中国野生兰科植物物种多样性与地理分布

中国是世界上兰科植物最为丰富的国家之一,且全科植物均在《国家重点保护野生植物名录》和《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)的保护之列.本研究在确立中国野生兰科植物物种名录和建立物种地理分布数据库的基础上,对其进行物种多样性及其地理分布特征的研究.据统计,中国野生兰科植物共计187属1447种,包括特有种601种,生活型以地生兰和附生兰为主.中国野生兰科植物集中分布在我国的西南地区和台湾,尤以喜马拉雅山脉东段、横断山脉地区、西双版纳地区,滇东-桂西山地、台湾东部山地、海南岛南部、黔桂交界山区、鄂西渝东山地、秦岭伏牛山一带最为丰富,同时兰科植物在这些地区的区系分化率也非常高.相对地,特有兰科植物的分布呈现出与所有兰科植物完全不同的地理格局,特别是靠近西南国界的地区差异最为显著,分析得到兰科特有比例较高的地区在全国范围内呈现出离散的分布格局,且许多物种丰富度较低的区域特有种的比例却非常高.最后,采用筛除算法鉴别得到中国野生兰科植物分布的18个热点县,这些热点地区共代表了75%的兰科植物,并且绝大多数与全球生物多样性热点地区重叠.本研究旨在为我国野生兰科植物的优先保护提供重要依据.     

青藏高原冰缘植物多样性与适应机制研究进展

高山冰缘带紧邻雪线,位于高山生境的最前端,在山地植物垂直带谱中位居最高,是陆地生态系统中最为极端的生境之一.受到高原环境中多变的气候、多样的地形、独特的生物交流屏障和迁移通道等因素的综合影响,青藏高原孕育了全球最为丰富的冰缘植物多样性资源.这类极端环境下的生物多样性形成和维持机制一直是学界关注的热点和难点问题.本文总结了青藏高原冰缘生态系统植物多样性特征及物种生态适应、繁殖和维持机制的最新研究进展,并特别关注了冰缘植物的生态适应结构,植物种间互助以及植物与昆虫间协同进化对于维持冰缘生态系统物种多样性的重要性.已有研究表明,全球气候变化对于冰缘生态系统多样性维持和物种共存会产生重要影响.如何预测和判断全球气候变化背景下,青藏高原冰缘生态系统内生物多样性资源的命运及其对生态系统功能的影响,将是生态学研究者面临的新挑战.     

什么决定了物种的多样性?

物种多样性是生物多样性在物种水平上的表现.物种是构成生态系统多样性的基本单元,同时又是遗传多样性的主要载体.物种还是人类社会持续发展所依赖的、需要重点保护的资源.因此,回答"什么决定了物种的多样性"兼具重要的理论和实际意义.首先,从漫长的生命演化历史来看,物种多样性总量受物种形成和物种灭绝两个相互对立的力量所支配,这种"生"与"死"的较量决定了物种多样性的发展及其波动规律.其次,在局部和较小的时间尺度上,生物生存的地理区域以及气候条件是决定物种多样性的关键因素.尽管已有许多不同的假说被提出,但由于地域因素和气候因素无法分割,迄今仍很难通过某种特定模型对物种多样性做出准确的评估和预测.再次,生物类群的生物学特性也会影响自身的物种形成或灭绝的速率,从而造成不同类群在多样化速率上的不同以及面对外部环境变化在适应能力上的差异.最后,需要强调的是,人为因素是影响物种多样性水平及其变化的不可忽视的重要因子.这一方面来自人类社会发展和人口膨胀对物种多样性产生的不利影响;另一方面在于人类对自然界生命认识的欠缺,包括至今都没有一个明确、可操作的物种概念,物种发现、描述和分类等基础性工作仍任重而道远.     

