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1. chinaXiv:201712.00124 [pdf]

基于Logistic回归模型的黄河三角洲淡水恢复湿地大型底栖生物种群分布模拟

杨薇,李晓晓,李铭,孙涛
分类: 生物学 >> 生态学

掌握大型底栖生物种群分布的时空变化对正确把握湿地生态修复效率、揭示湿地生态演替过程具有重要理论与实践意义。选择黄河三角洲地区一千二自然保护区的淡水恢复湿地为研究区,在2014-2015年大型底栖生物野外采样和优势物种的基础上,选择了琥珀刺沙蚕、中华蜾蠃蜚、摇蚊幼虫作为典型优势物种,构建了基于Logistic回归的淡水恢复湿地大型底栖生物种群分布模拟模型。其中,琥珀刺沙蚕和摇蚊幼虫的模拟结果较好,模拟准确率分别为84.9%和77.9%,而中华蜾蠃蜚的模拟结果不甚理想。对比生态补水前后大型底栖生物的模拟分布结果发现,琥珀刺沙蚕主要集中在潮间带区域,且在春、秋两季的生存概率分布差异不显著;而淡水恢复湿地中摇蚊幼虫的分布概率显著提高,其中高于分割值0.5的栖息面积增长了9.9-10.8倍,表明退化湿地生境正处于向淡水湿地演替进程中。

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2. chinaXiv:201712.00125 [pdf]

基于线粒体控制区的嘉陵裸裂尻鱼种群遗传结构分析

王太,杜岩岩,杨濯羽,张艳萍,娄忠玉,焦文龙
分类: 生物学 >> 生态学

嘉陵裸裂尻鱼为青藏高原特有鱼类,近年来随自然地理气候的变迁和人类活动的影响,种群数量急剧减少。为了解嘉陵裸裂尻鱼的遗传背景以便更好的保护其遗传资源,本研究采用线粒体控制区部分序列变异,分析了嘉陵裸裂尻鱼6个地理种群的遗传结构和分布动态。在147尾个体中共发现17个变异位点,定义了14种单倍型,群体总的单倍型多样性较高为0.810,核苷酸多样性低为0.00698。AMOVA分析显示,44.29%的分子差异源于群体间,55.71%的分子差异源于群体内,群体间遗传分化极显著。Fst值统计检验表明,除宕昌群体和舟曲群体之间差异不显著外,其余两两群体之间Fst值统计检验均显著。基因流估计显示各群体间的基因流水平较高,遗传交流较频繁。Mantel test检验表明,嘉陵裸裂尻鱼种群之间遗传分化程度与地理距离存在显著相关。系统树和单倍型网络进化图显示,6个地理群体的单倍型按照嘉陵江水系和渭河水系形成两个大的类群。错配分布和中性检验表明嘉陵裸裂尻鱼群体在近期历史上群体大小保持稳定,未出现显著的种群扩张。根据本文所揭示的嘉陵裸裂尻鱼种群遗传结构特征,建议将分布在嘉陵江水系的嘉陵裸裂尻鱼作为一个整体进行保护,嘉陵裸裂尻鱼渭河种群属高度分化的单倍型类群,且遗传多样性极低,需对该种群进行优先保护。

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3. chinaXiv:201712.00126 [pdf]

珠江口南沙河涌浮游植物群落结构时空变化及其与环境因子的关系

任辉,田恬,杨宇峰,王庆
分类: 生物学 >> 生态学

随着城市生态健康理念的提出,城市河涌生态健康也受到了前所未有的关注。为更好的了解河涌的水环境和浮游植物现状,于2015年3月至2016年2月对珠江口南沙河涌8个站位水环境和浮游植物群落结构进行调查。结果显示:共发现浮游植物164种(属),隶属7门73属,其中以绿藻种类最多,达33属79种,占48.17%;硅藻次之,17属41种,占25%。优势种为梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、假鱼腥藻属(Pseudanabaena sp.)和小球藻(Chlorella vulgaris)。浮游植物细胞密度在0.19×106-101.34×106个/L内变动,呈现单峰型,在4月发生拟菱形弓形藻(Schroederia nitzschioides)水华,14涌密度高达87.38×106个/L,随后因强降雨细胞密度骤降。浮游植物群落的季节演替基本符合PEG(Plankton Ecology Group)模型,从冬季的硅藻,到春夏季的绿藻,再到秋季的蓝藻。One-way ANOVA分析显示,各月份浮游植物细胞密度差异显著(P < 0.01)。Pearson相关性分析表明绿藻细胞丰度变化主导着浮游植物总丰度的变化(r=0.454,P < 0.01)。运用Margalef物种丰富度指数、Shannon物种多样性指数、Pielou均匀度指数对水体进行评价表明,调查水体呈中度污染。相关加权营养状态指数表明,河涌全年处于富营养化状态。浮游植物聚类分析表明,时间异质性较高,总体相似性较低;空间上相似性较高,人为活动可能是导致空间差异的关键因子。冗余分析显示,叶绿素a、溶解氧、盐度、水温、总氮和pH与浮游植物群落结构关系最为密切。pH对硅藻门浮游植物影响较大,碱性条件适宜直链藻生长,春季水华形成的驱动因子是盐度、温度和总氮。

