Estradas e conectividade na Mata Atlântica: identificando áreas prioritárias para aplicação de medidas de mitigação

As rodovias podem representar um importante fator na fragmentação de habitat para espécies silvestres adaptadas a habitats de alta complexidade estrutural, como as florestas tropicais. As estradas reduzem a conectividade da paisagem e a capacidade da população regional em habitar todas as áreas adequadas e estes efeitos são mais significativos nas espécies que evitam a estrada, que são, muitas vezes, espécies de interior de florestas. A magnitude dos efeitos de barreira dependerá do comportamento e mobilidade destas espécies. Quando as estradas representam ralos (sink) ou barreiras para as populações, devido, respectivamente, aos atropelamentos ou à repulsa, medidas mitigadoras são indicadas para aumentar a conectividade entre as manchas de habitat separadas por essas estradas. A qualidade do habitat é um fator que deve ser considerado, mesmo com baixas frequências de atropelamentos nesses locais. O objetivo desse estudo foi propor dois métodos de seleção de áreas prioritárias para implantação de medidas mitigadoras dos efeitos das estradas sobre espécies de vertebrados florestais: Seleção Hierárquica Multivariada e Seleção Bivariada. A área de estudo foi o bioma Mata Atlântica, sendo recortado em paisagens hexagonais em três escalas diferentes (10.000, 1.000 e 100 km), usando a extensão Repeating Shapes no programa ArcGIS 9.3. Em cada hexágono foram calculados: área de floresta e de Unidade de Conservação, densidade de estradas e de hidrografia. Apenas os hexágonos cobertos por no mínimo 45% pela Mata Atlântica, com mais de 50% de cobertura florestal e mais de 1% de Unidades de Conservação foram incluídos nas análises. Após esta seleção, no método Seleção Hierárquica Multivariada, foi feita uma análise de componentes principais (PCA) com as quatro variáveis medidas, para cada escala separadamente. Os hexágonos foram então ordenados segundo o posicionamento deles no 1 Eixo da PCA de forma hierárquica e da maior para menor escala de hexágonos. Para área de estudo o método de Seleção Bivariada foi construído um gráfico de pontos, para cada escala de hexágono, com as variáveis cobertura florestal e rios. Foram selecionados os hexágonos que estavam localizados no quadrante do gráfico que representasse maior densidade de rios e maior porcentagem de cobertura florestal. Posteriormente foi feita uma simulação para avaliar se os métodos eram capazes de recuperar escores tão alto quanto a ordenação seguindo apenas o posicionamento dos hexágonos no Eixo 1 da PCA, sem uma análise hierárquica. O método de Seleção Hierárquica Multivariada foi mais eficiente para escolha de áreas prioritárias do que a Seleção Bivariada tanto para a escala intermediária (1.000 km) quanto para a menor escala (100 km). Os cinco hexágonos de 100 km mais prioritários estão localizados em São Paulo e Paraná, abrangendo quatro UCs (PARES de Jacupiranga, APA de Guaraqueçaba, APA Cananéia- Jacuípe e PARES da Ilha do Cardoso). Devido à simplicidade e fácil aplicabilidade do método, acredita-se que este pode ser uma opção interessante para escolha de áreas prioritárias para implantação de medidas mitigadoras dos efeitos de estradas

Diversidade de morcegos (Mammalia, Chiroptera) em um mosaico de paisagens na Reserva Ecológica de Guapiaçu, RJ, Sudeste do Brasil

A Mata Atlântica brasileira é um dos biomas mais ameaçados do planeta e abriga uma das maiores biodiversidades conhecidas dentre os ecossistemas terrestres. Este bioma apresenta uma mastofauna diversificada e em algumas áreas as taxocenoses de morcegos podem representar mais da metade de toda a riqueza local de mamíferos. Diante da variedade de hábitos alimentares, suas interações ecológicas e abundância na Mata Atlântica fluminense, a análise da comunidade de morcegos torna-se crucial para subsidiar planos de manejo. Apesar do Rio de Janeiro ser um dos estados mais bem amostrados para morcegos, muitos locais ainda não foram amostrados satisfatoriamente e ainda sabemos pouco sobre a dinâmica das comunidades de morcegos em paisagens fragmentadas. De maio de 2011 a julho de 2014, realizamos 72 noites de amostragens em seis diferentes usos de solo numa paisagem fragmentada na Reserva Ecológica de Guapiaçu, município de Cachoeiras de Macacu, região metropolitana do estado do Rio de Janeiro, Sudeste do Brasil. Utilizamos 10 redes de neblina de 9 x 3m, abertas durante toda a noite (média de 12 horas por noite), totalizando um esforço de captura de 233280 m.h. Esta dissertação está dividida em dois capítulos. No primeiro, baseando-se nos dados obtidos e na literatura, sugerimos algumas diretrizes para o desenho amostral de inventários de morcegos, apresentando a importância de cada diretriz para maximizar o sucesso na amostragem de morcegos na Mata Atlântica do Sudeste do Brasil. No segundo capítulo, investigamos as diferenças na riqueza de espécies, abundância e guildas tróficas entre os seis usos de solo amostrados e discuto a distribuição das espécies entre elas. Nós capturamos 1821 morcegos distribuídos em três famílias: Phyllostomidae (25 espécies), Molossidae (3 espécies) e Vespertilionidae (6 espécies). Outras duas espécies de duas famílias, Noctilionidae e Thyropteridae, foram registradas por observações diretas (sem capturas), totalizando 36 espécies de morcegos para a Reserva Ecológica de Guapiaçu. Os morcegos frugívoros representaram 82,7% das capturas. As maiores riquezas de espécies foram registradas na área antropizada (22 espécies) e borda de floresta contínua (21 espécies) enquanto as menores foram na floresta contínua (13 espécies) e no fragmento pequeno (10 espécies). A mesma tendência foi encontrada para as guildas tróficas. Sete guildas foram registradas na área antropizada e na borda de floresta, enquanto apenas cinco na floresta contínua e três no fragmento pequeno. O escalonamento multidimensional não-métrico (NMDS) e análise de Cluster, ambos com a dissimilaridade de Bray-Curtis, mostraram a separação dos usos de solo em grupos distintos dependendo do grau de alteração dos mesmos.