负密度制约和生境过滤对古田山幼苗系统发育多样性时间变化的影响

负密度制约和生境过滤是解释森林群落物种共存和生物多样性维持机制的重要假说.已有大量研究表明,负密度制约通过优势物种的种内竞争及近缘种之间的种间竞争、个体间病菌传播等过程为非优势物种及非亲缘种提供生存空间,从而使局域群落的系统发育?多样性随时间的推移而增加;由于生境过滤的作用,特定的生境选择亲缘关系相近的物种,因而随着时间的推移,同一生境内群落间的系统发育?多样性会降低.前人的研究主要集中于利用负密度制约和生境过滤来解释物种多样性的空间变化格局,而利用这2个机制来解释在时间序列上群落系统发育多样性格局变化的研究还很少.本文以浙江古田山24 hm2亚热带常绿阔叶林永久性样地中的幼苗(胸径1 cm)为研究对象,利用2006和2007年的幼苗动态监测数据,分析位于不同生境的342个幼苗样方内的系统发育?多样性和样方间的系统发育?多样性随时间的格局变化.结果表明,随着时间的变化,位于同一生境的样方幼苗系统发育?多样性显著增加;而幼苗系统发育?多样性在同一生境内显著降低.因此,在亚热带森林群落中,负密度制约效应和生境过滤共同维持幼苗群落的物种共存.     

纵向岭谷区山地植物物种丰富度垂直分布格局及气候解释

为了解纵向岭谷区山地植物物种丰富度垂直分布格局,选取不同纬度的西双版纳(热带山地)、哀牢山、无量山、高黎贡山和白马雪山(亚热带山地)等5个地区为研究对象,对比分析了山地垂直高程范围内物种丰富度、面积及气候要素沿海拔梯度的分布特征及其相关关系.结果表明:研究区山地植物物种丰富度沿海拔梯度存在由平缓至递减(热带山地)和先增后减—物种丰富度在山地中间海拔最大(亚热带山地)两种格局;随着纬度的增加,山地植物物种丰富度沿海拔梯度最大值出现的位置依次升高;物种密度与物种丰富度垂直分布格局相同;从气候的角度而言,实际蒸散量作为区域水热平衡的表征因子,能较好地解释不同山地植物物种丰富度垂直分布格局及其异同;亚热带山地下部较低的植物物种丰富度受制于高温、少雨的气候特征,随着环境干燥程度的增加植物物种丰富度迅速减小.     

中国山区国土空间特性与区域发展*

中国是一个多山的国家,其地理空间的差异性与山地有着诸多联系,甚至是必然性的联系。山地的纵横分布构成了独特的地域空间,导致陆地表层过程的复杂性与分异性凸显,对自然系统和人文社会的演进都产生了不同程度的影响与制约,进而关联到山区国土空间开发格局变化及其可持续发展。充分认识中国山区国土空间特性,对因地制宜地促进山区经济社会发展具有全局性意义,是确保绿水青山本源、维系国家可持续发展战略的重要基础。     

“典型山地水土要素时空耦合特征、效应及其调控”项目简介

正本项目拟破解的关键科学问题:山地不同时空尺度水土要素耦合过程与资源效应;变化环境下山地水土作用失衡的发生机理与灾害风险;山区水土资源承载力与国土空间功能优化关联机制。其主要研究内容:气候、地形、地质条件约束下的山地水文过程;土地空间变异特征、功能及控制机制;山地水土要素时空耦合格局及其对生态稳定性和脆弱性的影响;新构造运动活跃区水土作用失衡机制与灾害风险评价;山区国土空间功能优化与人地关系协调机制。其总体目标是:通过对我国易受水分快速胁迫的太行山区、横断山     

寻求生物多样性分布格局的形成机制

生物多样性具有显著的纬度和海拔梯度分布特点。从低纬度到高纬度,从低海拔到高海拔物种逐渐减少,这是生物多样性最为重要的基本格局。为探索其形成机制,二百年来,生物学家、地理学家和生态学家为之付出了艰辛的努力,迄今为止提出上百个假说来解释这种规律。本文就现代气候、历史成因和随机因素三个方面的主要假说进行了概述。由于研究对象和尺度的不同,虽然不同的生态学者有各自的偏好,但很少有某一种因素能够完全解释不同尺度、不同区域的多样性格局,因此,近年来各种理论正不断地相互借鉴,并逐渐走向融合。     

给子孙留下美好的家园

我们居住的地球从远古时代的汪洋一片,经过不断的地质变化,逐步演变为多种多样的生存环境——高山、平原、荒漠、森林、江河、湖海等等,因此也相应具有不同的地貌、气候、土壤、水文等环境。在各种生存环境中孕育着动物、植物、微生物等各种各样的生命,每一种生物成群结片,便形成了生物种群,而一个个的生物种群互相作用,共同生存于同一生境(生物栖息的环境,后同)中,构成了一个有机的复合体,这个复合体就是生物群落。这种生境、生物群落多样化便构成了生态系统多样性,按景观条件和生物种类组成的不同,地球表面的生态系统可分为森林、草原、荒漠、湿地和海洋等5个类型。     

