生态学范式下的清洁生产、产业生态和循环经济分析

运用生态学理论,从个体生态、种群生态、群落生态和生态系统生态4个生态学尺度上对清洁生产、产业生态和循环经济进行类比分析,论述了清洁生产与个体生态学、生态产业与种群生态学和群落生态学、循环经济与生态系统生态学的内在联系及3者之间的相容和递进关系,指出当前清洁生产和产业生态研究与实践中存在的局限性,认为提高清洁生产实施的层次,扩大清洁生产实施的范围,将产业生态研究上升到产业生态系统层面是清洁生产和产业生态未来研究和实践的方向,3者在不同层面的实践将最终推动人类不断接近可持续发展的理想目标.     

分子微生物生态学技术在中国油田开发中的应用

分子微生物生态学技术近年来在研究油藏环境中微生物群落和生态系统等方面得到了广泛的应用,已经成为指导微生物采油技术开发和应用的一个不可或缺的工具.本文较系统地总结了我国利用分子微生物生态学方法研究油藏微生物群落结构的进展,其中包括大庆油田和西北部油田的16SrRNA基因序列分析,胜利油田16SrDNA的荧光标记末端多形态限制性片断分析技术(T-RFLP),以及吉林油田应用的DNA基因跟踪检测技术,并指出了存在问题和研究方向.图1参18     

胁迫生态学研究进展

介绍了胁迫及胁迫生态学的定义,划分了胁迫的种类,阐述了胁迫生态学的研究意义和主要研究内容。受胁生态系统的症状包括营养循环、初级生产力、物种多样性、优势种群个体大小、演替方向、发病率和种群数量等的变化。在一定程度和一定时段内,生态系统的平衡机制可以缓解胁迫的影响;一旦胁迫超过自稳定能力,生态系统将进一步退化甚至发生不可逆转的崩溃。胁迫生态学可以为生态系统诊断、生态系统管理、生态系统恢复和重建提供理论依据。     

红树林生态系统微生物学研究进展

红树林生态系统是复杂而独特的生态系统,是目前环境科学和生态学研究的热点领域,而对红树林生态系统微生物学的研究也越来越受到重视,目前研究的热点主要集中在红树林生态系统微生物的物种多样性、生理活性物质多样性以及环境修复功能上.未来的研究,除了现有的研究基础要加强,研究手段与方法要采用新技术外,还应该在探索红树林生态系统微生物与物质和能量平衡、微生物与其它生物及其与气候的关系等方面进一步深入研究.     

种群水平生态风险评价方法概述及其在环境管理中的应用

生态风险评价的目的是保护生态系统功能的完整性、稳定性和持久性,为环境风险管理提供理论依据。然而,目前常见的用于保护生物的化学污染物浓度阈值大多是以个体水平的毒性试验结果为基础,忽略了物种在时间和空间相互作用等因素,不能够完全保护生态环境安全和生态系统功能的延续性。本文从生态风险评价的概念、目的和意义引出种群水平生态风险评价在环境管理应用的重要性,综述了种群水平生态风险评价的科学问题(如密度依赖、遗传变异和空间结构等),归纳了种群水平风险评价主要模型方法及其应用(如Euler-Lotka方程、预测矩阵、个体模型、空间模型和动态能量预算模型等),列举了各国现有法律法规中关于种群水平生态风险评价的规定,以期为种群水平生态风险评价方法研究及在环境管理中的应用提供有益借鉴。     

小试膜生物反应器(MBR)中活性污泥微生物种群结构的演变

以膜生物反应器中的活性污泥为研究对象,考察接种驯化至膜污染时期的微生物群落结构的特征和演变过程.在试验运行中,定期采集样品提取DNA,并应用PCR-DGGE技术探究微生物菌群的变化.结果表明,在反应器运行接种5 d后,微生物群落结构已发生较大改变,与接种污泥相似性指数下降到47.8%;在运行的整个过程中,微生物种群多样性都要低于接种污泥,随着处理工艺运行,种群间进行逐步有序的演替.在运行后期,跨膜压力增速提高,此时占优势地位的菌种是Enterococcus faecalis、Comamonas sp.、不可培养的Fusobacterium sp.,可能是导致膜污染的主要菌种.     

