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1. chinaXiv:201804.00257 [pdf]

公众科学在欧美生态环境研究和管理中的应用

李春明,张会,HAKLAYMuki
Subjects: Biology >> Ecology

近十年来以大量公众参与科学研究活动为特征的公众科学在生态环境研究和管理中得到了快速发展,根据公众和科学家之间的合作程度不同出现了以贡献型、协作型和共创型为主的应用模式,并在生物多样性调查、环境质量监测、生态环境管理中表现出了极大的潜在价值。通过对欧美公众科学在生态环境研究和管理中的典型案例进行介绍,分析了其概念内涵,概括了其项目的组成结构和应用模式,指出了面临的挑战和发展趋势。结论如下:(1)传感器技术的进步、便携式智能设备和移动网络普及使得公众获取周边生态环境信息的能力日益增强,种类也日益多样。(2)公众科学项目的运用不仅能够扩大数据获取范围,也能加深公众对科学问题的认识和提高管理部门科学决策水平。(3)公众提供的数据种类,数据质量,以及公众激励机制,都是该模式持续和高质量运行时所要面临的挑战。(4)欧美一些"科研单位-公众机构-公民团体"等纷纷联合起来形成公众科学协会,同时政府部门已制定了公众科学发展计划和法规,来规范和促进公众科学项目的应用。(5)我国相关研究和管理部门应建立统一协作平台,进一步引导公众科学参与和提高协作效率。

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2. chinaXiv:201804.00258 [pdf]

植被活动对气候变化的响应过程研究进展

焦珂伟,高江波,吴绍洪,侯文娟
Subjects: Biology >> Ecology

植被作为陆地生态系统的主体,在以增暖为主要特征的气候变化影响下,植被活动产生了动态的、非线性的响应规律,并体现出水热要素与植被活动多过程的交互作用和复杂影响机制,形成明显的区域分异特征。总结了温度升高和降水变动对植被活动影响研究进展,一定幅度的增温与增雨有利于植被活动增强,但许多研究认为升温超过3℃,或者降水变化50%,将会对植被活动造成不利影响,而其中的关键响应阈值与脆弱性机制仍不明晰;整合分析了气候多要素对植被活动的耦合效应,水、热、光等气候要素相互叠加共同影响植被活动过程,尤其是暖湿的气候组合对植被活动更为有利。综述了植被活动响应气候变化的区域差异性,及其对植被带分布产生的影响,如我国东北地区的植被活动对温度较为敏感,森林界线发生北移,而内蒙古西部地区则受到水分影响,草原有所退化。提出了今后应遵循"过程和格局耦合"思路,集成应用实验、统计和模型等多种方法,增强植被活动响应气候变化的空间分异规律研究。

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3. chinaXiv:201804.00259 [pdf]

基于电路理论的滇金丝猴生境景观连通性分析

李慧,李丽,吴巩胜,周跃,李雯雯,梅泽文
Subjects: Biology >> Ecology

景观连通性对生态系统服务、动植物基因交流的保护以及景观规划等都具有重要影响作用。以滇金丝猴活动区域为研究对象,基于电路理论建立滇金丝猴栖息地的连接度模型,分析滇金丝猴栖息地间的连通性,对于连通性较好的区域,识别出了重点保护与恢复区域;对于连通性较差的区域,通过电路理论连接度模型确定了影响今后廊道建设的重点保护与恢复区域。结果表明:各区域内部猴群栖息地连通性较好,其中中部地区最优,其次是北部,最差为南部。G3和G4栖息地斑块作为对连接各区域猴群生境斑块起到关键作用的"踏脚石"斑块是今后重点保护与恢复的区域,保护和恢复南部与中部猴群栖息地间"空白区域"的植被对于整个滇金丝猴活动区域的猴群基因交流也尤为重要。方法上,相较于图论得到的单一路径,电路理论得到的多路径更具有现势性。研究方法及研究成果可为濒危物种保护和区域生态廊道设计提供重要参考价值。

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4. chinaXiv:201804.00260 [pdf]