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4. chinaXiv:201712.00127 [pdf]

盐酸四环素浓度和食物密度对萼花臂尾轮虫生活史特征的综合影响

项贤领,朱晔璘,徐秋磊,朱凌云,席贻龙
分类: 生物学 >> 生态学

近年来,抗生素的环境污染问题已引起人们的广泛关注,其在环境中的残留可对水生态系统的结构和功能产生重要影响。迄今,盐酸四环素浓度和食物密度对轮虫生活史特征的影响研究尚未见报道。以萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)为受试动物,研究了在不同斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)密度下,不同浓度的盐酸四环素(Tetracycline hydrochloride)对萼花臂尾轮虫生活史特征的影响。结果表明,食物密度和盐酸四环素浓度对轮虫的生命期望、净生殖率、世代时间、内禀增长率、平均寿命和后代混交率,以及食物密度和盐酸四环素浓度间交互作用对除了内禀增长率外的其他5个统计学参数均具有显著影响。在各食物密度下,轮虫的特定年龄繁殖率高峰值随着盐酸四环素浓度的增加呈现先增加后降低的趋势;盐酸四环素对轮虫生长和繁殖参数的影响呈现"低促高抑"的特点。3个食物密度下,高浓度的盐酸四环素显著提高了萼花臂尾轮虫的后代混交率,且在1.0×106个/mL藻密度下毒物浓度与轮虫后代混交率间具有显著的剂量-效应关系。食物密度的高低显著影响盐酸四环素对萼花臂尾轮虫的毒性效应。

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5. chinaXiv:201712.00128 [pdf]

干出脱水对羊栖菜叶状体与生殖托荧光特性的影响及其在沉水状态下的恢复

王龙乐,张鑫,邹定辉,陈斌斌
分类: 生物学 >> 生态学

在有性繁殖时期,潮间带海藻羊栖菜(Hizikia fusiformis)的叶状体与生殖托遭受低潮干出脱水的影响。为阐明羊栖菜在有性繁殖时期不同部位对干出脱水的耐受能力,研究了羊栖菜的叶状体和雌、雄生殖托在干出脱水过程中以及随后的沉水恢复状态下叶绿素荧光动力学参数变化。实验结果表明,羊栖菜叶状体及其生殖托的PS Ⅱ有效光化学量子产量[Y(Ⅱ)]分别在0-73%和0-60%的脱水率范围内未发生显著变化,而继续脱水则会显著降低藻体的Y(Ⅱ),表明羊栖菜叶状体和生殖托的Y(Ⅱ)下降的脱水界限值分别为73%和60%,对脱水耐受能力较强。在连续干出脱水过程中,叶状体和生殖托的最大相对电子传递速率(rETRmax)和光强耐受能力(Ik)都显著下降,且在严重脱水状态(失水率为75%)下,羊栖菜叶状体和雌、雄生殖托的Y(Ⅱ)分别比干出初始时降低了12%、31%和37%,且复水后其雌、雄生殖托的Y(Ⅱ)无法恢复,甚至持续降低。同时叶状体和生殖托的rETRmax、Ik和光能利用效率(α)都显著下降,说明严重脱水使藻体不同部位的PS Ⅱ反应中心受到了不可逆的损伤。在持续大幅度脱水过程(失水率高于60%)中及随后的沉水恢复过程中,比较藻体各部位的Y(Ⅱ)值发现,叶状体 > 雌生殖托 > 雄生殖托,表明严重脱水对雄生殖托的影响最大,对叶状体的影响最小。在有性生殖阶段,为了羊栖菜能有性繁殖成功,应避免藻体,尤其是生殖托经受到严重的干出脱水胁迫。

