森林生态系统土壤真菌群落及其影响因素研究进展

真菌是全球生物多样性的重要组成部分,在森林生态系统功能中发挥着重要作用,通过共生-寄生的相互作用影响着动植物的群落结构。高通量测序技术(Roche FLX 454,Illumina MiSeq)的兴起,使得研究人员能够仔细构建真菌群落的生物地理格局和生态效应,极大地促进了人们对真菌功能特征、多样性的理解。文章综述了森林生态系统真菌群落的最新研究进展,分析了真菌群落多样性地理尺度上的变化趋势与驱动因素,并重点关注植被类型与真菌多样性的关系。研究结果发现,地理距离引起的森林类型的变化是影响真菌群落的主要因素之一。在森林生态系统中,海拔梯度的真菌群落多样性存在上升、下降、"单峰"、无显著变化4种模式,且不同森林类型的驱动因素也存在差异。森林土壤真菌群落组成和多样性受到各种土壤特征(pH、C/N)的影响,植被类型对真菌群落的影响方式也存在不确定性。在今后的研究过程中,有必要对较小尺度上真菌群落的分类和功能结构进行更多分析,探讨海拔梯度下优势植被多样性与真菌群落的关系。在植被类型复杂多样的森林生态系统中,对特异性树种、混交林以及林区(从土壤到植物圈)真菌群落的分类和功能结构进行进一步研究。此外,了解驱动元素循环的生物(人类、植物和土壤生物)以及调节其活动的环境条件(气候、土壤理化特性和地形),从而提高我们对真菌群落与生态系统功能的认识,利用功能基因探索真菌群落组成并探索生态系统功能之间的联系。     

植物功能多样性及其与生态系统功能关系研究进展

生物多样性影响生态系统的多种功能。生物多样性的急剧丧失使得对其影响评定尤为重要和紧迫,因此,生物多样性与生态系统功能关系成为生态学研究的热点问题之一,其中功能多样性与生态系统功能关系的研究成为近十年该领域研究的重点。文章首先概括了植物功能多样性的多种定义,并详细介绍了目前被广泛接受的定义"功能多样性是某一群落内物种间功能特征的变化范围或指特定生态系统中所有物种功能特征的数值和范围"。其次重点阐述了围绕植物功能多样性开展的5个重要研究论题:(1)分别从功能丰富度、功能均匀度、功能离散度3个方面介绍了功能多样性算法,并强调要注重多指数相结合以综合描述功能多样性;(2)植物功能性状间主要体现为权衡关系,植物功能性状受到了气候、土壤、海拔、地形地貌、放牧、土地利用方式等一系列因素的影响;(3)基于植物功能性状更有利于探讨环境过滤和相似性限制对群落构建的驱动作用;(4)功能多样性与物种多样性间呈现正相关、负相关和饱和曲线等一系列关系,之所以呈现不同关系与资源状况和外界干扰密切相关;(5)尽管很多研究都证明了功能多样性对生态系统功能具有正效应,但依然存在两个主要的争议,一方面是物种多样性、功能多样性在生态系统功能维持中的相对重要性,另一方面是选择效应与互补效应在功能多样性与生态系统功能关系中的适用性。最后,提出了该领域需要进一步深入开展的4个研究方向:开展多尺度研究、重视多营养级研究,加强野外观测与受控实验相结合的研究、深化生态系统多功能性的研究。     

外源污染物对蚯蚓毒理作用研究进展

以蚯蚓为模式生物,研究环境污染物的生物效应及其对土壤生态系统的影响,已成为国内外的研究热点.蚯蚓受到污染胁迫时,在分子、细胞和生理水平上都会发生明显的变化,进而影响其存活、生长和繁殖能力,最终引起种群及群落的变化.在总结国内外相关研究基础上,从微观水平、个体水平及生态水平3个方面综述和分析了重金属、农药等外源污染物对蚯蚓毒理作用的研究进展,并对未来的研究方向进行了展望.     