嗜酸微生物生态学与矿物生物浸出技术

综述了嗜酸微生物存在的环境、生态结构和微生物多样性,以及温度、氧对嗜酸微生物的影响.总结了嗜酸微生物群落间存在竞争、捕食、共生、合作等相互作用关系,这对理解矿物的生物浸出具有重要意义.目前对嗜酸微生物生态学的理解主要基于传统的纯菌培养分离技术,但是分子生物学技术的发展提供了更科学的研究手段,将纯菌培养分离技术和分子生物学技术相结合是研究嗜酸微生物生态的有效方法.认为理解嗜酸微生物生态学规律,将有利于开发新的微生物矿物加工技术,我国有必要加强浸矿微生物生态学的研究.表1参24     

天山北坡雪岭云杉森林土壤微生物群落及影响因素研究

土壤微生物是维持森林生态系统平衡与土壤养分的一个重要因素。雪岭云杉林是天山重要的生态屏障和珍贵生物资源,其生态系统的固碳能力持续提升。研究雪岭云杉森林土壤微生物群落特征及微生物与土壤养分之间的互作关系,对维持雪岭云杉森林生态系统质量,促进雪岭云杉森林生态系统可持续发展至关重要。以天山北坡雪岭云杉林表层土为研究对象,利用宏基因组技术,探究天山北坡雪岭云杉林土壤微生物群落组成和多样性及其影响因素。结果表明,天山北坡雪岭云杉林土壤微生物群落特征表现为细菌相对丰度82.5%,真菌1.3%,古菌0.5%,其他15.7%。细菌Alpha多样性在中东部和西部之间有显著性差异;古菌Beta多样性在中部与西部存在显著差异,且中部和东部之间极显著;细菌Beta多样性在3个区域之间均有显著差异,其中西部与东部极显著;真菌Beta多样性仅中部与东部存在极显著差异。古菌多样性主要受有机碳、总氮、pH和土壤湿度的影响;细菌多样性主要受氮素、pH、年均降水量和年均摄氏温度的影响;真菌群落多样性主要受微生物碳和年均摄氏温度的影响。综上说明,土壤因素和水热条件在天山北坡雪岭云杉林土壤微生物群落分布中起主要控制作用,其中...     

胁迫生态学研究进展

介绍了胁迫及胁迫生态学的定义,划分了胁迫的种类,阐述了胁迫生态学的研究意义和主要研究内容。受胁生态系统的症状包括营养循环,初级生产力,物种多样性,优势种群个体大小,演替方向,发病率和种群数量等的变化。在一定程度和一定时段内,生态系统的平衡机制可以缓解胁迫的影响;一旦胁迫超过自稳定能力,生态系统将进一步退化甚至发生不可逆转的崩溃。     

植物多样性对土壤微生物的影响

生物多样性强烈地影响生态系统的过程.生态系统过程的变化可导致生物多样性衰减并因此导致生态系统功能衰退.植物种丰度和植物功能多样性对土壤细菌群落的代谢活性和代谢多样性有成正比的影响.土壤细菌的代谢活性和代谢多样性随植物种数量的对数和植物功能组的数量而直线上升.其原因可能是由植被流入土壤的物质和能量的多样性和数量的增加,也可能是由土壤动物区系起作用的土壤微生境的多样性的增加造成的.由于植物多样性的丧失所引起的植物生物量的减少对分解者群落有强烈的影响微生物生物量将可能减少,因为在大多数陆地生态系统中,有机碳源限制着土壤微生物的活性.     

