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第八届现代生态学讲座暨第六届国际青年生态学者论坛

第八届现代生态学讲座暨第六届国际青年生态学者论坛

  • 召开年：2015
  • 召开地：天津
  • 出版时间： 2015-06-11

主办单位：中国生态学学会

会议文集：第八届现代生态学讲座暨第六届国际青年生态学者论坛论文集

会议论文

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  • 摘要：在《物种起源》里,达尔文提出了两个截然相反的外来种归化假说.一方面,达尔文认为近缘种之间竞争激烈,因此土著种会抑制外来近缘种的归化,该假说被称为"达尔文归化假说";另一方面,达尔文认为近缘种占据相似的生境,因此土著种占据的生境更适合外来近缘种的入侵,该假说被称为"预适应假说".这两个看似矛盾的假说综合在一起被称为"达尔文归化谜团".随着生物入侵的日益加剧和系统发育群落生态学的迅速发展,达尔文归化谜团已经成为群落生态学和入侵生物学研究的热点问题.本文尝试就该谜团的概念框架、研究进展、存在的问题和发展方向进行简要的梳理.尽管目前的研究结果莫衷一是,但笔者认为对该谜团的深入研究需要充分考虑空间尺度、测度指标、入侵阶段、功能属性和现代物种共存理论等诸多方面,而对该谜团内在生态学过程的揭示将为生物入侵的预测、监控和治理提供重要的理论指导.
  • 摘要：外来种入侵是当今全球变化的主要特征之一,其对生态系统安全和社会经济发展产生了严重的危害.长期以来,生物入侵的研究焦点集中在引入、建群及扩散阶段的机制探索,而对于生态影响评估的量化研究则相对滞后.生态影响研究缺少系统的理论框架是造成这种现象的主要原因之一.近年,入侵生态学家对这些问题进行了更深入的思考,提出了一些有用的定义和概念框架,大大丰富了人们对于外来种生态影响的认识和理解.同时,涉及管理及应用的外来种入侵风险分析(分析外来种引入、建群、扩散和影响各阶段的风险,以评估其形成入侵的能力)也在定量分析及模型预测方面取得了较快发展.本文首先对生态影响的定义、测度方法、影响机制等基础研究问题进行综述,而后对风险评估的理论框架和分析方法进行综合分析,以期促进我国外来种生态影响的科学研究和入侵风险的实践评估.
  • 摘要：土壤是陆地生态系统中非生物有机碳的主要贮存场所,其库容量的大小及波动对全球气候变化有着重要的反馈作用.然而,由于土壤环境的复杂性和研究方法的限制,陆地生态系统碳循环模型普遍存在缺乏对土壤有机碳库动态的准确量化和对土壤有机碳周转过程的精准模拟等技术问题,导致对全球碳循环模拟结果的不确定性.随着研究的逐步深入和研究技术的不断改进,对土壤有机碳周转过程、机理和调控因素的认识逐渐变得更为清晰,新的现象和内在饱和机制解释在近几年的一些文献中陆续被报道.围绕森林土壤固碳问题,对森林土壤有机碳代谢途径及其主要影响因素的一些研究进展做概要介绍,并结合目前全球变化碳循环研究的发展趋势,简要展望了森林土壤碳循环研究的前景和需求.
  • 摘要：碳(C)、氮(N)、磷(P)是生态系统中各组分(包括生产者、消费者、分解者及其环境)的重要组成元素.这些化学元素在生物体内的耦合关系是维持它们最优生长和繁殖的必要条件.同时,这种化学平衡关系也对全球生物地球化学循环具有重要意义.近几百年来,人类社会的快速发展已使得地球上各生态系统发生了剧烈的环境变化.这种快速的全球变化可能会改变生态系统各组分的C∶N∶P耦合关系,进而产生反馈作用,最终影响生态系统的结构(如物种组成)和功能(如生产力).因此,生态系统不同组分中C∶N∶P值的动态变化成为了当前全球变化研究中关注的焦点问题.然而,目前学术界对这一问题的认识主要来自控制实验,缺乏野外大尺度观测证据.鉴于此,本章首先简要回顾了生态化学计量学的定义、发展历史及其重要性,随后综述了控制实验中全球变化因子对化学计量关系的影响,并提出基于野外观测方法研究区域尺度生态化学计量关系变化的重要性,随后进一步以湖泊生态系统和草地生态系统为例,介绍了两个基于野外观测方法研究生态化学计量关系变化的案例,并在此基础上提出未来生态化学计量关系的研究方向,以期对相关学者有所帮助.
