过程, 利用PCR技术扩增了11个地方鸡品种的线粒体DNA (mtDNA)控制区(D-loop)序列, 并结合NCBI数据库中已发表的红色原鸡(Gallus gallus) D-loop区全序列, 分析了它们的遗传多样性与亲缘关系, 构建了11个品种与红色原鸡系统发生邻接树。结果表明：11个地方品种mtDNA D-loop区全长为1,231或1,232 bp, 其中1,231 bp的序列有196条, 1,232 bp的序列有123条, 经过比对发现, 两者在859 bp处存在单碱基缺失。11个地方品种319个个体共计检测到变异位点37个, 总体单倍型多样度核苷酸多样度和平均核苷酸差异分别为0.901 ± 0.009、0.00573 ± 0.000001和6.833。按照鸡mtDNA单倍型分类通用标准, 共包含35种单倍型, 可以分为A、B、C和E共4个分支(单倍型群), 分别包括11、10、9和5个单倍型。中介网络图中11个鸡品种也很明显地分成了4个支系, 分别含有100、118、47和54条序列。系统发育树分为4个大枝, 海南亚种(G. gallus jabouillei)自成一枝; C单倍型群与4个亚种的红色原鸡聚为一枝; E单倍型群与2个亚种红色原鸡聚为一枝; A和B单倍型群只与滇南亚种(G .gallus spadiceus)聚为一枝。11个品种中, 除了狼山和丝羽乌骨鸡2个标准化品种外, 都有很高的遗传多样性, 可开发选择潜力很大。没有发现线粒体品种特异性DNA序列。华东地区地方品种至少有4个母系起源, 部分品种可能受到了欧美高产品系的渗入。

游仆类是纤毛虫中进化最为复杂和高等的一大类群, 为了进一步探索和完善游仆类的多样性, 本研究利用活体观察、蛋白银和银浸法染色技术对采自青岛小西湖的小腔游仆虫(Euplotes aediculatus)的形态学及细胞发生学进行了详尽的研究, 并在完整的形态学及发生学研究基础上, 测定了小腔游仆虫的核糖体小亚基基因(SSU rDNA)序列, 通过序列比较和分子系统树构建等方法, 对小腔游仆虫的系统地位进行了分析。结果表明: 本种鉴别特征为9根额腹棘毛, 5根横棘毛, 2根缘棘毛, 2根尾棘毛, 8列背触毛, double-eurystomus型银线系。发生学特征包括: (1)后仔虫口原基在表皮下独立发生, 前仔虫完全继承老口围带; (2)额-腹-横棘毛原基从左向右按照3:3:3:2:2的模式形成额腹棘毛和横棘毛; (3)前后仔虫最左侧额腹棘毛分别由独立产生的原基形成; (4)缘棘毛原基独立发生; (5)初级背触毛原基来自虫体中部老结构的反分化; (6)前后仔虫尾棘毛分别来自最右侧2列背触毛原基和老背触毛列末端; 这些特征显示出游仆虫属个体发生模式的高度保守性。分子系统分析与形态学数据一致, 即游仆虫属为单元发生, 且小腔游仆虫与艾美游仆虫(Euplotes amieti)、阔口游仆虫(E. eurystomus)和伍氏游仆虫(E. woodruffi)聚在一起。