中国典型山地土地利用变化与资源生态效应

山区是土地分布最为复杂的区域,同时也是重要的生态屏障。山区土地利用的空间格局及动态变化都将影响山区生态功能的发挥,因此明晰山区土地的空间异质性特征及其相应的资源生态效应是山区可持续发展的关键。基于中国太行山区、横断山区以及黔桂喀斯特山区等三个典型山区,明确了其土地在垂直及水平方向的空间异质性特征,评估了典型山区产水量、土壤保持、碳储量以及生境质量等生态系统服务,并以中国山地为对象,分析了近30年来植被的变化趋势及其影响因子。     

2002年国际山地环境与发展学术会议:山地环境保育与山区发展

山地孕育了人类文明，提供着人类生存的主要资源．然而，随着经济技术的迅速发展，山地和平原的差异愈显突出．自1992年世界环境与发展大会以来，山地环境退化、生物多样性和文化多样性破坏、山区发展滞后和贫困化已成为全球关注的热点问题．1998年联合国第53届大会通过决议，确定2002年为“国际山地年”(International Year of Mountain)，引起了国际社会和学术界的广泛关注．为了响应联合国倡议，纪念里约热内卢环境与发展大会10周年，由中国科学院和中国国家林业局主办、中国国家自然科基金学委员会和第三世界科学院资助、中国科学院成都山地灾害与环境研究所和中国地理学会承办的“国际山地环境与发展学术会议”于10月15—19日在成都举行．会议得到国内外有关机构和学者的广泛关注，来自亚洲、非洲、欧洲、北美洲和拉丁美洲等16个国家和地区的100余位学者出席了会议．经过大会报告、分组和专题讨论，交流了山地研究方面的成果，对21世纪全球山地所面临的问题和解决对策进行了深入研讨，推动了山地研究和对山区发展认识的深化．     

地球上有多少物种?

地球陆地与海洋生境中有多少物种?半个世纪以来,生物学家对这一问题进行了研究,不同研究者用不同方法得到的物种估计数不同,估计地球物种总数在50万~1亿.直到今天,生物学家没有一个确切的地球物种数目.但是,有些生物类群的种数较为确定,如植物、淡水鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类.为什么地球物种数目测不准?究其原因,是因为物种定义的差异、系统分类方法的不同、分类学家的标准不同、不同类群研究深度的差异,所以绝大部分种仍是未知,加之物种的生境千差万别,所以,我们无法获得地球物种总数.即使有一天人们能够对地球上所有生境中的所有生物类群进行深入分类学研究,然而,当研究不同类群、甚至研究相同类群的分类学家无法统一划分物种标准时,学术界仍将不可能就地球物种总数达成共识.然而,这并不妨碍我们估计推测地球物种总数.     

早古生代海洋缺氧事件的地质记录与背景机制

早古生代大气氧气含量呈现阶段性上升趋势,在志留纪达到并维持在现代水平(21%),但此期间海洋发生多期次的缺氧事件.尽管这些缺氧事件在规模上无法与中生代的大洋缺氧事件相比,但作为地球系统变化中重要的一环,却对早期海洋生态系统的演化具有重要意义.海洋系统变化研究表明,缺氧事件在形成过程中主要受控于海洋水体循环、营养盐供应、地理地貌条件、气候与海平面变化等因素.不同于中生代的大洋缺氧事件,早古生代海洋生物泵效率增强时,同时还面临大气氧气含量上限变化的影响.衍生于现代缺氧沉积盆地和前寒武纪缺氧海洋模型的水体化学分层理念,对早古生代海洋缺氧事件同样适用.地质记录表明,早寒武世-晚志留世,海洋先后发生8次不同规模的缺氧事件,均可与全球识别的碳同位素漂移对比,并且常常伴随着不同规模的生物灭绝事件.因此,重建缺氧海水的分布范围及氧化还原结构,对研究早古生代海洋生态环境变化具有重要意义.同时,这些事件在纵向上表现出缺氧海底面积占比逐渐缩小的趋势,与同期大气氧气含量的长期爬升、二氧化碳含量的持续降低相吻合.海洋缺氧事件、生物灭绝事件及同期其他构造-气候变化等地质事件,共同构成早古生代地球系统变化的缩影,同...     