张掖国家湿地公园优势鸟类种群生态位研究

张晶,赵成章,任悦,李雪萍,雷蕾
Subjects: Biology >> Ecology

鸟类时空格局影响下鸟类种群生态位的变化是认识鸟类环境适应机制的理论基础。在张掖国家湿地公园保育区,采用样带法研究了冬春季节5种优势鸟类种群生态位宽度和生态位重叠的时间异质性。结果表明:随着月份的更替,5种优势鸟类种群的生态位宽度呈现出先增大后减小的变化趋势,赤麻鸭(Tadornaferruginea)、绿头鸭(Anasplatyrhynchos)、麻雀(Passer montanus)、白骨顶鸡(Fulicaatra)的最高值出现在1月分别为1.601、1.415、1.627、1.771,大白鹭(Ardea alba)的最高值出现在3月为0.556;不同月份间鸟类优势种群生态位重叠存在差异,3月、11月生态位的重叠值最大,1月份最小;优势鸟类种群的生态位宽度和重叠在时间尺度上表现出"此消彼长"的关系。湿地公园时间尺度上的鸟类生态位宽度和重叠的差异与湿地食物资源及隐蔽条件、鸟类群体迁徙规律、鸟类种间的竞争密切相关,反应了湿地鸟类适应生境变化的可塑性机制。

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5. chinaXiv:201804.00261 [pdf]

呼伦贝尔草原辉河湿地不同淹水状态的土壤碳氮磷特征比较

李兴福,苏德荣,吕世海,布和,沃强,韩立亮,罗琰
Subjects: Biology >> Ecology

碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量比是生态系统过程及其功能的重要特征。为了比较不同淹水状态下草原区河岸湿地土壤生态化学计量特征差异,探讨用土壤生态化学计量特征来表征草原河岸湿地的退化状态,以呼伦贝尔草原辉河河岸湿地为研究对象,分别选择完全退化和未退化河岸湿地,从中选取常年淹水区域(W)、年际干湿交替区域(WD)以及河岸带边缘多年未曾淹没的干燥区域(D)为观测样地,对比研究退化与未退化草原河岸湿地土壤C、N、P化学计量比在不同淹水状态下的表征。结果表明:(1)随着淹水状态的改变,不论是退化河岸湿地还是未退化河岸湿地,不同淹水状态下的土壤C/N、C/P、N/P均差异显著(P < 0.05);(2)退化河岸湿地的C/N、C/P和N/P的平均值分别为9.05、273.08和28.25,与未退化河岸湿地相比(7.85、95.48、11.41)值显著升高;(3)相关性分析结果显示,土壤总磷与有机碳、全氮显著正相关,与C/N、C/P、N/P负相关,这可能是限制退化河岸湿地土壤养分元素循环的主要因素。研究结果表明:呼伦贝尔草原辉河河岸湿地不同淹水状态的土壤碳、氮、磷特征差异明显(P < 0.05),尤其是土壤C/P和N/P。与未退化河岸湿地相比,退化河岸湿地的C/N、C/P、N/P均明显高于未退化河岸湿地(P < 0.05),因此可以将土壤碳、氮、磷化学计量比特征作为草原区河岸湿地退化的评价指标。

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6. chinaXiv:201804.00262 [pdf]

上海大金山岛原尾虫的物种多样性及生态特征

卜云,靳亚丽,李必成,杨斯琦,尹文英
Subjects: Biology >> Ecology

原尾虫是土壤动物的重要类群之一,然而目前对其物种多样性及生态特征的了解仍然十分有限,岛屿生态系统中原尾虫的研究尤为欠缺。为深入探讨原尾虫的栖息地选择、空间分布、种群密度、繁殖策略及其与土壤真菌的相互作用等生态特征,于2015年秋季在大金山岛竹林、乔木林和灌木林等3种不同的植被中进行了定量采样研究。结果表明,大金山岛共发现8种原尾虫,隶属2科4属,这些物种在上海市陆域植被中均有分布,且均为东洋界种类;大金山岛秋季原尾虫的总密度为竹林(696头/m2) > 乔木林(479头/m2) > 灌木林(213头/m2);竹林中原尾虫的Shannon-Wiener多样性指数显著高于灌木林(P < 0.05),而不同植被类型中原尾虫的Pielou均匀度、Simpson优势度和Margalef丰富度等指数无显著差异;大金山岛的原尾虫在土壤中为隔离分布,具有在适宜的微生境中集中分布的特点;发现原尾虫在野外受到病原真菌感染的直接证据;通过对原尾虫的性比和幼虫比的分析,发现其繁殖可能采取介于k对策和r对策之间的生态策略。

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7. chinaXiv:201804.00263 [pdf]