应用底栖动物为指示生物的松花江干流水生态预警研究

指示生物监测及水生态预警是利用水环境中指示物种的数量、群落结构指标和个体生理指标等描述水生态系统的健康状态,其相比于常规理化监测和预警更直接地反映水体的生态质量。本研究在松花江干流2012—2015年大型底栖无脊椎动物监测结果的基础上,结合各监测点生态质量管理目标,通过分析物种的种类、出现的频次、物种污染敏感性(耐污值),尝试提出了松花江干流监控断面以底栖动物为指示生物的水生态预警模式,研究思路和结果对流域水环境风险管理指标的拓展有积极作用。     

北运河水体浮游细菌群落的空间分布特征及其与水质的关系

污染源汇入和闸坝拦截等因素能够影响城市河流水生生态环境质量,主要表现在群落结构和功能的改变。分别于春季、夏季和冬季3个季节对北运河干流的10个点进行水样采集,通过16S rDNA末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)分析手段研究了北运河河道水体浮游细菌的群落结构,以揭示流域微生物多样性以及浮游细菌群落与水质因子的响应关系。共得到47种不同的片段,其中218bp片段是优势菌。T-RFs片段计算微生物多样性指数和均匀度指数结果表明,目前北运河水体生态结构已经较为脆弱。冬季与其他季节的群落组成有明显差别,夏季细菌丰度高于冬季。通过CANOCO软件分析浮游细菌群落结构与水质指标的空间特点,发现水体流动性降低、支流汇入和污染源的汇入都会引起微生物群落结构在空间上的改变;环境因子与微生物群落组成的相关性研究表明,总磷、溶解性有机碳(DOC)和温度对北运河微生物群落结构影响较大。     

水生系统中溶解态有机质的激发效应研究进展

溶解态有机质(DOM)的迁移转化是影响水环境生物地球化学循环和生态系统功能的重要过程.DOM是来源丰富、化学结构和活性不同的成千上万种化合物的混合物.其中,活性组分的存在可能促进微生物对惰性组分的降解,形成清除惰性DOM的一个重要机制,即激发效应,对全球碳循环和生态系统产生深远影响.当前,水生系统DOM激发效应研究主要运用各种化学和生物的方法,监测添加活性DOM对惰性DOM的降解速率和微生物丰度与群落结构的改变.在不同的研究体系中,存在正激发、负激发和无激发等3种效应,受到活性DOM和惰性DOM的特征、微生物响应特征和环境因子等的综合作用.新方法的应用和典型区域、典型事件的观测,将有助于评估水生系统DOM的激发效应、深入理解DOM的微生物转化过程.     

土壤中稀土元素的生态毒性研究进展

为了解稀土元素对农田生态系统的影响,综述了近几十年来国内外有关土壤稀土元素生态毒性的研究进展,包括土壤稀土元素的主要来源途径,稀土元素对农田生态系统中植物、动物和微生物生长、发育、繁殖的影响。高浓度的稀土元素会破坏植物细胞膜的性质和结构,影响植物的抗氧化系统,扰乱植物对矿质营养元素的正常吸收和利用,诱使植物细胞发育不良、染色体畸变等现象发生。稀土元素可影响动物的消化、呼吸、生殖、神经、血液和免疫系统等。稀土元素对土壤微生物数量、种类、群落结构与功能多样性等均有影响。探讨了土壤稀土元素的生态毒性诊断方法,目前常见的植物毒性诊断法、蚯蚓毒性诊断法、土壤微生物诊断法、生物标记物诊断法和遗传毒性诊断法等可用来诊断土壤中稀土元素的生态毒性。提出了以后开展土壤稀土元素生态毒性研究应加强的方面:在群落、个体和细胞水平上研究稀土元素对土壤动物和微生物的影响,加强稀土元素生态毒性诊断新方法和新技术的探讨,进行稀土元素生物有效性与土壤因素关系的研究等。     

基于遥感和GIS的青藏铁路生态累积效应研究

采用遥感和GIS技术,通过生态系统功能偏离累积指数、景观格局干扰累积指数、植被退化指数、生态阻隔累积指数和区域生态累积效应指数研究青藏铁路建设和运营对沿线生态系统的累积影响.结果表明,铁路建设和运营对沿线0～1 km直接影响区的生态服务功能、景观格局、植被覆盖和生态流均造成一定的累积影响,但以景观格局和生态流受到的影响最大,且对拉萨至唐古拉段的影响大于唐古拉至格尔木段,主要表现为对农田、草地、河流湿地和荒漠生态系统的影响.从铁路沿线＞1～5和＞5～10 km范围的间接或协同累积影响来看,拉萨至唐古拉段明显高于唐古拉至格尔木段.铁路建设运营对＞1～5 km范围的农田、荒漠和河流湿地生态系统仍存在一定负面影响,且以农田生态系统受到的负面累积影响最大,主要表现为拉萨和格尔木城市扩张对农田生态系统的干扰和占用.     

