皇甫川流域不同植物群落主要物种生态位分析

本文对皇甫川流域不同植物群落类型主要建群种的生态位宽度、生态位重叠及生态位动态特征进行分析.结果表明:在群落类型中优势种群的作用最大,其生态位宽度都较伴生种大;植物种群如具有较大的生态位宽度,则种间生态位重叠亦较高.生态位宽度和重叠反映了由本氏针茅群落到本氏针茅+百里香群落,再到百里香群落的演替系列.     

高寒藏嵩草(Kobresia tibetica)草甸植物对土壤氮素利用的多元化特征

论文以藏嵩草草甸为研究对象,利用¹⁵N 同位素标记技术,野外原位定量研究高寒藏嵩草草甸7 个主要植物种对土壤有机氮（甘氨酸）和无机氮（铵态氮、硝态氮）的吸收,以证明不同植物对土壤氮素吸收的生态位分化特征。结果表明：① 高寒藏嵩草草甸7 种植物δ¹⁵N天然丰度值为0.840‰～5.015‰,变异范围为4.175‰,地上组织氮浓度为14.38～23.31g·kg^-1;② 从7 种植物吸收土壤甘氨酸、铵态氮和硝态氮的比例看,草地早熟禾偏好吸收土壤有机态氮,其体内氮的36%来源于土壤甘氨酸。冷地早熟禾和雅毛茛吸收土壤无机氮的能力最强,其体内氮的41%～43%来源于铵态氮。溚草偏好吸收土壤硝态氮,其体内氮的35%来自于硝态氮。③ 优势植物藏嵩草、华扁穗草和黑褐苔草对¹⁵N-Gly、¹⁵N-NO₃^-和¹⁵N-NH₄⁺的吸收均较低,仅为0.085～0.475 μmol ¹⁵N·g^-1 DW,表明这3 种莎草科植物不能有效吸收土壤中的甘氨酸和无机氮源。④ 高寒沼泽湿地生态系统中,不同植物种对土壤氮素的吸收存在差异和多元化的特点,其中莎草科植物对土壤氮的利用较低,而早熟禾、溚草禾本科牧草及双子叶植物雅毛茛以土壤无机氮和可溶性有机氮作为氮源。     

海南澄迈湾浮游植物群落生态位研究

2010年12月、2011年2月和4月,分别对海南澄迈湾海域浮游植物群落结构进行调查,共鉴定出浮游植物71种(含变种和变型),隶属于4门36属。运用改进的Levins公式和Petraitis指数,分析澄迈湾浮游植物优势种生态位宽度、种间生态位重叠。结果表明:澄迈湾浮游植物优势种生态位宽度变化范围为0.23~0.86,生态位较宽的有斜纹藻,菱形海线藻和舟形藻,生态位宽度大于0.7,具有较强的竞争力。研究得出同一种优势种的生态位宽度在不同月份不同水层差异较大,各月份优势种的优势度与其生态位宽度呈显著相关。     

木林子自然保护区不同群落类型主要优势种群的生态位研究

为定量分析木林子自然保护区不同群落类型主要优势种群的生态位,以每个样地为综合资源位,采用Simpson指数的倒数和Shannon-Wiener生态位宽度公式及Pianka生态位重叠公式分别对自然恢复20 a、35 a和100 a左右次生林群落主要优势种的生态位宽度及重叠进行测度,比较分析主要优势种在不同群落类型中的生态位变化及原因,同时对种群的环境适应能力及其随自然恢复阶段的变化等方面进行探讨。结果表明：1）青冈（Cyclobalanopsis glauca）属于木林子自然保护区亚热带常绿落叶阔叶混交林的建群种,生态位宽度最大（群落ⅠB'_(SW)i 为0.750、B'_(L)i 为0.863,群落ⅡB'_(SW)i 为0.630、B'_(L)i 为0.685,群落ⅢB'_(SW)i 为0.625、B'_(L)i 为0.658）,与其他种群的生态位重叠程度高,自然恢复年限越长,其优势地位越明显。2）人为干扰和光照是影响该区域不同群落类型主要优势种生态位变化的主要因子。3）不同群落类型主要优势种的平均生态位宽度值B'_(SW)i 为0.603、B'_(L)i 为0.570,平均生态位重叠值为0.564,表明各种群生态幅广,资源利用谱较宽,群落结构复杂;各种群对环境资源的利用性竞争不激烈。4）珙桐（Davidia involucrata）种群的重要值和生态位宽度值最小（IV为0.181,B'_(SW)i 为0.292,B'_(L)i 为0.109）,与其他种群的生态位重叠值小或没有重叠,表明它对群落环境的适应能力及对资源的利用能力弱且与其他种群的生态位产生了一定程度分化。各优势种的生态位随群落物种组成变化而变化,揭示了优势种的生态位随自然恢复阶段的变化规律。     

