蒙古枥红松动态及生物多样性主题信息标准的研究

（一）蒙古栎红松林动态的研究 本文综述了森林动态模型的基本概念和发展历史，把模型分为生长和演替模型两类，并比较了两类模型的特点和适用条件，详细论述了演替模型的基本原理，分析了早期和最新林窗模型的特点，给出了林窗模型的最新进展，指出森林动态模型的发展趋势为：①、为满足不同用户对模型的要求，模型应向综合总体方向发展;②、随着生理生态学的发展、试验仪器及分析方法的进步，和为了进一步认识森林动态变化的机理，建立树木生长机制过程模型成为另一个必然的发展方向。 随后综合分析了广泛应用于林窗模型中作为描述树高和直径关系的数学函数，通过理论分析和实际观测数据拟合及预测精度检验，表明理查德方程和单分子方程是森林动态林窗模型中描述树高和直径关系的最佳方程。 通过对蒙古栎红松林三个年龄阶段物种和结构动态实际观测数据分析表明，该类型森林的早期阶段以蒙古栎等阳性树种占优势，中期形成红松和阔叶树占优势的混交林，后期以红松占绝对优势。对该类型森林直径分布变化的研究得出：林分发育的早期，阔叶树中大径级木较多，针叶树中小径级木多;在林分发育的后期呈相反分布。用理论概率模型拟合直径分布表明，韦布尔概率分布模型是描述蒙古栎红松林直径分布的最合适函数。 在以上研究结果的基础上，以森林动态斑块理论为基础建立了蒙古栎红松林动态变化的林窗模型FOROAK，该模型包括对树木生长的生物学过程和影响树木生长的环境因子模拟两部分。运行模型用两种不同面积大小的样地分析森林动态，确定蒙古栎红松林林窗面积为0.05ha。以实际调查数据检验模型，证明所得模型能合理预测森林变化过程，在预测树种组成上精度很高。对裸地上森林的模拟表明蒙古栎红松林动态过程复杂，蒙古栎和白桦在林分发育开始占优势后期渐被红松取代。对现实原始林预测显示，森林未来300年变化稳定，红松株数和生物量变化很小。 最后，应用建立的林窗模型研究了同龄纯林林分密度动态，模拟了林分密度、断面积、生物量、叶面积指数和生产力150年的变化，用林分密度效应的3/2法则和产量恒定法则检验模拟结果表明，模拟的林分密度发展与理论预测相符合，通过本文的研究既检验了林窗动态模型又印证了林分密度效应理论。 （二）生物多样性主题信息标准的研究 中国是世界上生物多样性最丰富的国家之一，在多年的调查、研究和保护工作中，已积累了大量的数据资料，因此，被联合国环境规划署挑选参加“发展中国家生物多样性数据管理能力建设及信息系统网络化”项目，该项目的主要内容之一就是了解与生物多样性有关领域的主题信息标准。 主题信息标准部分讨论了生物多样性信息的收集、管理和转换标准，系统而全面地概述了生物多样性有关领域应用的数据分类系统、核心数据集以及与数据获得有关的术语、定义和数据模型，并讨论了各部门在研究和促进生物多样性信息标准化方面的成果和正在开展的工作。涉及的领域有自然和人工生境中的陆地植被、农业、林业、湿地、海岸和海洋，还有保护区、物种和对生物多样性有威胁的因子等专题。 文中讲述了与陆地植被分类有关的土地利用方式和土地覆盖分类等问题，并给出了国际国内应用广泛的植被分类系统。讨论了农业中与生物多样性有直接关系的分类系统，包括土地分类系统、土壤分类系统等。从森林生态系统和土地利用、林权和林政、森林资源调查、评价和监测、森林利用和经营实践、森林环境和可持续发展等几方面讨论了这些主题的概念、术语和数量划分标准。 讨论了湿地分类系统的发展，列举了国内外应用广泛的分类系统。论述了海岸和海洋生境及保护区的分类系统和标准，给出了数据定义和模型。列举了国内外广泛应用的物种命名标准和其发展过程。分遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次讨论了它们受威胁的特点和评价现状，最后分别不同的威胁因子，如：生境丧失和片断化、全球气候变化、酸雨、臭氧层破坏和有毒污染物讨论了它们对生物多样性的威胁特点和评价现状。