苯并[a]芘累积污染对土壤微生物群落功能多样性的影响

本文采用低剂量叠加的方式模拟苯并[a]芘(Benzo(a)pyrene,Ba P)在实际土壤中的累积过程,利用Biolog-ECO方法研究Ba P不同污染方式对土壤微生物群落功能的影响,以期揭示Ba P累积污染对土壤微生物群落功能多样性的影响.结果表明,在累积和一次污染方式下,土壤Ba P可提取态和有效态含量随土壤培养时间的延长而降低,前期(1—28 d)下降速率较快,后期(28—56 d)下降速率减缓.土壤微生物代谢活性AWCD值在培养初期(1 d)表现出LCK-YYCK-L的规律,培养7 d表现为YCK-YCK-LL,而后(8—56 d)各处理的AWCD值表现与培养7 d的规律一致.微生物群落物种丰富度指数和常见物种优势度指数的变化趋势与AWCD值变化规律一致.累积污染处理在土壤培养过程中先促进(1 d)后抑制(7—56 d)了土壤微生物群落功能多样性;一次污染处理与之相反,先抑制(1 d)后刺激(7—56 d)了土壤微生物群落功能多样性.累积污染处理的微生物代谢活性和多样性指数与Ba P含量的相关性大于一次污染.累积污染更能反映Ba P在土壤中的真实生物毒性.     

泛基因组学在植物中的应用研究进展

随着DNA测序技术的发展,越来越多的物种基因组被测序,即使是在同一物种内,基因组也存在着较大差异.为了更全面的在基因组水平上探究个体间的遗传多样性,提出泛基因组的概念,并广泛应用于细菌、真菌、动植物等.本文对泛基因组在植物中的应用研究进行系统的综述,以期为泛基因组在植物中的深入研究提供参考.     

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。     

长白山森林不同演替阶段土壤微生物群落结构

森林生态系统是陆地生态系统中最为重要的类型之一,土壤微生物是森林生态系统的主要调节者。随着森林演替的正向进行,地上植物类型和多样性的改变会造成土壤微生物群落结构组成的差别。为了深入探究长白山森林不同演替阶段的土壤生物学特性,为长白山地区森林资源的可持续发展提供理论数据,本研究选取长白山年龄为30年、70年、300年的森林样地,分析了长白山森林不同演替阶段土壤理化性质和微生物群落水平上的演变规律。结果表明,不同演替阶段土壤微生物群落结构存在差异,70年与30年和300年相比具有明显的变化,70年的土壤微生物总PLFAs含量以及多样性均显著高于300年,且土壤微生物群落结构受到土壤pH和土壤养分含量的显著影响。     

庞泉沟自然保护区华北落叶松与桦树林土壤微生物群落结构

落叶针叶林和落叶阔叶林是华北地区主要的森林类型,其地下生态系统在驱动生物地球化学循环过程中发挥重要作用.运用Illumina高通量测序技术分析庞泉沟自然保护区中海拔桦树(Betula platyphylla)林和华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林以及高海拔华北落叶松林的土壤微生物群落结构,同时对土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性及土壤理化性质进行测定,分析各因子的变化规律及其之间的相关性.结果显示:1)3个样地土壤脲酶、蔗糖酶活性与全碳、全氮、全硫、碳氮比呈极显著正相关;脲酶活性与p H显著负相关;过氧化氢酶活性与土壤理化性质均无显著相关性;同时3种酶的活性与细菌和真菌特定类群的丰度密切相关.2)样地间土壤细菌群落结构具有一定差异,而真菌群落结构的差异较大,土壤理化性质对微生物群落的结构具有较大的影响.真菌群落中的煤炱目(Capnodiales)、蜡壳耳目(Sebacinales)、路霉目(Lulworthiales)、锈革孔菌目(Hymenochaetales)的丰度与土壤全碳、全氮、全硫、碳氮比、含水率显著相关.3)中海拔桦树林土壤细菌群落多样性和丰度高于华北落叶松林,真菌群落的丰度与之相反;高海拔落叶松林细菌群落多样性较低,而丰度较高,真菌群落则是丰度较低,多样性在高海拔落叶松林中最高,在桦树林中较低.综上,植被类型、土壤理化性质和微生物群落结构三者相互影响,因此可通过改变林下土壤微生物环境,制定出不同的育林措施,进而影响土壤生态系统的碳、氮、硫等循环进程,提高土壤肥力.     