改进生态位理论用于水生态安全优先调控

引进模糊数学隶属度的概念,改进了传统的生态位理论,以漳卫南运河流域上、中、下游的3个典型城市(县)(潞城市、新乡县与德州市)为例,计算其在12个资源轴不同梯度上的隶属度、生态位宽度与生态位重叠,并基于此分析了水生态安全的优先调控区与优先调控指标. 结果表明:①潞城市、新乡县、德州市的平均生态位宽度分别为1.332、1.441、1.289,说明新乡县在12个资源轴上均具有较强的适应能力,而德州市的适应能力最弱;潞城市、新乡县、德州市的平均生态位重叠分别为2.097、2.285、2.318,说明德州市与其他2个典型城市(县)在资源利用上具有相似性,尤其是德州市与新乡县在资源利用上具有较高的相似性,可能存在潜在竞争. ②3个典型城市(县)均对森林覆盖率、万元GDP用水量、水资源开发利用率的改变具有较强的适应性;3个典型城市(县)在人均水资源量资源轴上的生态位重叠最大,并集中于一个较窄的梯度区间内,可能会引发潜在竞争. ③德州市是漳卫南运河流域未来水生态安全保障的优先区和水生态安全改善的优先调控区,而人均水资源量、人均GDP、产水模数、城市环境用水所占比例等4个指标均可作为未来水生态安全改善的调控指标,其中人均水资源量是优先调控指标.      

潮白河北京段着生藻类群落结构及其优势种生态位特征

为明确北京市潮白河流域浮游植物群落变化特征,于2021年5月和9月对潮白河17个样点的着生藻类进行调查。应用着生藻类种类数和细胞密度对群落结构进行分析,计算优势种的优势度指数(Y)、优势种更替率(R),运用生态位宽度(B_i)、生态位重叠指数(O_ik)、总体相关性分析优势种的生态位特征。结果表明：2次调查共鉴定着生藻类109种,隶属4门41属,着生藻类优势种(Y>0.2)共8种,优势种的生态位宽度为0.140 6～0.420 9,优势种的生态位重叠指数为0.055 1～0.897 1,总体关联性测度结果均为显著正关联,优势种受季节更替的影响较大,优势种间对资源的利用共性较小,着生藻类群落结构趋于稳定,整体朝正向演替发展。研究表明,着生藻类作为一项生物指标对环境条件的变动能够进行较为敏感的响应,基于着生藻类优势种生态位特征,能够对着生藻类群落结构及其演替特征进行描述。     

汾河太原段水体浮游藻类生态位的研究

采用Levins生态位宽度公式和Petrailis生态位重叠指数测定了汾河太原段34个优势藻种的生态位宽度和生态位重叠,并对生态位宽度和生态位重叠的关系进行了初步探讨。结果表明,在清洁河段,优美曲壳藻的生态位最大,在水质较差的断面,以纤维藻属的2个种和中间菱形藻的生态位最宽。从生态响应速率值看,清洁河段中,扭曲小环藻的进攻性最强;在污染段,平片针杆藻的进攻性最强。从生态位普遍重叠指数分析,清洁带高于污染带,表明在污染水体中,藻类分化明显,而清洁水体中,藻类对资源的利用充分。     