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6. chinaXiv:201712.00130 [pdf]

基于无人机SfM数据的挺水植物生物量反演

井然,宫兆宁,赵文吉,邓磊,阿多,孙伟东
分类: 生物学 >> 生态学

生物量是衡量挺水植物生长状况的重要参数,对湿地生态系统健康评价具有重要意义。利用无人机影像生成运动重建结构SfM(Structure from Motion,SfM)数据,结合野外实测生物量构建定量反演模型,并根据反演模型对生物量进行空间制图,最后分析了挺水植物类型对生物量空间分布的影响。结果表明,文中基于SfM数据建立的逐步线性回归模型(Stepwise Linear(SWL)regression model)具有较好的反演精度及估测能力。其模型显著性为显著(P < 0.01),决定系数为0.86,相对均方根误差为6.1%。挺水植物类型对生物量空间分布影响显著(P < 0.05)。通过对研究区挺水植物的生物量进行估算,为利用无人机遥感监测挺水植物生物量提供了新思路。

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7. chinaXiv:201712.00131 [pdf]

N、P施肥对塔里木河上游绿洲棉花C、N、P生态化学计量特征的影响

贡璐,李红林,刘雨桐,安申群
分类: 生物学 >> 生态学

施肥通过外源物质的添加直接干预了农田生态系统中作物元素的运移循环过程。通过野外N、P施肥试验,测定棉花各生育期碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量及其生物量,分析棉株C、N、P元素的分配规律,探讨棉株对生长速率调控的内在机制,获得棉株体内N、P元素的内稳性指数,并判断其限制性元素类型。结果表明:棉花C、N、P元素平均含量分别为388.7、20.97、3.43 g/kg;棉花比生长速率与N:P、C:P间均存在负相关关系,棉花生长符合生长速率假说;N、P元素内稳性指数H分别在1.02-5.28、1.01-4.55范围内。叶片N:P可表征植物限制性元素类型,棉花最大生长速率所对应的叶片N:P为13,是判断限制元素的标准;综合棉花生长速率和内稳性指数研究可知研究区棉花生长受到N、P元素的共同限制,同时,在生长前期更易受P元素的限制,生长后期更易受N元素的限制。

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8. chinaXiv:201712.00132 [pdf]

耐铜植物茵陈蒿根际细菌群落结构及影响因素

邵宗圆,王悦,张菊,杨程,周刚,杨如意
分类: 生物学 >> 生态学

采用MiSeq高通量测序技术对耐铜植物茵陈蒿根际的细菌16S rDNA基因V3-V4区片段进行了测序,研究了细菌群落结构的变化,并分析了其与土壤环境因子的关系。研究表明,采样点Cu3中细菌群落的多样性、丰富度、均匀度、ACE指数、Chao1指数等均显著低于Cu1和Cu2,但Cu3的覆盖度高于Cu1。排名前10的优势细菌门总相对丰度均在95%以上,其中8个优势细菌门在3个采样点中是相同的,包括Proteobacteria(变形菌门)、Acidobacteria(酸杆菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)、Gemmatimonadetes(芽单胞菌门)、Actinobacteria(放线菌门)、Verrucomicrobia(疣微菌门)、Planctomycetes(浮霉菌门)和Unclassified(未分类门)等。采样点Cu1中变形菌门、拟杆菌门和芽单胞菌门的相对丰度显著高于其他两个采样点,而酸杆菌门、放线菌门、疣微菌门、绿弯菌门(Chloroflexi)和未分类门则刚好相反,表明细菌对胁迫环境的适应能力有明显差异。主坐标和冗余分析表明,3个采样点的细菌群落结构发生了明显改变。土壤环境因子与细菌群落的变化关系密切,8个因子的特征值共解释了97.5%的总方差。其中,总铜、总磷、pH、有效磷和有机质为显著性因子,可以解释93.9%的群落变化,但影响不同采样点细菌群落的主导因子有所差异。

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9. chinaXiv:201712.00133 [pdf]