  • 摘要：草地生态系统服务是连接草地生物多样性、生态系统功能和人类福祉研究的重要桥梁,并已成为草地系统管理和草地可持续发展的一个核心理念.然而,人们尚缺乏对草地生态系统服务的深入和全面理解.因此,本章旨在综述国内外相关文献,总结草地关键生态系统服务的内容、测量方法和主要进展,探讨当前研究面临的问题和挑战,进而提出未来草地生态系统服务研究的发展方向.草地生态系统服务主要包括三类:供给服务(如食物供给、淡水供给、燃料供给、基因和药物资源等),调节服务(如大气质量调节、气候调节、碳固存、侵蚀控制、水分调节和传粉等)和文化服务(如休憩和旅游、教育和科研以及文化传承等).草地生态系统服务研究往往使用统计数据、遥感数据、地面调查和野外实验等数据,其测算方法主要包括各种统计和模型模拟方法.笔者的综述表明,草地生态系统服务研究尚存在诸多不足,需要进一步深化生态系统服务的生态学内涵,提倡多尺度测量技术和分析方法,明确草地生态系统服务变化的驱动机制,进而准确理解草地生态系统服务在类型以及时空诸方面的权衡和协同关系.
  • 摘要：在放牧的草地生态系统中,昆虫和大型食草动物是重要的组成部分,且对草地生物多样性起着关键的驱动作用.当前,关于大型食草动物放牧对草地昆虫多样性影响研究较多,本章结合已有的相关研究,以及本研究组近些年的实验工作,获得草地昆虫多样性对大型食草动物放牧响应的重要认识:在草地生态系统中,大型食草动物放牧对昆虫多样性的作用效应不一致,或正向、或负向、或无影响,这可能是由于生境条件、放牧强度、放牧时间以及植被类型等因素导致的;同时,放牧可通过三条途径影响昆虫多样性,即①大型食草动物采食、践踏和粪便对昆虫多样性的直接作用,②放牧通过改变植物群落组成(物种多样性、功能类型和质量等)对昆虫多样性的间接作用,③放牧通过影响植被结构(高度、植被异质性等)间接改变昆虫多样性.无论任一途径,大型食草动物都是通过影响昆虫的生境、资源可利用性及其捕食者进而作用于昆虫多样性.今后这一研究方向的发展趋向是:大型食草动物放牧对昆虫多样性影响的各种因素的相对贡献率;大型食草动物对昆虫多样性影响的尺度及生态背景依赖性;以及在放牧条件下,整合食物网、生态系统营养级效应(上行效应或下行效应)对昆虫多样性的作用问题.
  • 摘要：在全球变化的背景下,生物多样性急剧丧失,并严重影响到生态系统的各种功能.20多年来,对生物多样性与生态系统功能(biodiversity and ecosystem functioning,BEF)关系的研究大量开展,这些研究大多关注传统的物种多样性指标与一种或少数几种生态系统功能之间的关系;但随着研究的不断深入,人们发现新的多样性量化方法(功能多样性,functional diversity)和对多种生态系统功能的综合评价(多功能性,multifunctionality)对BEF的研究更为合适.功能多样性跨越物种的水平,强调物种间不同功能性状与生态系统功能的更直接与更密切的联系,功能性状的量化不仅能直观体现物种间资源利用策略的差异,有助于理解种间关系;也能通过性状在群落中的值和范围以及分布格局体现群落整体的性质和营养与演替状态.多功能性更强调生态系统功能的整体性,不能单独割裂出每一个生态系统功能与过程来评价生物多样性的作用效果,因为一个物种可能在一个生态系统功能中起作用,同时也在另一些生态系统功能中起作用,一个物种的这种"兼职"作用及多个物种"兼职"身份的耦合作用对生态系统功能的影响都是不容忽视的.功能多样性和多功能性的概念与研究方法让人们从新的视角和思路思考生物多样性与生态系统功能的关系,以整体的眼光看待生态系统各个功能,以更为具体的切入点来研究物种对生态系统功能的作用途径与机制,为退化生态系统的恢复重建、促使重建的生态系统保持结构和功能的完整与稳定提供科学参考.