辽河口春、夏季浮游动物空间生态位的比较

春、夏季开展了辽河口周边海域浮游动物优势种的空间生态位研究,运用Levins公式和Petrailis指数测定了优势种的生态位宽度和生态位重叠程度,通过典范对应分析（CCA）研究了浮游动物生态位分化与环境因子的关系。结果表明,辽河口浮游动物优势种（类）季节演替明显,从春季到夏季优势种（类）的更替率为77.8%;优势种（类）的生态位宽度B_i变化范围为0.08~0.71,可分为广生态位（B_i>0.60）、中生态位（B_i=0.30~0.60）和窄生态位（B_i < 0.30）三大类型。广生态位的代表种有小拟哲水蚤和太平洋纺锤水蚤等,中生态位的代表种包括双毛纺锤水蚤和强额拟哲水蚤等,窄生态位的代表种有火腿伪镖水蚤和拟长腹剑水蚤等;生态位宽度相近的优势种（类）,其生态位重叠指数较高。CCA分析的结果表明,春、夏季影响浮游动物分布的主要因子均为盐度和DO。     

两种沉水植物附着生物种群特征对水深的响应研究

选取浅水湖泊中两种常见沉水植物上的附着生物作为研究对象,通过显微观测和16S rRNA高通量测序的方法,探究原位实验条件下水深(分别以T1、T2、T3、T4代表0.6、1.2、1.8和2.4 m)对狐尾藻(Myriophyllum spicatum)和马来眼子菜(Potamogeton malainus)附着藻类和附着细菌种群组成及其多样性特征的影响.结果表明,沉水植物附着生物种群特征与水深和生物种类有关,试验组中所有水深梯度下的狐尾藻附着生物群落的自养指数(AI)均大于马来眼子菜,且试验组中较小水深0.6~1.2 m的AI值较高,较大水深1.8~2.4 m的AI值较低.两种沉水植物表面附着藻类组成随水深变化差异显著(p0.05),绿藻门和硅藻门仍占种群绝对优势;附着细菌种群随水深梯度的变化差异也显著(p0.05),但主要包括有Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes等优势菌群,同种沉水植物或相似水层深度间的附着细菌组成和丰度有较高的相似性,并且试验组中较小水深0.6~1.2 m中拥有更多特有的细菌种类.研究发现,相同水深时狐尾藻附着藻类的多样性大于马来眼子菜,而马来眼子菜附着细菌多样性大于狐尾藻,且位于中等水深1.2~1.8 m时两种沉水植物附着藻类和附着细菌的多样性往往最高.通过水深对沉水植物附着生物种群特征影响的研究,可为揭示沉水植物表面微生态作用规律提供参考.     

南四湖浮游硅藻季节性演替及其与环境因子的相关性

为研究南水北调东线工程调水对南四湖硅藻藻密度、种群结构变化的影响,于2010年5月—2013年4月在南四湖进行逐月采样,应用NMDS(non-metric multi-dimensional scaling,非度量性多元标度)分析硅藻种群组成的相似性,并通过冗余分析和Pearson相关性分析研究了硅藻种群结构和环境因子间的相关性. 结果表明:①共检出硅藻23属69种,硅藻藻密度在14.3×104~663.2×104 L-1之间,呈明显的季节性变化,表现为冬春季大于夏秋季;②硅藻种群演替呈明显的季节性变化,冬春季主要以冷水种尖针杆藻(冬春季所占比例分别为15.3%、24.0%)为主,夏秋季则以暖水种扭曲小环藻(夏秋季所占比例分别为17.8%、19.1%)为主;③氮磷营养盐水平、pH和表层水温是影响南四湖硅藻种群变化的主要环境因子. 南四湖硅藻种群对于环境因子变化的反应较为灵敏,可作为南四湖水质的潜在指示工具进行长期研究.      

Latitudinal gradients in niche breadth and position—regional patterns in freshwater fish

The latitudinal gradient in diversity is widely acknowledged, but the mechanisms contributing to this pattern are still poorly known. Given that the species have environmental optima, a central issue is how species’ niche parameters, i.e. niche breadth and niche position, vary along the latitudinal gradient. In this study, we examined the determinants of fish distribution and the variability in species’ niche breadth and position along latitudinal gradient using a regional data set of boreal lakes. Results of the Outlying Mean Index analysis showed that the fish community structure was jointly controlled by a number of environmental factors, ranging from water chemistry and temperature to local physical factors such as lake area and depth. Corroborating the number of earlier findings, the regional occupancy of species was more strongly governed by the niche position than the niche breadth, although both showed a significant relationship with the regional distribution. When the latitudinal variability in niche parameters of the main taxonomic groups was analysed, both percids and cyprinids, being cool water species, showed significant decrease in niche breadth northwards as we predicted. By contrast, the niche position and latitude were non-significantly correlated in percids and salmonids, and negatively correlated in cyprinids, the latter showing the opposite pattern as we predicted. However, even if only a part of our predictions was supported, the results generally implied that the examination of latitudinal variability in the niche properties is potentially highly rewarding, not only in estimation of present community structure in lakes but also for predictions of species’ responses to climate change.     

