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第六届现代生态学讲座暨第二届国际青年生态学者论坛

第六届现代生态学讲座暨第二届国际青年生态学者论坛

  • 召开年:2011
  • 召开地:南京
  • 出版时间: 2011-08-01

主办单位:中国生态学学会;南京大学

会议文集:第六届现代生态学讲座暨第二届国际青年生态学者论坛论文集

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  • 摘要:低温胁迫严重影响着植物的生长、发育、地理分布以及农作物的产量.利用遗传学、生物化学、基因组学和蛋白组学的技术,揭示耐寒植物低温响应的信号通路和抗冻的分子调控机制,发现植物抗冻的关键基因,用于对植物低温响应的改造,从而减少低温对植物的伤害,是解决农作物低温冻害及改善寒冷地区生态环境的重要策略之一.高山离子芥(Chorispora bungeana)属于十字花科多年生草本植物,在低温、冷冻和剧烈的温度变化下仍能生存,是典型的高山冰缘植物,因此是研究植物抗冻机制不可多得的材料.本章从形态学特征、生理生化特性和分子调控机制三个方面总结分析了高山离子芥的研究进展,以期为低温生物学的研究提供参考,为开发利用物种资源、培育抗冻作物及进行生态环境建设提供科学技术支撑.
  • 摘要:深入理解生态系统的结构、功能和过程依赖于不断采用新技术和新方法对生态系统进行全方位的定量测量,包括野外人工测量、仪器自动测量以及实验室样品测量,也包括对状态变量的测量和流动(速率)变量的测量.对生态系统的模拟研究,包括微缩模拟(microcosm)以及野外控制模拟,能改变一个或多个参数,从而定量化地研究生态系统的过程和对环境的响应.生态系统的测量和控制模拟提供数据,帮助建立数学模型,从而加深对生态系统过程的认识,并预测未来的变化.认识全球变化对生态系统的影响需要不断提高生态系统的测量、野外控制模拟和数学模型的能力.
  • 摘要:在以森林为主的流域,气候变化(或变异)与植被变化(在广义上或称土地利用变化,简称LUCC)被认为是影响流域水径流量变化的两个最重要的驱动因素.定量地区分它们对水文的相对贡献对于我们正确评价它们各自的水文影响是重要的前提条件.在小流域中(小于100km2),我们通常采用配对流域实验设计来排除气候变异的影响以达到定量评估植被变化对水文影响的目的.然而这种实验方法不适用于大流域(大于1000km2),其主要原因是无法找到两个在气候、植被、地貌等方面都相近的大流域进行配对实验.因此,在大流域生态水文研究中,我们必须采用其他的方法来区分气候变化与森林变化对大流域水文的相对影响.本文综述了国内外目前在这方面的最新研究进展,对不同的研究方法进行了比较,并讨论了目前研究的挑战及研究重点.综述分析表明,气候变化与土地利用变化对大流域水文的相对贡献取决于它们各自变化的强度、流域本身的特点,在一些森林变化(采伐或造林)或土地利用变化较大的流域中,森林变化或土地利用变化的影响近似于或大于气候变化对水文的影响.尽管有约10种不同的方法用于此方面的研究,但可概括为水文模拟与统计两大类,且统计的方法占绝大多数.每一方法有各自的优缺点,两种或两种以上的方法的结合应用是更科学的途径.未来的研究应重点考虑增加更多的案例研究,在方法上进一步深化与创新,并从景观尺度上并结合实验手段(例如同位素)对大尺度水文变化的机理等方面进行研究.
  • 摘要:开展禾草-内生真菌共生体相互适应性的研究,对了解内生真菌与宿主植物的协同进化历史、揭示共生关系的性质具有重要的理论和实践意义.本文在对内蒙古中东部草原内生真菌资源广泛调查的基础上,集中进行了羽茅(Achnatherum sibiricum)内生真菌分布及其与宿主共生关系的野外观测和实验模拟研究,取得了一些重要结果:①对内蒙古中东部草原13个地理种群的羽茅进行了内生真菌检测,感染率均接近100%;分离纯化获得了10个不同形态型的内生真菌,其中形态型Ⅰ和Ⅱ为优势形态型,内生真菌的形态型多样性自西向东呈增加的趋势;②采用形态学和分子标记相结合的方法对3个优势形态型进行了菌种鉴定,将形态型Ⅰ命名为1个新种(Neotyphodium sibiricum),将形态型Ⅱ和Ⅲ确定为已报道的1个种(Neotyphodium gansuense);③在优势内生真菌中检测到显著的遗传变异,发现内生真菌种群间的遗传分化是宿主植物羽茅的4~7倍,内生真菌种群间的基因流远远小于宿主植物羽茅的基因流;④分别研究了内生真菌本身和感染内生真菌的羽茅对非生物胁迫(干旱、贫瘠、高温和低温)的抗性,发现内生真菌感染能够增强宿主植物抗非生物胁迫的能力,但增益程度既与内生真菌的形态型和宿主植物的来源有关,也与共生体所处的生境条件密切相关.