  • 摘要：城市化同时导致栖息地的丧失和破碎化,从而影响生物多样性和生态系统过程.因此,理解城市化进程中栖息地丧失与破碎化之间的关系对于评价城市化的生态和环境影响至关重要.本章的研究目的是揭示城市化进程中栖息地丧失与破碎化的关系,并将其与森林砍伐过程中两者关系进行比较.基于1800-2000年全球16个城市的土地利用数据,采用景观指数量化栖息地的破碎化程度,利用回归分析量化了栖息地丧失和破碎化之间的关系.结果显示,在城市化进程中栖息地丧失与破碎化表现出多种关系:线型、指数型和对数型的单调关系,即随着栖息地减少,栖息地破碎化程度持续增加.与森林砍伐过程中所发现的20种关系进行对比,发现7种关系同时存在于城市化进程和森林砍伐过程中,13种关系仅存在于森林砍伐过程中,还有分别基于边缘密度和景观形状指数得到的2种新的关系仅存在于城市化进程中.此外,发现由于城市景观具有高度的异质性,时空替代方法在量化城市化进程中栖息地丧失与破碎化之间的关系时误差很大,容易导致错误结论.本研究有益于进一步深化城市景观生态学,并为评价城市化的生态效应提供新的科学依据.
  • 摘要：天津地处渤海西岸,素有"九河下梢"之称.第四纪以来,天津地区大约经历了三次大的海进海退过程,造就了其地势低平和河道纵横、洼塘淀密布的水体系统.海退事件后,三次大的黄河北流是对天津水体系统改造最大的地理事件.元、明、清时代,天津河流漕运和港口海运十分发达,有"津沽泽国"、"水都风貌"之誉.20世纪初期,天津仍然保留了海退成陆之后的大部分沼泽洼淀,水面面积达5000km2.新中国成立后,海河流域进行了大规模水利改造,加之20世纪60-70年代以后的气候变化影响,天津逐渐由水患之地演变成缺水之地,水环境与水生态发生巨大变化.未来,天津面临海水入侵、水生态退化、湿地萎缩、水环境污染和水资源短缺等众多问题,需要进行系统研究和科学规划保护.
  • 摘要：植物与昆虫间的相互作用对生态系统的稳定性具有决定性影响,但是许多由昆虫与专一宿主植物构成的生态系统的结构与特征目前仍不明确.榕-传粉小蜂互利共生体系具有高度的专一性,已成为研究共生双方相互适应、协同进化的理想体系.然而,除传粉小蜂外,榕属植物隐头花序(俗称"榕果")还被众多植食性与拟寄生性非传粉小蜂利用.因此,形成一个由榕果、植食性小蜂与拟寄生性小蜂构成的三营养级生态系统,并经由食物网进行生态系统中的上行与下行调控.拟寄生性小蜂通过捕食弱化植食性小蜂的种间竞争,从而间接保障榕属植物的有性繁殖;而榕则通过惩罚机制维持自身有性繁殖力并控制宿主多度,减弱小蜂种间竞争,维持系统稳定.此外,小蜂生态位分化也是维持榕果内生态系统稳定的重要机制.榕与小蜂的某些生活史特征(如远距离扩散)能增加局域有效种群大小,降低共灭绝风险.总体上,非传粉小蜂的宿主专一性弱于传粉小蜂,与宿主间往往不存在紧密的协同进化关系.榕果内生态系统具有封闭程度高、物种组成丰富等特点,为在群落水平上研究进化提供了理想的体系,同时研究小蜂食物网结构也可为珍稀榕属植物保护以及入侵榕的防控提供重要参考.