长期施肥对双季稻田甲烷排放和关键功能微生物的影响

唐海明,肖小平,汤文光,孙继民,刘杰,汪柯,李超,程凯凯,李微艳,孙耿
分类: 生物学 >> 生态学

研究不同施肥措施对双季稻田甲烷(CH4)排放特征的影响及其微生物学机理,对合理利用及评价不同施肥模式对水稻生长的影响具有重要意义。以长期施肥定位试验田为平台,采用静态箱-气相色谱法对施用化肥(MF:mineral fertilizer alone)、秸秆还田配施化肥(RF:rice residues plus mineral fertilizer)、30%有机肥配施70%化肥(LOM:30% organic matter plus 70% mineral fertilizer)、60%有机肥配施40%化肥(HOM:60% organic matter plus 40% mineral fertilizer)和无肥(CK:without fertilizer)条件下双季稻田CH4排放及其微生物学机理进行了分析。结果表明,早稻和晚稻生长期,不同施肥处理稻田CH4排放通量均显著高于CK,表现为HOM > LOM > RF > MF > CK。各处理间CH4总排放量差异达显著水平,其大小顺序与排放通量趋势一致,以HOM处理为最高,比CK处理增加105.56%,其次是LOM和RF处理,分别比CK处理增加72.97%和54.17%。关键功能土壤微生物测定结果表明,早稻和晚稻各个主要生育时期,各处理稻田土壤产甲烷古菌的数量变化范围为(3.18-81.07)×103 cfu/g,土壤甲烷氧化细菌的数量变化范围为(24.82-379.72)×103 cfu/g。稻田土壤产甲烷古菌和甲烷氧化细菌数量大小顺序为HOM > LOM > RF > MF > CK,各施肥处理均显著高于CK;HOM、LOM、RF处理显著高于MF、CK处理。双季稻田CH4排放与稻田土壤产甲烷古菌、甲烷氧化细菌数量变化关系密切。采用有机无机肥配施促进了双季稻田生态系统CH4的排放和关键功能微生物的数量。

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10. chinaXiv:201712.00134 [pdf]

可溶性有机质输入对杉木人工林表层土壤有机碳矿化的激发效应

张政,蔡小真,唐偲頔,郭剑芬
分类: 生物学 >> 生态学

可溶性有机质(dissolved organic matter,DOM)是生态系统主要的可移动碳库及重要的养分库,它对森林土壤碳吸存的影响已引起高度关注,但DOM对森林土壤有机碳矿化的影响及机制仍不清楚。通过室内为期36 h的短期培养实验,利用13C稳定同位素示踪技术,探究杉木(Cunninghamia lanceolata)凋落叶DOM、米槠(Castanopsis carlesii)凋落叶DOM、杉木死根DOM、米槠死根DOM输入对11年生杉木人工林表层(0-10 cm)土壤有机碳矿化的激发效应,以期揭示DOM在森林碳循环中的作用,对于完善森林碳循环模型有重要意义。研究结果表明:通过13C标记区分不同来源CO2后发现添加米槠凋落叶DOM和杉木凋落叶DOM处理中来自DOM的CO2排放速率前期迅速升高,至12 h达到最大值,分别为第2小时的8.0和3.4倍,之后下降,第12小时分别为第36小时的4.6和7.0倍;来自土壤有机碳的CO2排放速率同样在第12小时达到最大值,分别为同时间点对照的10.1倍和6.3倍。对不同来源CO2累积排放量进行区分发现,土壤添加凋落叶DOM后来自DOM的CO2累积排放量显著大于添加死根DOM的(P < 0.01),其中来自米槠凋落叶DOM的CO2累积排放量显著大于来自杉木凋落叶DOM的(P < 0.05),这与添加不同来源DOM中DOC含量呈显著正相关(P < 0.001)。不同DOM添加对土壤有机碳矿化的激发效应强度不同,培养36h期间添加凋落叶DOM后土壤有机碳激发效应强度始终高于添加死根DOM的。添加米槠凋落叶DOM、杉木凋落叶DOM、米槠死根DOM、杉木死根DOM所引起的激发效应都在第5小时达到峰值,第36小时时添加杉木死根DOM出现负激发效应。可见,添加不同来源DOM对土壤原有有机碳矿化产生了不同的激发效应,这除了与不同来源DOM性质有关外,还可能与DOM添加后土壤微生物群落组成变化有关。有关DOM添加对土壤有机碳矿化影响的微生物学机制有待进一步研究。

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