包头南海湖浮游植物优势种生态位及种间联结性季节分析

为了解寒旱区浮游植物群落年内结构变化和演替规律及其优势种的联结性,于2017年12月~2018年11月对包头市南海湖的浮游植物群落进行了调查分析.共鉴定出浮游植物7门66属151种,其中浮游植物优势种有4门15属15种,其种类和丰度随季节而变化.运用改进的Levins公式和Petraitis指数测定浮游植物优势种的生态位量度,发现不同季节各优势种的生态位宽度和生态位重叠不尽相同,各优势种对环境因子的适应能力也存在较大差异,在年内各种生境条件下,微小平裂藻生态位变化幅度最显著,依此认为微小平裂藻可作为南海湖水体污染状态指示种,且有可靠的生态学依据.生态位重叠值中ΔSO_ij值表示物种发展趋势,可第一时间反映南海湖水质是否受到外来因素干扰.群落物种相关性、种间联结性检验结果显示,南海湖浮游植物种间联结性总体上呈正关联关系,128对优势种对中仅有10对显现显著联结性,可见南海湖群落种间联结不紧密,群落结构不稳定,处于演替的初、中期阶段.     

基于eDNA技术的渭河浮游动物多样性及关键种生态位特征

环境DNA（eDNA）技术作为水生态系统生物多样性监测的新手段,能够从微观角度对生物群落结构特征进行分析.基于渭河干流eDNA浮游动物OTUs分类信息数据及水环境参数,采用多样性指数、非度量多维尺度分析、聚类分析和关联网络分析等方法,探究了浮游动物的多样性和群落结构变化特征,揭示了关键种的生态位分化及其环境适应性.结果表明,浮游动物群落在物种组成、丰度、多样性和空间异质性方面均存在显著差异（P<0.01）.Chao1指数、ACE指数、Shannon指数和Simpson指数的均值分别为22.25、22.38、2.32和0.68,下游生物多样性明显高于上游.群落中的关键种与其他物种间连接度较高,具有高节点度、中心性和模块化特征.关键种（类）的OTUs生态位宽度B_i变化范围为0.38~0.80,中生态位种类占全部关键种（类）的63%,生态位重叠程度总体较高.水环境要素与浮游动物群落结构和生态位变化密切相关,其中总氮和水温是其主要限制因子,对浮游动物群落结构变化具有重要影响.     

江苏省县域“三生”功能时空变化及协同/权衡关系

揭示江苏省县域“三生”功能的时空关联特征及协同/权衡关系,可为县域空间规划布局提供理论支持。从生产—生活—生态三个维度构建国土空间三生功能识别体系,以空间自相关和相关系数法定量测算江苏省55个县域1996年、2005年、2015年三个时期的“三生”功能时间效应及协同/权衡关系。结果表明：（1）江苏省“三生”功能生态位宽度变化各异,空间分布各具特色,具体表现为：1996-2015年生产功能生态位宽度时序上总体呈增长状态,变化过程具阶段性;空间上呈“南高北低”格局特征,长江南岸条带状集中分布,长江北岸则呈多集聚斑块状。1996-2015年生活功能生态位宽度不断压缩,空间上具以市辖区为中心向外同心圆衰减规律。1996-2015年生态功能生态位宽度不断增大,空间上生态功能生态位宽度具依山傍水呈高值特征。（2）江苏省1996-2015年间,生产功能、生活功能、生态功能均有随时间变化正相关类型（高高、低低）集聚明显,“组团”式分布;负相关类型（高低、低高）集聚性低,“离散”状分布规律。 （3）生产与生活功能存在空间协同关系,生产与生态功能呈协同/权衡波动变化态势,生活功能与生态功能变化趋势类似于生产与生态功能,交叉变化更明显,不同年份协同/权衡关系在不同单元有明显差异。研究表明,以上特征均与区域经济社会发展有较强的吻合性,未来应逐步改变以生产功能过速扩张压缩生活、生态功能的现象,应以保护生态环境、提升生活质量实现“三生”更加协同。     