金属元素与环境微生物的互作关系研究进展

在自然环境、人工生态系统等不同的环境介质中,微生物能与各种金属及其化合物共存并产生相互作用,最终影响其在环境中的迁移速率、循环过程及分布状态.本文综述了金属元素的生物地球化学循环、微生物与金属元素的互作机理以及在生产生活中的应用.主要结论为:微生物通过生物矿化、生物浸出等方式使金属发生迁移和生物转化,进而影响其在不同环境介质中的迁移速率、毒性等理化性质,参与了金属地球化学循环的每一步.微生物与金属相互作用的机理探索目前尚处于研究阶段,但较为认可的作用机制包括生物膜作用、电子传递和毒性效应等.而在工业上,微生物与金属元素间的相互作用在微生物燃料电池、金属的回收利用、土壤中重金属污染的治理等诸多方面得到了广泛的应用.未来可在群落水平上利用组学手段解析金属元素生物溶解与析出的调控网络及信号分子等作用机制,并利用基因工程或酶工程等技术开发可有效降低环境中重金属离子毒性的相关菌剂.(图2表1参61)     

生物炭与炭基肥对大豆根际土壤细菌和真菌群落的影响

土壤微生物在农田土壤生态系统中发挥重要作用,然而秸秆生物炭与炭基肥处理对微生物群落的影响以及对农田生态环境的意义尚不清楚.以黄淮海平原豆-麦轮作为研究对象,采用荧光定量PCR和Illumina高通量测序技术比较不同施肥方式对土壤细菌和真菌群落的丰度、组成和多样性差异,探究秸秆还田、生物炭以及炭基肥添加对根际土壤微生物群...     

城市污水厂（A／O工艺）微生物群落结构及其动态变化

为了研究城市污水厂(A/O工艺)活性污泥中微生物群落结构及其动态变化,分别在运行不同时期从曝气池中提取活性污泥,通过细胞裂解直接提取活性污泥中的细菌基因组DNA,以细菌16S rDNA通用引物F357/R518,对活性污泥中提取的细菌基因组进行扩增,长约230 bp的扩增产物经变性梯度凝胶电泳(DGGE)分离,获得微生物群落的DNA特征指纹图谱.结果显示,城市污水厂(A/O工艺)活性污泥中的微生物群落非常丰富,在不同时期存在一些各自的特有种属和共有种属,细菌群落结构的演替与系统负荷存在一定的相关性.整体来说,微生物群落演替不明显,微生物群落相似性较高,群落结构较为稳定.     

宏基因组技术及其在环境保护和污染修复中的应用

宏基因组学是分子生物学技术应用于微生物生态学研究而形成的一个新概念,以环境中末培养微生物为研究对象,通过直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,构建宏基因组文库,利用基因组学策略研究环境样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能.从1998年提出至今,该项技术已经广泛应用于工业、农业、医学等研究领域.文章在对宏基因组学的概念、研究方法、存在问题的综述基础上提出了相应的解决方法,并指出该技术在环境保护和污染修复中存在潜在的应用价值.利用该技术可以深入了解特定环境中微生物空间分布和动态变化,为环境监测、预警和评价提供理论依据.     

厌氧发酵过程pH对微生物多样性和产物分布的影响

采用PCR-DGGE技术,研究了不同pH条件下蔬菜类有机垃圾厌氧发酵过程中的微生物多样性,探讨了微生物群落结构与发酵产物分布的关系.Shannon指数分析表明,pH=7和pH=8时的微生物多样性较高,随时间变化规律相似,而pH=5时的微生物多样性较低.UPGMA聚类分析和PCA分析结果也表明,pH=7和pH=8时的微生物群落结构相似,pH=5与之显著不同.在不同pH条件下的优势菌属都是乳酸细菌和梭菌。微生物多样性的变化与发酵产物分布具有一定相关性,pH通过影响微生物群落结构的变化最终影响发酵产物的分布.图4表2参27