生物多样性的丧失和保护

物种丧失 数百年来,物种、种群（包括作物、家畜和家禽品种）以及自然生境的丧失过程都在明显加速。 一般认为,生物多样性包括物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性。因为遗传多样性实际上包含在物种个体之中,故此处只谈物种和生态系统水平上的多样性。 生物物种的灭绝是自然过程,但灭绝的速度由于人类活动对地球的影响而大大加速。有些科学家估计,自１６００年以来,人类活动已经导致７５％的物种灭绝。众所皆知的渡渡乌、毛象、塔斯马尼亚狼和恐鸟都是由于人类捕猎而灭亡的。有些种因被过度商业利用而处于灭绝的边缘。如在肯尼亚…     

生物多样性:价值及其与全球变暖的关系

1998年全球气候达创纪录高温,1999年入夏以来北大西洋两岸等中高纬度地区又出现了创纪录高温天气.美国副总统戈尔曾警告地球变暖会加重自然灾害.全球变暖正困扰着人类,与之密切相关的是生物多样性减少.本文在介绍生物多样性概念、研究层次及生物多样性重要价值的基础上,分析了生物多样性与全球变暖的相互影响关系.旨在引起人们对生物多样性的关注,促进对生物多样性的保护,保护生物多样性就是保护人类自己.中国环境保护21世纪议程15.3条指出"生物多样性为中国国民经济和社会发展提供了充实的物质基础和可靠的环境保障,因此在中国社会经济建设中居于重要的战略地位."     

青藏高原生态系统对气候变化的响应及其反馈

近几十年来,青藏高原正经历快速的气候变化,高原生态系统因此发生了深刻变化,并对周边地区产生了深远影响.本文围绕青藏高原生态系统结构和功能对气候变化的响应与反馈这一主线,系统总结了气候变化对物候、高山树线、生物多样性、植被生产力和生态系统碳汇功能的影响,阐述了青藏高原植被变化对区域气候的反馈及对亚洲季风的远程影响的研究进展.主要结论如下:气候变暖导致植被返青期总体提前,高原树线位置上升,高寒草原植物物种丰富度和多样性下降;气候变暖总体促进了高原植被生产力、增强了生态系统碳汇功能,但受限于土壤极大的空间异质性和对深层土壤碳动态理解的匮乏,目前对高原土壤碳库及土壤碳汇功能大小的估算仍具有较大不确定性.同时,青藏高原植被变化对近地表气温产生"负反馈"作用;植被活动增强还对东亚季风产生远程影响,导致我国东部夏季降水变化呈现"华南增加-长江黄河中间区域减少"的空间分异格局.未来的研究需要在完善观测体系基础上,加强对高寒生态系统对气候变暖的适应机理及生物地球物理反馈等过程的认知,为优化生态系统管理和保障青藏高原的生态安全提供理论基础.     

“金钉子”之后的国际年代地层表刍议

<正>国际年代地层表是地质学研究的一个纲领性文献,为地质学研究提供了时间格架,对现代地质学的诞生和发展作出了重要贡献.关于用生物标志还是用事件标志定义年代地层界线的争议由来已久.20世纪70年代以前主要以"自然事件"作为年代地层单位的划分依据,界线一般都选择在发生某些地质事件的位置上,即"自然界线"或"发生过事件"的界线^[1,2].这种方法注重自然界线,重视各类地层单位之间的普遍联系和统一性.其不足之处在于忽视了事物普遍联系的多样性和不同类型地层单元界线之间的本质差别,忽视了一些地质事件发生非等时性、分布的区域性和表现的多样性^[3],不恰当地用代表时间间断的沉积不连续面等自然界线定义年代地层界线,使年代地层界线和地质年代表无法稳定,因而受到后来许多学者的强烈反对.     