基于目标对照样本的自然保护地保护成效评估:以梵净山冷杉群落为例

建立自然保护地是保护生物多样性最直接、有效的方法,评估自然保护地的保护成效是“2020年全球生物多样性目标”的关键要求之一. 本文提出了基于目标对照样本的自然保护地保护成效评估方法,并以梵净山国家级自然保护区核心区内的梵净山冷杉(Abies fanjingshanensis)群落样地为示范,以梵净山冷杉近熟群落样地为评估试验样本,以相似生境因子背景下的梵净山冷杉成熟群落样地为目标对照样本,通过比较两个样本下梵净山冷杉的平均胸径与重要值、生态位宽度及群落的物种多样性指数等指标的年际变化及其差异,以评估梵净山保护区对梵净山冷杉近熟群落样地的保护成效. 结果表明:①2006—2011年,评估试验样本中梵净山冷杉的平均胸径与重要值随年际变化均表现为极显著增加(P < 0.01),而目标对照样本内梵净山冷杉的平均胸径与重要值表现为显著增加(P < 0.05);其中评估试验样本中重要值增加了29.18%,高于目标对照样本中的增加程度(10.27%). ②评估试验样本中梵净山冷杉的生态位宽度值显著高于目标对照样本(P < 0.05). ③评估试验样本中梵净山冷杉所在群落的Shannon多样性指数值、Margalef丰富度指数值及Patrick丰富度指数值均显著高于目标对照样本(P < 0.05). 研究显示:保护区对梵净山冷杉近熟群落样地的保护效果较好,多数指标值及其变化值均显著高于目标对照样本;通过设定目标对照样本以反映评估对象现状与目标之间的差异,能够更加准确地评判自然保护地对保护对象的保护成效,进而提出更有针对性的管护措施.      

Mixing regime shapes the community assembly process, microbial interaction and proliferation of cyanobacterial species Planktothrix in a stratified lake

Lake mixing influences aquatic chemical properties and microbial community composition, and thus, we hypothesized that it would alter microbial community assembly and interaction. To clarify this issue, we explored the community assembly processes and cooccurrence networks in four seasons at two depths (epilimnion and hypolimnion) in a mesotrophic and stratified lake (Chenghai Lake), which formed stratification in the summer and turnover in the winter. During the stratification period, the epilimnion and hypolimnion went through contrary assembly processes but converged to similar assembly patterns in the mixing period. In a highly homogeneous selection environment, species with low niche breadth were filtered, resulting in decreased species richness. Water mixing in the winter homogenized the environment, resulting in a simpler microbial cooccurrence network. Interestingly, we observed a high abundance of the cyanobacterial genus Planktothrix in the winter, probably due to nutrient redistribution and Planktothrix adaptivity to the winter environment in which mixing played important roles. Our study provides deeper fundamental insights into how environmental factors influence microbial community structure through community assembly processes.     

Biogenic VOCs emission inventory development of temperate grassland vegetation in Xilin River basin, Inner Mongolia, China

Given the key role of biogenic volatile organic compounds(VOCs) to tropospheric chemistry and regional air quality, it is important to generate accurateVOCs emission inventories. However, only a less fraction of plant species, in temperate grassland of Inner Mongolia, has been characterized by quantitative measurements. A taxonomic methodology, which assigns VOCs measurements to unmeasured species, is an applicable and inexpensive alternation for extensive VOCs emission survey, although data are needed for additional plant families and genera to further validate the taxonomic approach in grassland vegetation. In this experiment, VOCs emission rates of 178 plant species were measured with a portable photoionization detector( PID). The results showed the most of genera and some families have consistent feature of their VOCs emission, especially for isoprene, and provide the basic premise of taxonomic methodology to develop VOCs emission inventories for temperate grassland. Then, the taxonomic methodology was introduced into assigning emission rate to other 96 species, which no measured emission rates available here. A systematical emission inventory of temperate grassland vegetation in Inner Mongolia was provided and further evidence that taxonomy relationship can serve as a useful guide for generalizing the emissions behavior of many, but not all, plant families and genera to grassland vegetation.