  • 摘要：森林生态系统是陆地生态系统的主体,在全球碳循环过程中发挥着重要作用.通过造林和人工林的多目标适应性经营增强碳固存功能,有助于减缓全球变暖.从1990年到2015年,全球人工林面积从1.7亿hm2增加到2.8亿hm2,占世界森林总面积的比例由4.06％增至6.95％.世界人工林资源主要分布于亚洲,温带地区人工林面积最大.人工林通过植物光合固定和土壤有机碳储存等途径增强其碳汇功能.人工林土壤碳储量与有机碳稳定性有关,并受多因素影响.其中,人工林的经营管理是影响其碳平衡的重要因素.树种选择、营造方式、经营模式等影响人工林土壤碳储量与土壤碳的稳定性.然而,气候变化影响又使得人工林的土壤碳固存具有不确定性.在适应气候变化的人工林经营中,应采取合理的人工林经营与管理措施,实现多功能森林经营.
  • 摘要：激发效应是指外源底物添加后土壤原有有机质矿化的变化,其影响因素与产生机制已成为土壤碳循环研究的重要内容.本章结合笔者近几年的研究成果,对激发效应的碳稳定同位素技术、产生机制以及影响因素(如底物添加量、底物质量、土壤水分、土壤养分)分别进行了介绍,并指出了目前激发效应研究中存在的问题以及未来该领域的研究方向.
  • 摘要：我国是草地资源大国,其中以北方温带草原和青藏高原高寒草地分布面积最为广泛.草地生态系统在支撑畜牧业发展、碳循环、水循环及气候调节等方面发挥着重要作用.由于草地易受人类活动干扰和气候变化影响,已引起科学家和各国政府的高度重视,然而生物多样性对环境变化的响应及其机制存在很大的不确定性.生态化学计量学利用生态过程中C、N、P等化学元素间的平衡关系,研究多种元素在生态系统中的循环和耦合关系,为全面解释植物物种多样性的变化提供了一个全新的方法,有助于研究生态系统运行机制,已是草原生态系统研究的重要内容之一.本章对我国草地生态系统植被-土壤C、N、P生态化学计量特征及其对植物群落物种组成和多样性的影响进行了综述,并指出了未来研究的重点,以期为我国草地生态系统多样性和生态化学计量研究提供参考.
  • 摘要：气候和土地利用变化互作影响生态系统的结构和功能.区分气候变化与人为活动对生态系统的作用,是认识生态系统动态机制、制定全球变化下生态系统适应性管理的基础.在简要介绍生态系统过程模型基本特征的基础上,以新西兰草地生态系统长期观测资料为依据,通过生态系统情景模拟,解析温带草地生态系统在干旱和灌溉条件下生产力趋势分异的驱动力,量化气候和人为管理因子对草地动态的作用.结果显示,干旱草地生产力的显著提升,较小部分可归因于气候(12％)和大气CO2浓度(11％)的变化,其主因(77％)是长期持续放牧和施肥管理带来草地土壤有机质的改善.灌溉草地植物生产力没有显著提升,其原因一是土壤有机质增加和豆科牧草比例下降导致的土壤供氮能力变化相互抵消,二是大气CO2浓度升高对草地生产力的促进(21％)和气候变化对生产力负效应(-15％)相互抵消.草地利用和管理带来的土壤有机质变化的作用远大于气候变化.长期观测数据和生态系统过程模型耦合对生态系统动态驱动力的解析,是认识生态系统动态机制的有效方法,其结果有助于生态系统适应性管理体系的设计.
  • 摘要：内生真菌是指在其整个生活史或生活史的某一段时期生活在活的植物的地上部组织,而对宿主不引起明显病害症状的一类真菌.内生真菌对高羊茅和黑麦草等栽培禾草的有益作用已被大量的研究所证实,表现在内生真菌不仅可以促进宿主植物的生长,而且能够增强宿主植物对生物干扰和非生物胁迫的抗性.近年来的研究表明,内生真菌不仅存在于人工禾草中,在天然禾草中也有广泛分布,只是内生真菌对天然禾草的影响存在明显的不确定性,从互利共生、中性至寄生均有报道.本章结合已有的文献及本实验室的研究结果,从禾草内生真菌Epichlo(e)属的分布、传播特性和多样性三个方面进行综述,以助于更好地理解和解释内生真菌对禾草宿主作用的复杂性.首先,内生真菌并不局限于宿主植物地上部分的组织内,有些种类能够在宿主的部分或全部生殖枝上产生一种致密的菌丝子实体结构,还有些种类可以在宿主表面形成菌丝网并形成繁殖结构;其次,内生真菌的传播方式不仅有依靠种子进行的垂直传播和借助有性子囊孢子进行的水平传播,而且无性的分生孢子也具有水平传播的潜力;再次,与人工禾草相比,天然禾草中的内生真菌具有较高的多样性,这种多样性不仅表现在物种水平上,而且表现在相同种类内生真菌的繁殖和传播方式也会因宿主植物种类、共生体生存环境等的不同而发生变化.未来对于共生体双方的遗传背景及其与环境相互作用的更深入研究将有助于对禾草内生真菌共生关系本质的理解与认识.