弄岗喀斯特季节性雨林15ha样地密度制约效应分析

密度制约是自然森林群落物种共存的重要机制之一.然而,密度制约效应受生境异质性影响,生境异质性强的群落密度制约效应表现得较弱.北热带喀斯特季节性雨林是位于我国桂西南地区的重要植被类型之一,其具有水平空间的高度异质性和垂直剖面的多层次性的地质地貌特征.本研究基于弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 ha动态监测样地第一次普查数据,综合分析了样地中每个生长阶段出现个体数均≥15的物种(共计96个)的密度制约效应,以及种群分布格局与生境的关联性.结果显示:(1)仅有14个物种表现出从小树到成树聚集度降低的变化趋势,即表现出密度制约自疏效应;(2)23个物种的小树周围出现同种成树的频率低于小树周围出现同种小树的频率,表现出小树相对于成树有额外的聚集格局,也即表现出密度制约稀疏效应;(3)通过Berman-test检验发现几乎所有物种的种群分布至少与一种环境变量呈显著关联性,且种群的所有个体和不同生长阶段均对某一环境因子表现出的显著关联性具有很好的一致性.研究结果从不同角度验证了弄岗喀斯特季节性雨林样地中仅有较少物种表现出密度制约效应,这可能与喀斯特地区极其独特的地质、地貌特征有关.此外,也可能是由于未将幼苗阶段纳入分析而造成的.     

生物多样性丧失机制研究进展

生物多样性是地球上所有生命形式的总称,包括物种多样性、遗传多样性以及生态系统多样性.其中,物种多样性是核心,它既体现了生物与环境之间的复杂关系,又体现了生物资源的丰富性;物种的保护是生物多样性保护的主要内容.生态系统内的物质循环和能量流动是通过许多错综复杂的食物链和食物网完成的,而动物有机体在此过程中起关键作用.因此,物种多样性,特别是动物种类多样性将直接影响整个生态系统的功能.然而,随着世界人口的持续增长和经济全球化的快速发展,人类社会对地球上的生物多样性造成了愈来愈显著的影响,在这一过程中产生的诸如栖息地丧失与破碎化、过度利用、环境污染、气候变化等现象已对物种的生存产生了严重威胁.本文以生物多样性丧失为主线,回顾了近10多年来在该方向的主要进展,重点关注人类活动对物种多样性的影响,分析了生物多样性丧失的主要原因、特征及其危害,介绍了生物多样性研究的最新方法,并根据我国生物多样性的现状提出了未来生物多样性研究中需要重点关注的科学问题.     

千岛湖陆桥岛屿上黑腹狼蛛(Lycosa coelestris)遗传多样性及其受生境片段化的影响

人工湖泊型陆桥岛屿对于理解生境片段化后片段面积和地理隔离等因素对物种遗传多样性和遗传结构的影响提供了独特的机会.本文利用相关序列扩增多态性(SRAP)分子标记法,对具有50多年片段化历史的千岛湖人工湖泊型陆桥岛屿上的黑腹狼蛛(Lycosa coelestris)种群遗传结构和多样性进行研究.利用5对SRAP引物对42份材料的基因组进行扩增,共得到大小为50~900 bp的85个可重复位点,其中84个为多态性位点,多态性比率达98.82%.不同岛屿种群的多态位点比例(PPB)为15.29%~38.82%;观测等位基因数(Na)为1.1529~1.3882,其中有效等位基因数(Ne)为1.0952~1.3392;种群间Nei’s基因多样性指数(H)为0.0582~0.1784,均值为0.0992;Shannon信息指数(I)为0.0881~0.2524,均值为0.1480;岛屿的面积、形状指数分别与多态位点比率、Shannon信息指数以及Nei’s基因多样性指数存在正相关关系.种群间遗传分化系数较高(Gst=0.7293),基因流值低(Nm=0.1856).AMOVA分析表明,57.33%的遗传变异存在于种群间,42.67%的遗传变异来自种群内(P0.001).Mantel检验表明,黑腹狼蛛各种群间地理距离与遗传距离间存在显著相关性(r=0.6465,P0.001).采用Structure 2.3.3软件以及PCA分析对14个岛屿上黑腹狼蛛种群的群体结构进行研究,结果表明,所研究岛屿可以分为6个类群,地理距离较近且属同一个岛群的岛屿优先聚在一起.上述结果表明,生境片段化初期岛屿面积和形状是影响黑腹狼蛛种群遗传多样性的主要原因,地理隔离是黑腹狼蛛种群产生遗传分化的主要原因.