洱海流域不同岩性区典型灌丛群落特征

灌丛植被是山地生态系统的重要组成部分,研究岩性、海拔与灌丛群落结构的关系,对于揭示山地生物多样性维持机制具有重要意义.通过植物群落学调查及方差分析,研究洱海流域典型灌丛对岩石特征、海拔梯度的响应.结果显示:洱海流域7个岩性区13块样地共记录维管植物115种,共划分出8个群系、13个群落.海拔3 000 m以下范围岩石除变粒岩-片麻岩外都有分布,灌丛植被以暖温性灌丛为主,以华西小石积(Osteomeles schwerinae)、西南杭子梢(Campylotropis delavayi)、车桑子(Dodonaea viscosa)、马桑(Coriaria nepalensis)等为优势种;海拔3 000 m以上范围主要分布石灰岩、变粒岩-片麻岩、泥灰岩,灌丛植被以寒温性灌丛为主,以帽斗栎(Quercus guyavadfolia)、腋花杜鹃(Rhododendron racemosum)、密枝杜鹃(Rhododendron fastigiatum)、棕背杜鹃(Rhododendron alutaceum)等为优势种.不同岩性间灌木物种丰富度指数介于7-17之间,Shannon-Wiener指数介于1.523 3-2.540 3之间,岩性间物种多样性指数差异不显著.不同海拔间灌木物种丰富度指数介于5-13之间,Shannon-Wiener指数介于1.360 8-2.429 7之间,随海拔升高物种多样性指数表现为先升高后降低的变化趋势.群落间Jaccard关联系数介于0-0.777 8之间,Euclidean距离系数介于19.1998-82.4003之间,不同岩性、海拔间群落相似性程度差异均较明显.本研究表明岩性对洱海流域灌丛植被群落结构、种类组成及物种多样性的影响较小,但对群落相似性、优势种种类及数量的影响较大,而海拔对以上各方面的影响均较大,其中由海拔梯度变化导致气温、降水的梯度性变化是关键因素,同时可能还与原生植被、土壤及人为干扰等因素有关.(图2表6参59)     

河岸带生态学研究进展与展望

河岸带是河流—陆地生态系统之间进行物质、能量、信息交换的重要生态过渡区,具有独特的生态系统结构和服务功能,近年来成为国内外生态学和环境科学的研究热点之一。在阐述河岸带结构与功能基础上,分析了河岸带的影响因素与其退化机制,退化河岸带的生态恢复理论、基本原则、生态重建技术和发展方向。认为影响河岸带结构与功能的主要因素可归纳为水文与地貌过程、植被与人为干扰4个方面;识别影响河岸带生态系统的生物和物理作用过程及其退化成因是关键,指出了生态恢复应遵循的原则与宜采用的生态重建技术。在此基础上,提出河岸带生态恢复应在景观或流域尺度上借助“3S”技术和多学科协作从微观、中观和宏观不同层次开展研究,甄别生态退化的主导因素,采用植被重建与水文调控技术尽可能恢复与重建原有自然景观。从系统生态学与景观生态学的角度,提出河岸带生态学未来研究方向。建议今后应加强对河岸带生态系统结构、生态过程与功能及生态重建技术的研究成果进行系统整合,建立能够预测河岸带结构与功能动态的数量模型和评价体系,为实现河岸带重建与高效管理提供科学指导。     

上海市崇明主要城镇生态环境安全预警初探

在对崇明城桥镇、堡镇和陈家镇生态环境安全现状评价基础上,利用生态环境安全预警理论和方法,运用情景分析法分3种情景对崇明城桥镇、堡镇和陈家镇未来15年生态环境安全状况进行预测。并根据综合指数模型及不良状态预警模型、恶化趋势预警模型和恶化速度预警模型对主要城镇生态环境安全进行预警评判,结果表明:崇明3个主要城镇未来15年生态环境总体仍将处于安全状态。     