落叶栎树在中国的地理替代分布及其气候制约

栎属（Quercus L.）按落叶习性可自然分为落叶类型和常绿类型，我国落叶栎类共有20个种和9个变种。落叶栎是栎属中较为进化的一个类群，源于横断山区和云贵高原;除新疆外，全国各省都有落叶栎的天然分布，一些亲缘关系密切的树种之间呈现出较为明显的地理替代分布格局。本研究的目的在于：（1）应用BIOCLIM模型模拟预测落叶栎类植物的潜在分布区，分析其目前的分布格局以及下一步的发展趋势;（2）分析造成落叶栎树地理替代分布格局的主导气候因子，探讨气候因子对不同落叶栎树种地理分布格局的制约作用。 本文以16个在中国具有成片天然分布区的落叶栎树种（包括变种）为研究对象，利用已核对的标本数据以及13个栅格化环境变量图层（分辨率为1km×1km），按照分类（全国广布型、南方广布型、南方狭域型和北方狭域型）和不分类（全部16种）两种处理方式，通过BIOCLIM模型模拟得出了它们的潜在核心分布区和潜在边缘分布区。在运行模型之前，除必选的海拔高程图层外，采用了主成分分析（PCA）的方法从30个候选的气候变量图层中筛选出对相应落叶栎树种的地理分布格局有较大影响的12个图层作为输入图层。然后，本文通过比较两种处理所得模拟结果的ROC（Receiver Operator Characteristic）曲线下方面积AUC（Area Under the Curve），同时结合文献分析来推测不同落叶栎树种地理分布格局的稳定性及发展趋势。结果表明，在无人类活动干扰且种源传播不受阻碍的情况下，全国广布型和南方广布型落叶栎目前的分布格局在维持稳定的基础上有向周边地区扩展的趋势;南方狭域型和北方狭域型落叶栎的分布格局则基本保持稳定，短期内发生扩散的可能很小。 论文中计算了每个落叶栎树种所在分布范围的气候指标（共11个），以便进行下一步的研究。以蒙古栎（Q. mongolica）、辽东栎（Q. wutaishanica）与槲栎（Q. aliena）、锐齿槲栎（Q. aliena var. acuteserrata）、北京槲栎（Q. aliena var. pekingensis）这两组地理替代系列为研究对象，分别采用独立样本t检验和单因素方差分析的方法，分析了气候因子对其地理替代分布格局的主导作用。结果表明，冬季的低温、较高的气温年较差和大陆度是蒙古栎向东北替代辽东栎的主要原因;槲栎向北被北京槲栎和锐齿槲栎替代的主要原因是生长季高温和冬季高温对其分布的双重制约;除最暖月（7月）最高温外，北京槲栎的各项水热指标与另两种槲栎均存在极显著差异，对冬季低温和较大的年较差的适应可能是限制其向南分布的主要原因。 本研究最后部分的内容是对不同类型落叶栎分布区的气候参数进行的主成分分析。结果表明，生长季温度是制约落叶栎分布的最主要的气候因子;寒冷程度和冬季的低温则对其在大尺度范围的扩散有较大影响;另外，降水、年较差与大陆度对落叶栎的向北分布也起着重要的作用。

克隆整合对植物竞争力和群落结构的影响

某些克隆植物通过克隆整合能够很好的适应逆境或快速扩张。基于克隆整合，研究克隆植物的抗逆性、入侵性及其对群落结构的影响在很多方面值得深入。本文主要应用实验生态学的方法，分别在野外或温室以沙鞭、空心莲子草和羊柴为主要研究对象，研究克隆整合对处于逆境生长条件下克隆植物生长的影响;克隆整合对入侵植物竞争力和被入侵植物群落组成的影响;克隆整合对沙地群落结构和初级生产力的影响，探讨克隆植物对风蚀和水淹的适应机制、入侵克隆植物的入侵机制以及对群落组成和结构的影响机制。主要结论如下： 1. 沙鞭分株的叶片数目和生物量跟沙鞭根状茎的埋藏深度高度正相关，当根状茎被暴露在空气中时，上面所依附的分株要么死亡，要么长势很弱。每样方内沙鞭的分株数目、叶片数目和总生物量随风蚀强度的增加而降低。在对照和短期风蚀中，根状茎连接并不影响上述指标，但是在长期风蚀下，根状茎连接的作用会增强。根状茎连接能够减轻风蚀对沙鞭的负面影响，这很有可能是因为遭受风蚀胁迫的分株从那些没有遭受风蚀侵害的分株那里获得了水分和光合产物的资助。本研究首次证实了保持根状茎连接有助于提高干旱区植物抵御风蚀的能力。 2. 水淹会降低空心莲子草先端分株的生长;克隆整合显著增强了空心莲子草先端分株的生长和繁殖，但降低了基端分株的生长和繁殖。最终，克隆整合并不影响整体空心莲子草克隆片段的生长表现，这预示当空心莲子草从陆地生境向水生生境扩散时，克隆整合对其总体没有净收益。我们认为空心莲子草在由陆地扩张到水域时，可能拥有一种“双刃剑”机制：当处于水生生境中的先端分株得到处于陆生生境中的基端分株的资源支持时，先端分株能够增强自身生长;当因外界扰动导致二者间相连匍匐茎断裂后，陆生生境中的基端分株能够快速增强自身的匍匐茎和分株生长。这种机制可能使得空心莲子草很好的适应高度干扰或高度异质生境，从而增强了其入侵性。 3. 竞争显著降低了空心莲子草先端分株的光系统II中的最大量子产额(Fv/Fm)和生长（生物量、分株数目、叶片数目、总匍匐茎长度和总叶面积），但并不影响高羊茅的生物量。匍匐茎连接显著增强了空心莲子草先端分株的最大量子产额和生长。然而，这种连接效应在竞争时的作用要比非竞争时的作用小的多，而且匍匐茎连接并没有改变空心莲子草的相对邻体效应。与非竞争环境相反，在竞争条件下匍匐茎连接会降低空心莲子草对根系的生物量投资。克隆整合可能对提高空心莲子草的竞争力帮助不大，但是对其开拓空旷领地却非常重要。这些结果预示空心莲子草的入侵性可能和其克隆整合作用有密切关系。 4. 克隆整合显著增强了空心莲子草在群落中的扩张能力，但并没有提高其抑制整体群落物种的能力。相比低密度播种群落，生长在高密度播种群落中的空心莲子草长势明显要弱，高密度播种群落具有更强的抵御入侵的能力。在低密度播种群落中，相比切断群落内外空心莲子草相连匍匐茎，如果保持其连接，优势物种的地上生物量会降低而次优势物种的地上生物量会增加，进而群落的丰富度会得到提高。实验结果预示克隆整合能够增强入侵物种在建植群落中的扩张速度，并能够修饰其在群落结构上的影响，改变群落中单个物种的生长表现。 5. 克隆整合显著增强了羊柴在沙地植物群落中的分株数目，但并没有提高其地上生物量。羊柴分株数目的变化受不同处理因素的影响，在加氮的处理中分株数目为最大，切断处理中为最小。在群落主要组成物种中，克隆整合显著影响了烛台虫实的地上生物量，而其它主要物种的地上生物量则不受处理因素影响。克隆整合并没有影响沙地群落的物种多样性，但会显著影响沙地群落的初级生产力，尤其是添加氮肥以后。