  • 摘要:本文提出一个评估未来陆地碳汇动态的理论框架:碳循环的动态非平衡理论.动态非平衡概念是指碳循环非平衡状态的时变幅度.其中,生态系统的内在过程驱动碳循环趋向平衡状态(如碳循环中碳供体为主导的碳转移);而外部因素则导致生态系统的非平衡状态(干扰和全球变化).单次干扰-恢复过程会导致在时间尺度几年至几十年间碳汇-源的变化,但此类动态不平衡对长期碳封存没有实质的影响.若区域的干扰体系发生了转移,则该区域会导致长期碳存储的丢失或获取.这种干扰体系的转移可以用随机统计法来定量描述,用于预测性模拟.如果区域的干扰体系转移引起了生态系统状态的改变,并且这种改变发生在有巨大碳储量的区域,那么全球碳循环或许会变得极其不稳定。
  • 摘要:水文过程对气候变化的响应是政府间气候变化专门委员会(IPCC)评估的主要内容.弄清这些响应是为可持续水资源管理及公共安全保护制定适合的减缓和适应策略的关键.然而,这些响应并没有很好地被认识,也缺乏长期的证据支持.因此,基于中国南部鼎湖山自然保护区(Dinghushan Biosphere Reserve)长期的(水文过程)监测以及SWAT模型的模拟,对气候变化尤其是气温升高和降水强化如何影响土壤水分动态及其他水文变量进行了研究.结果表明:1950-2009年期间年降水量尽管无明显变化,但土壤水分含量显著降低.2000-2009年,月最低7日的径流总量(monthly 7-day low flow)显著减少.同期湿季最大日径流量以及浅水层地下水位却显著升高.土壤水分含量以及小流量(low flow)径流的显著降低态势表明该流域总体向干旱化趋势发展.分析指出,暴雨形式降水的增加以及无雨日数的增多会同时导致干旱和洪涝的发生概率的增加.认为气候变化着实已经导致了该流域(也可能包括中国南部的其他地区)更多极端水文事件的发生(干旱和洪涝).此外,本研究也论证了研究方法论的可行性以及在其他具有可靠的长期监测数据而无人类活动干扰的流域在量化气候变化对水文过程的影响等方面的潜在运用(价值).
  • 摘要:森林作为陆地生态系统的主体,对调节全球碳循环和减缓气候变化具有无法替代的作用.大量的研究表明,气候变化已经对全球各类森林生态系统产生了不同程度的影响,这种影响伴随着未来不断加剧的全球变暖进程与频繁出现的极端气候事件将更加明显,并直接影响森林生态系统碳汇功能,已成为全球广泛关注的焦点.为应对全球气候变化,森林经营管理必须做出适当的调整借以适应并减缓气候变化对森林产生的消极影响.本文系统总结了全球气候变化对森林分布、物候、生产力、碳循环和森林灾害等产生的现实和潜在的影响,并针对气候变化下的可能影响,提出了森林生态系统适应性管理的对策,以提高森林生态系统对气候变化的适应能力和碳汇功能,实现森林多目标可持续经营.
  • 摘要:由温室气体在大气中的积累引起的气候变暖是当今社会共同关注的焦点.草地作为陆地最大的生态系统,为人类提供物质生产、碳储存、水土保持、调节气候和维持生物多样性等多种产品和服务.草地生态系统碳总储量是陆地生态系统的12.7%,全球草地土壤碳的总水平与森林相当,高于农田和其他生态系统,占全球碳总储量的34.0%~37.1%.虽然单位面积草地的碳储量低于森林,但草地面积广阔,有巨大的储碳潜力.气候变化对草地生态系统产生深刻的影响.CO2浓度升高,促进植物的光合作用,抑制呼吸作用,提高草地生态系统生产力;温度升高,加快土壤呼吸,延长植物的生长季.气候变暖和人为干扰迫使草地退化,生产力下降,地面裸露,释放出更多的CO2.实施合理的草地管理措施,如适度放牧、退耕还草、施肥和引种改良,提高草地生产能力,加大草地碳储量,可以降低CO2在大气中的浓度.此外,转变草原畜牧业经营模式,也是缓解和适应气候变化的有效途径.