Effects of Artisanal Fishing on Marine Communities in the Galápagos Islands

Abstract: The Galápagos Islands harbor some of the least impacted marine ecosystems in the tropics, but there are indications that local artisanal fishing is affecting exploited marine communities. To quantify these effects, I sampled communities of fishes and sea urchins at a number of heavily fished and lightly fished sites throughout the central islands of the archipelago. Sites were selected based on information collected as part of a local fisheries monitoring study and standardized across a number of abiotic factors. Abundance and biomass of the primary target species were significantly lower in the heavily fished sites than in the lightly fished sites. Community structure also differed between heavily and lightly fished sites. Cluster analyses of the full community of fishes and a subset of nontarget fishes revealed that sites within a treatment were more similar to one another than sites between treatments. Herbivorous fishes tended to be lower in abundance and sea urchins tended to be higher in abundance in heavily fished sites, but these differences were not significant. My results are encouraging in that the direct effects of artisanal fishing are limited to the primary target species, which probably results from a high specificity of fishing gear. The differences in community structure, however, suggest that artisanal fishing also has cascading effects on noncommercial species throughout the community. An improved understanding of important ecological interactions, increased ecological and fishery monitoring, and effective precautionary management are needed to ensure that human effects in these waters remain minimal.     

城镇地区生态安全评价及对策——以上海崇明岛为例

从区域生态安全内涵出发,基于可持续发展理论、自然—经济—社会复合生态系统理论和压力(pressure)—状态(state)—响应(response)概念模型,从资源环境负荷、生态环境状态、人类社会响应3方面构建城镇生态安全评价指标体系。选择上海崇明岛处于核心地位且代表着不同城镇化水平(较高、中等、较低)的城桥镇、堡镇、陈家镇为研究对象,通过实地调研、监测、实验分析等方式获取指标数据,应用层次分析法(AHP)确定指标权重,并通过综合指数模型进行安全评价。评价结果表明:3个城镇生态安全综合评价结果为城桥镇(0.773 3)>陈家镇(0.762 8)>堡镇(0.749 0),社会经济的发展对资源环境的负荷较小,生态环境现状水平良好,但人类响应措施滞后;随着城镇化进程的加快,部分生态环境要素可能有恶化趋势,现已进入预警状态。     

渭河浮游生物群落结构特征及其与环境因子的关系

渭河是黄河第一大支流,是黄河流域生态保护与高质量发展的重要研究区域.为了掌握渭河浮游生物组成结构及生态环境现状,于2018—2019年分两个季节在渭河开展4次水生态调查,研究分析了渭河浮游生物群落结构特征及其影响因子.调查结果显示,浮游植物有8门53种,以绿藻门和硅藻门为主,占比分别为43.4％、33.9％;浮游动物4...     

区域生态监测的概念、方法与应用

区域生态监测是对生态系统类型、结构与功能及各要素的现状与变化进行测定与观察,并对生态系统受胁迫与胁迫效应进行判断和评价的过程。区域生态监测结果将在评价现状和预测发展趋势的基础上,为区域生态保护、生态建设提供决策依据。辨析了区域生态监测的概念,对区域生态监测方法选择及指标体系的建立提出了建议,并就其在生态环境管理中的应用作了探讨和展望。     

中国冶炼行业场地土壤污染特征及分布情况

通过收集大量国内各个地区冶炼场地的最新污染数据,试图从全国尺度范围进行分析,反映中国冶炼行业场地的土壤污染状况。运用污染指数评价法、潜在生态危害指数法和生物毒性评价法,以《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600—2018)的第一类用地标准值为参比,对土壤中重金属和有机物的污染特征及生态风险进行了分析。单因子指数结果表明:As、Pb、Cd和Ni的浓度均超过了土壤污染风险管制值,其中As的单因子指数为3.80;有机物的评价结果均为清洁。内梅罗指数结果表明:As、Pb、Cd和Ni的土壤污染风险管制值的评价结果为重度污染,且指数均大于35;二苯并(a,h)蒽的评价结果为警戒限,其余有机物的评价结果均为清洁。潜在生态风险评价表明:As具有很强的潜在生态风险,Cd有较强的潜在生态风险,多种元素的综合生态风险评价指数RI为409,具有较强的潜在生态环境风险。空间分布结果表明:南方地区的重金属潜在生态风险远高于西北地区和北方地区,其中潜在生态风险等级为很强的点位主要分布在贵州、湖南和江西等地区,且As和Cd的生态风险因子占据较高的比重。生物毒性评价表明:2-甲基萘、苊烯和二苯并(a,h)蒽将频繁地发生负面生态效应。贵州等南方部分地区的冶炼行业周边土壤已受到As和Cd等重金属的严重污染,应采取有效措施减少排放。该研究可为中国冶炼行业的污染防治提供科学依据和数据支撑。     