盐碱胁迫下AM真菌对羊草生长及生理代谢的影响

王英男,陶爽,华晓雨,于兴洋,阎秀峰,蔺吉祥
Subjects: Biology >> Ecology

利用盆栽控制试验研究了盐碱胁迫下AM真菌对羊草生长及生理代谢的影响。结果表明,盐碱胁迫显著降低了AM真菌的侵染率与侵染强度,且具有高pH的碱胁迫的抑制效应更强。接种AM真菌一定程度上提高了胁迫下羊草幼苗的生物量及光合色素(Chl a,Chl b和Car)含量。随着盐碱胁迫浓度的增加,羊草幼苗积累了大量的Na+,并抑制了其对K+的吸收,接种AM真菌一定程度上降低了Na+的积累,并缓解了胁迫下K+含量的降低,提高NO3-含量从而改善羊草幼苗的离子平衡。在碱胁迫下,柠檬酸、苹果酸含量均显著提高,在盐胁迫下,仅苹果酸含量显著提高,而接种AM真菌使盐碱胁迫下有机酸含量一定程度降低。在盐碱胁迫条件下,接种AM使羊草体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性明显提高,增强宿主植物体内氧自由基的清除能力。接种AM真菌明显提高羊草幼苗抗盐碱能力,因胁迫类型不同,抗逆机理有所差异。研究结果为利用羊草进行生物改良退化盐碱草地以及菌肥的应用提供了科学依据,也为探求羊草-丛枝菌根共生体对盐碱胁迫的响应和反馈提供了数据支持。

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8. chinaXiv:201804.00264 [pdf]

北京东灵山树线处土壤细菌的PICRUSt基因预测分析

厉桂香,马克明
Subjects: Biology >> Ecology

树线变动会对生物多样性分布以及生态系统功能的维持造成深远影响,研究树线处土壤微生物群落及其功能,对预测高海拔生态系统响应气候变化具有重要价值。采用MiSeq高通量测序技术及PICRUSt基因预测分析方法,对北京东灵山辽东栎林及树线之上亚高山草甸的土壤细菌群落及功能进行对比研究,结果表明:土壤细菌物种多样性在树线处没有发生显著的变化,沿海拔也没有呈现出明显趋势,但细菌群落结构以及预测功能基因均发生了变化。在39个二级预测功能分类中有10个子功能的相对多度在森林和草甸中具有明显差异。其中,其他次生产物代谢的生物合成、转录、多糖生物合成和代谢、酶家族、信号分子及交互作用、环境适应、细胞生长和死亡等的功能基因在森林中明显高于草甸中;而维他命及辅因子代谢、膜运输、内分泌系统等的功能基因在草甸中偏高。

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9. chinaXiv:201804.00265 [pdf]

典型喀斯特峰丛洼地不同植被恢复对土壤养分含量和微生物多样性的影响

胡芳,杜虎,曾馥平,宋同清,彭晚霞,张芳
Subjects: Biology >> Ecology

以桂西北典型喀斯特峰丛洼地植被恢复过程中草丛、灌丛、次生林、原生林4个植被恢复阶段为研究对象,通过测定优势种的根际与非根际的土壤pH、养分含量及微生物多样性,探讨不同恢复阶段根际土壤养分的富集效应及土壤微生物多样性的变化特征。研究结果表明:(1)4个恢复阶段的根际与非根际土壤养分均呈现显著差异;土壤有效态养分较全量养分对植物根际微小的变化响应更为灵敏;大多数养分表现出明显的富集效应,AP和AK在原生林的富集率明显高于其他恢复阶段;(2)4个恢复阶段细菌Shannon-Wiener指数(H)、丰富度指数(S)均高于真菌,根际土壤细菌与真菌Shannon-Wiener指数(H)、丰富度指数(S)与Pielou均匀度(EH)都高于非根际土壤;(3)4个恢复阶段土壤TN分别与pH、SOC、AN呈极显著正相关(P < 0.01),磷素、钾素与土壤微生物多样性呈显著相关(P < 0.05)。可研究结果为西南喀斯特脆弱区土壤生态功能恢复与植被恢复重建提供科学依据。

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10. chinaXiv:201804.00266 [pdf]

基于分层的典型中亚热带天然阔叶林分局部生物多样性

马志波,黄清麟,庄崇洋,郑群瑞,王宏
Subjects: Biology >> Ecology

选择福建万木林保护区内两块典型中亚热带天然阔叶林样地为对象,按分层和不分层两种情形,研究了小尺度( < 20m)范围内各组成树种的单物种-面积关系(individual species-area relationship,ISAR),以探讨局部生物多样性格局及其维持机制。结果表明,两个群落的乔木层都可以划分出受光层和非受光层两个亚层。以受光层林木为圆心进行ISAR分析,发现在小尺度范围大多数受光层林木为局部生物多样性的中性种,只有个别树种在个别尺度上有显著的促进或排斥作用。研究途径避免了对非随机作用在维持局部生物多样性中的相对重要性的高估。不分层时,乔木层内同样以中性树种为主。研究结果支持小尺度范围内调查的典型中亚热带天然阔叶林的物种多样性由中性作用主导的结论。

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