  • 摘要:全球变化陆地样带是从机制上理解陆地生态系统对全球变化的响应,预测全球变化对陆地生态系统的可能影响,实现预警、调节和减弱全球变化不良影响,科学地规划和管理陆地生态系统的有效研究平台.在介绍国际全球变化陆地样带提出的背景与选定标准、中国东北样带的位置与特征的基础上,较系统地总结了近年来中国东北样带的研究进展:陆地生态系统适应全球变化的生理生态过程与机制,陆地生态系统多样性对全球变化的响应与陆地生态系统功能对全球变化的响应,提出未来中国东北样带研究拟充分利用我国特殊的生态环境与区域特色,围绕"生态过程与生态安全及其对全球变化的响应与反馈"这一关键科学问题,重点针对陆地生态系统的适应性、陆地碳管理和生态系统模拟预警系统,得出一些在国际上既有显示度,又服务于我国社会经济可持续发展的研究成果.
  • 摘要:陆源有机物的输入对水生态系统的生物地球化学特征和生态过程有着极其重要的影响,而其输入量及其时空变化又受全球变化和人类活动(如工农业活动、旅游业和城市化等)的影响.长期以来,相应技术的缺乏使得研究大多局限于有机碳的收支平衡方面.本文以陆源有机物对淡水生态系统的影响为例,对生态学的资源补偿理论、研究方法以及研究进展进行了回顾.并探讨了陆源有机物对水生态系统的贡献,贫营养水体的生物群落与陆源有机物的依赖关系,富营养水体内源有机物可以完全支撑其生物群落的机制。生态系统通过资源转移或补偿建立联系是存在于食物网的一种普遍现象。相比陆地和海洋,内陆水生态系统资源十分有限,通过定量解析不同营养类型的内陆水体陆源有机物的输人量及其被利用程度,从新的角度评价全球变化和人类活动对内陆水生态系统的影响,可为淡水资源利用与保护的科学决策提供依据。
  • 摘要:现代生态学已经成为研究包括人类活动影响在内的生物有机体与其环境之间关系的综合学科.将人类活动纳入生态学研究,使得生态学家们能够探讨并寻求解决许多与当今人类社会关切的实际问题的答案.森林资源可持续管理是一个与所有与林业和森林科学相关的科学研究的重点之一.由于许多人类活动或多或少与经济或者商业网络联系在一起,森林资源管理中所面临的一个主要挑战是如何平衡区域经济发展和生态环境保护.本章着重阐述在解决上述面临的主要挑战问题过程中,如何充分发挥数学和计算机模型作为强有力工具的作用.首先,介绍森林资源可持续管理中的广义概念模型框架,并对其中的主要结构作简要描述.然后,论述几种主要的经济学、管理学和生态学模型,并以森林火灾体系建模为例进行深入讨论.最后,简要探讨了森林资源可持续管理中模型的作用,并提出今后模型研发的一些建议。本章的目的包括两个方面:一是简单描述与森林可持续资源管理有关的各种模型,涉及模型从研究角度提高对问题的认识,到服务于政策制定所发挥的作用以及在管理实践中的具体应用;二是展示模型可以为不同层面上的科研以及辅助决策过程提供一个强有力的工具,而且模型框架的落实需要建模者与各有关领域的科学家和专家进行多学科广泛合作。
  • 摘要:论文基于长期的生态恢复研究与实践,对相关的主要植被演替理论及近期的一些研究进展进行综述.在系统研究南亚热带植被演替模式的基础上,应用马尔可夫模型进行量化的过程模拟.通过地带性植被演替的实例,验证了演替的生物与环境驱动力理论;提出了化感作为植物群落演替驱动力的新假说,通过对南亚热带的鼎湖山、中亚热带天目山和温带的长白山森林演替系列进行系统的研究,验证了该假说;认为演替是由生物、物理和化学三种驱动力共同推动演替的发展,发展了演替由种群竞争更替和环境变化适应驱动的国内外经典演替机制理论.文章还论证了化感作为演替驱动力理论在外来种入侵的生态防控上具有重大的理论与实践意义.