三峡水库浮游植物群落特征及水体富营养化评价

基于2003—2017年三峡水库浮游植物群落结构、优势种群的变化和2017年水库干支流水质数据,全面分析浮游植物群落结构和演替特征,并运用综合营养状态指数法对水体富营养化程度进行评价。结果表明,三峡水库浮游植物种类丰富,监测期间共鉴定出浮游植物7门62属,细胞密度在7.5×10~4~2.8×10~7cell/L之间变化,Shannon-Wiener多样性指数为1.0~3.0,在α-中污带和β-中污带之间,说明三峡水库水生态环境健康状况相对较好;三峡水库浮游植物季节性演替特征呈硅藻和甲藻向蓝藻和绿藻演替的趋势,年际变化特征分析发现浮游植物密度在2008年175 m实验蓄水后大量增长,且优势藻类由河道型藻类向湖泊型藻类转化。通过监测数据分析,得出三峡水库干流处于中营养状态,支流在春季主要处于轻度富营养状态,秋季支流比春季支流的富营养化程度低,主要处于中营养状态,总氮(total nitrogen,TN)、总磷(total phosphorus,TP)和透明度(transparency,SD)为水质主要影响因子。     

Identifying key needs for the integration of social–ecological outcomes in arctic wildlife monitoring

For effective monitoring in social–ecological systems to meet needs for biodiversity, science, and humans, desired outcomes must be clearly defined and routes from direct to derived outcomes understood. The Arctic is undergoing rapid climatic, ecological, social, and economic changes and requires effective wildlife monitoring to meet diverse stakeholder needs. To identify stakeholder priorities concerning desired outcomes of arctic wildlife monitoring, we conducted in-depth interviews with 29 arctic scientists, policy and decision makers, and representatives of indigenous organizations and nongovernmental organizations. Using qualitative content analysis, we identified and defined desired outcomes and documented links between outcomes. Using network analysis, we investigated the structure of perceived links between desired outcomes. We identified 18 desired outcomes from monitoring and classified them as either driven by monitoring information, monitoring process, or a combination of both. Highly cited outcomes were make decisions, conserve, detect change, disseminate, and secure food. These reflect key foci of arctic monitoring. Infrequently cited outcomes (e.g., govern) were emerging themes. Three modules comprised our outcome network. The modularity highlighted the low strength of perceived links between outcomes that were primarily information driven or more derived (e.g., detect change, make decisions, conserve, or secure food) and outcomes that were primarily process driven or more derived (e.g., cooperate, learn, educate). The outcomes expand monitoring community and disseminate created connections between these modules. Key desired outcomes are widely applicable to social–ecological systems within and outside the Arctic, particularly those with wildlife subsistence economies. Attributes and motivations associated with outcomes can guide development of integrated monitoring goals for biodiversity conservation and human needs. Our results demonstrated the disconnect between information- and process-driven goals and how expansion of the monitoring community and improved integration of monitoring stakeholders will help connect information- and process-derived outcomes for effective ecosystem stewardship.     

模拟升温和放牧对高寒草甸土壤微生物群落的影响

通过开顶式温室(Open top chambers,OTCs)升温以及刈割+施加牛粪处理,应用磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acids,PLFAs)方法,研究了青藏高原东部高寒草甸土壤微生物群落结构对气候变暖和放牧的响应.结果表明,高寒草甸在生长季节,微生物群落以细菌为主.平均1.17℃的土壤升温使土壤微生物PLFAs总量增加34.58%,而春季割草结合牛粪施加使微生物PLFAs总量增加65.77%.模拟变暖和放牧均引起土壤微生物群落结构的显著变化.升温使细菌相对含量增加8.80%,而使真菌相对含量降低17.48%,细菌与真菌之比由7.3变为9.6.放牧使细菌相对含量增加8.40%,真菌相对含量降低14.04%,细菌与真菌之比由7.3变为9.2.OTCs升温+放牧处理比单独的升温或放牧处理对土壤微生物总量和细菌与真菌比值的影响更加明显.本研究表明,气候变暖和人类活动能够在短期内显著地改变青藏高原高寒草甸土壤微生物群落结构,进而可能影响这一地区的生态系统碳收支和养分循环.