Habitat degradation of Rhinopithecus bieti in Yunnan, China

Black-and-white snub-nosed monkeys (Rhinopithecus bieti) are endemic to the Trans-Himalayas in Northwest Yunnan and Southeast Tibet between the upper Yangtze and Mekong Rivers. Based on field surveys and previous reports, we identified the dark-coniferous forest, the mixed coniferous and broadleaf forest, and oak patches as suitable habitats (SH) for the monkeys. Summer grazing lands (SGL), which were made by local people cutting and burning the dark-coniferous forest at the high altitude belt, replaced SH. To have a general view of the status of the SH in Yunnan, we estimated the areas of SH and SGL from satellite images in 1997, and compared with areas estimated from aerial photo-based maps (ca. 1958). The work resulted in: 1) the area of SH was 4,169 km(2) in 1997; 2) SGL was 1,923 km(2); 3) during the past 40 years, the area of SH decreased by 31% (1,887 km(2)), and SGL increased by 204% (1,291 km(2)); and 4) the mean size of forest patches decreased from 15.6 to 5.4 km(2). In addition, the area of SGL is positively correlated to local human population (R-2 greater than or equal to0.53), implying that the reduction and fragmentation of habitat for Rhinopithecus bieti is a result of population growth of humans, who mostly employ traditional modes of production. Only 11 monkey groups remained in the changing habitat. Considering that forests at lower elevation were also encroached upon by farmlands in a similar way, the forest ecosystem is highly threatened. The destruction will continue unless there is a change in the mode of production in the region.

The status and causes of alien species invasion in China

Data of classification, origin, pathway and environmental impacts of invasive alien micro-organisms, invertebrates, amphibians and reptiles, fish, birds, mammals, weeds, trees, and marine organisms in terrestrial, aquatic and marine ecosystems of China, were analyzed, based on literature retrieval, field survey and consultation. Some 283 invasive alien species were recorded in China, including 19 invasive alien micro-organisms, 18 aquatic plants, 170 terrestrial plants, 25 aquatic invertebrates, 33 terrestrial invertebrates, 3 amphibians and reptiles, 10 fish, and 5 mammals. Of the invasive alien species, 55.1% originated from North and South America, 21.7% from Europe, 9.9% from Asia, 8.1% from Africa and 0.6% from Oceania. Many institutions and individuals in China lack adequate knowledge of ecological and environmental consequences caused by invasive alien species, with some ignorance of the dangerous invasion in the introduction of alien species. For instance, 50.0% of invasive alien plants were intentionally introduced as pasture, feedingstuff, ornamental plants, textile plants, medicinal plants, vegetables, or lawn plants, 25% of alien invasive animals were intentionally introduced for cultivation, ornament, or biological control, In addition, more efforts are being made in the introduction of alien species, and little attention is paid on the management of introduced alien species, which may cause their escape into natural environment and potential threats to the environment. There were also gaps in quarantine system in China. All microorganisms were unintentionally introduced, through timber, seedling, flowerpot, or soil; 76.3% of alien invasive animals invaded through commodity or transportation facility because of the failure of quarantine. Therefore, quarantine measures should be strictly implemented; and meanwhile the intentional introduction of alien species should be strictly managed and a system of risk assessment should be implemented.