  • 摘要:森林覆盖全球陆地面积的31%左右,包括超过80%的陆生生物物种,在全球应对气候变化方面发挥着非常重要的作用.本文首先简要回顾了森林生物多样性定义与多维度特性,并重点介绍了森林植物多样性维持机制、森林植物多样性-生态系统功能关系及其机制、森林植物多样性对人为活动和气候变化的响应与适应等方面的研究进展及面临的挑战,在此基础上提出一个以减缓和适应气候变化为目标,综合考虑森林生物多样性保护和生态系统固碳功能的技术框架.根据我国的现状,提出了研究建议:①利用现有研究基础,构建森林生物多样性和生态系统碳储量/通量的空间分布格局;②充分利用独特的森林分布地理优势,深入研究森林生物多样性对气候变化的响应及适应,全面阐明森林生物多样性-生态系统功能关系及其机制;③加强森林碳汇计量体系的研究,为我国在国际谈判中继续争取更多的森林碳汇信用奠定基础;④争取多方经费支持,推动我国森林生物多样性及生态系统功能对气候变化的减缓与适应实践的全面发展和重大突破.
  • 摘要:作为陆地生态系统中最大的有机碳库,土壤有机碳储量的任何波动都会对大气中温室气体的含量带来巨大的反馈作用.土壤中各类生物的残体、器官,尤其是植物凋落物是土壤有机碳的主要来源,这部分碳进入土壤后,在土壤动物、微生物和腐生生物等一系列的转化和分解作用下,大部分以气体的形态返回到大气中,而少部分则转变为稳定性较高的腐殖质,或因为受到物理或化学的保护作用,从而得以在土壤中较长时间地保存.有机质来源的差异以及环境中生物因子和非生物因子间作用的复杂性,使得土壤中的有机碳形态呈现多样化,进而影响到有机碳的物理化学性质和周转时间.按照土壤有机碳分解的难易程度差异,可把土壤有机碳划分为易分解碳(labile carbon)和持久性碳(recalcitrant carbon);按照土壤有机碳与水分的亲和关系,可将其划分为亲水性碳(hydrophilic carbon)和疏水性碳(hydrophobic carbon);而按照受土壤矿物质成分的保护程度,又有轻组碳(light fraction carbon)和重组碳(heavy fraction carbon)之分.从化学组成角度看,土壤有机碳包含碳水化合物(carbohydrates)、多聚体(polymers)、羧酸(carboxylic acids)、芳香化合物(aromatic compounds)、氨基酸(amino acids)、胺(amines)等化合物类群.这种土壤有机碳组分的差异会进一步影响到土壤微生物的类群组分和活性.此外,土壤固碳过程还受到气候、植被类型、土地利用、土壤质地和结构及其土壤动物和微生物类群等因素的影响。总之,土壤有机碳成分十分复杂,其动态变化受到多种因素的综合影响,揭示土壤固碳过程和碳截获潜力是陆地生态系统碳循环研究中的一个重大挑战.
  • 摘要:当前,在人类面对气候变化、人口压力和资源缺乏等诸多挑战时,森林在涵养水源、调节气候和碳汇等方面所发挥的生态系统服务更显突出与重要.人类活动造成的气候变化(气温升高和降水变率增大等)对森林生态系统结构和功能具有深远影响,如何管理经营森林以减缓和适应气候变化的负面胁迫作用(病虫害、火灾、干旱、水灾以及土壤侵蚀等)是当前科学家和自然资源管理者最棘手的问题.本文在讨论国际上有关气候变化-森林-水资源相互作用研究的基础上,重点介绍作者主持研究开发的由常用气象和遥感数据驱动的生态水文模型——水资源供给胁迫模拟(water supply stress index,WaSSI)模型.WaSSI模型中的月尺度碳-水关系均提炼于国际FLUXNET通量观测网200多个站点的资料.该模型已用于估算美国大陆2100多个流域水量平衡,水资源胁迫,生态系统GEP与NEE,区域潜在生物多样性以及过去50年和未来100年在气候变化、人口和土地利用变化情形下的动态变化.该模型还应用于墨西哥、东非卢旺达、赞比亚以及坦桑尼亚等国评价森林植被提供清洁水资源的生态服务价值及权衡碳-水资源管理.
  • 摘要:生物入侵是人类活动的直接或间接后果,并被视为全球变化的重要组成部分.本文综述了全球变化的主要过程,包括大气中CO2浓度的增加、气候变化、氮富集、土地利用方式的改变、国际贸易和道路以及对外来入侵植物的可能影响.这些过程大都会增加外来入侵植物的多样性或多度,从而使入侵植物对入侵区造成更为严重的后果.所以,在未来的研究中应强调全球变化主要过程与外来植物入侵的相互作用及其后果。
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