  • 摘要：生物多样性的改变必然会影响一系列的生态系统功能.面对生物多样性的空前丧失,评定生物多样性丧失的后果显得尤其紧迫,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10年该领域研究的重点.本章在回顾了生物多样性与生态系统功能关系研究历史的基础上,重点阐述了功能多样性的定义,并突出介绍了功能多样性与生态系统功能关系研究中的五个重要论题,最后就未来需要进一步深入开展的研究进行了展望.
  • 摘要：城市生态环境问题的产生,都直接或间接地与城市下垫面改变和景观格局演变密切相关.深入研究城市景观格局的特征和变化,是揭示景观格局与生态过程和功能相互作用的基础,也是深入了解、解决各类城市生态环境问题的前提和关键.本章回顾了城市景观格局与动态定量研究方面的相关研究,重点从城市扩张过程中城市景观格局特征与演变,和城市内部精细尺度上景观格局特征及动态变化两个方面,分析总结其研究内容、数据与方法等的国内外研究现状.进一步对城市景观格局与动态研究中存在的问题和挑战进行剖析,认为:①现有的城市扩张研究侧重单个城市本身景观格局的变化,较少关注区域尺度城市与城市之间的相互关系;②城市内部精细尺度上景观格局及动态的定量化研究较少;③城市地表物理特征定量描述较多,缺乏对城市这一社会-经济-自然复合生态系统景观镶嵌体的刻画.本章最后对今后的研究进行了展望,认为在未来的分析与研究中,需要综合多学科理论与方法,发展基于多尺度和多维度的定量方法,精确、客观、高效地表征城市生态系统景观格局与变化,为生态环境效应研究提供科学支撑.
  • 摘要：预景分析是研究城市动态和模拟城市未来的有效工具.将可持续性指标应用于预景分析,有助于分析城市可持续发展的难点,判断预景方案的可持续性,进而明确城市的发展方向.本研究选取国际上常用的可持续性指标(真实发展指标、生态足迹、环境绩效指数、城市发展指数、人类发展指数、基尼系数和城乡收入比)评价了自改革开放以来上海的城市发展状况.评价结果表明,环境污染、生态退化和社会欠公平是上海可持续发展中亟待解决的重要问题.在比较了"上海市城市总体规划(2016-2040)"的五个预景方案——市场驱动、政策改革、堡垒世界、多元平等和新的可持续性模式——及其特征后,通过上述可持续性指标对各个方案进行评价,结果显示第五个方案"新的可持续性模式"与可持续发展原理最为一致.对比该方案与2040年上海总体规划指导意见,建议上海在总体规划中重视土地循环利用、中下阶层市民的住房与生活质量.
  • 摘要：近年来,生态产业作为生态经济学研究的热点之一,从理论和实践上不断丰富和完善,为推动我国发展循环经济和节能减排、构建资源节约型和环境友好型社会发挥着越来越重要的作用,为了更好地促进生态产业理论和实践的发展,有必要对当前生态产业理论及实践研究进行回顾和总结.本章以生态产业及生态产业链为主线,探讨了生态产业的概念、分类、特征、发展历程,生态产业链类别、理论基础和生态产业化的技术支撑;最后以产业技术支撑为背景,阐述了未来我国生态产业的发展潜力,为促进我国生态产业发展奠定科学基础,旨在为我国生态产业的发展提供一定的指导作用.

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