Produção de plantas e metabólitos de Cleome dendroides Schult. & Schult. f. (Cleomaceae) utilizando diferentes sistemas de cultivo in vitro

Cleome dendroides é uma espécie endêmica da Mata Atlântica dos estados do Rio de Janeiro e Espírito Santo, bioma alterado por intensa atividade antrópica, o que constitui uma ameaça à preservação de suas populações. Não existem estudos dos pontos de vista fisiológico, biotecnológico, fitoquímico ou farmacológico sobre a espécie. Considerando-se o perfil fitoquímico e o potencial medicinal do gênero, torna-se relevante definirem-se protocolos para a produção de plantas e metabólitos de C. dendroides utilizando diferentes sistemas de cultivo in vitro. No presente trabalho, foram realizados estudos sobre a germinação in vivo da espécie, avaliando-se a influência do substrato, temperatura e luz. Não se observou qualquer tipo de dormência, sendo as temperaturas de 20, 25 e 20-30C, em areia ou vermiculita, apropriadas para a germinação in vivo. Definiu-se também uma metodologia eficiente de germinação sob condições in vitro, e as plântulas obtidas foram utilizadas como fonte de explantes para os estudos de propagação in vitro. A resposta morfogênica foi avaliada considerando-se a origem e tipo do explante, tipos e concentrações de reguladores de crescimento e número de subculturas. A metodologia empregada mostrou-se eficiente para a produção de brotos e manutenção de estoques de plantas in vitro que serviram como fonte de explantes. A melhor condição para a propagação in vitro foi definida em meio solidificado contendo BA, independentemente do tipo de explante e da origem. Os brotos obtidos foram alongados, enraizados e aclimatizados. Também foi estabelecida a cultura de raízes e a regeneração de brotos a partir destas culturas. Avaliou-se o efeito da origem do explante, assim como dos tipos e concentrações de fitorreguladores sobre a proliferação de raízes e a regeneração de brotos. O fitorregulador AIB propiciou maior multiplicação das raízes, enquanto BA mostrou-se eficiente na regeneração de brotos a partir das raízes recém-formadas. Foi estabelecido ainda um protocolo de cultura de calos e de suspensões celulares. Avaliou-se o efeito da origem e do tipo de explante, dos tipos e das concentrações de fitorreguladores sobre a calogênese. A combinação de PIC com KIN foi a mais eficiente para a indução de calos em explantes de plântulas obtidas a partir de germinação in vitro, produzindo calos que foram mantidos por pelo menos dois anos. As suspensões celulares também foram estabelecidas em meio contendo PIC + KIN, mantendo uma produção de biomassa de cerca de cinco vezes o peso fresco inicial por três sucessivas subculturas. Análises histoquímicas e fitoquímicas revelaram a presença de alcaloides nos calos e nas suspensões celulares. Foram realizadas análises fitoquímicas de plantas de campo, plantas aclimatizadas, plantas mantidas em estoque in vitro e culturas de raízes, as quais indicaram a presença de derivados de glicosinolatos. Os resultados demonstraram a viabilidade de produção de material vegetal de C. dendroides por meio de métodos biotecnológicos e a produção in vitro de metabólitos de importância medicinal

中国东北温带样带区域和景观尺度生态模型的研究

样带是沿全球变化某一驱动因素的主要梯度而设置的由一系列研究站点构成的区域，被认为是研究全球变化与陆地生态系统关系的最有效的途径。而模型研究是全球变化研究中不可或缺的手段。本文即采用模型研究方法研究中国东北温带样带(NECT)区域，试图揭示温带生态系统对于全球变化（尤其是降水）的反应机制。 中国东北温带样带（NECT)位于42°N - 46°N，108°E - 132°E，长约二千多公里，是最早被列入GCTE的四条样带之一，从东到西有明显的湿度梯度，被认为是温带区域研究水分梯度的代表性样带。本文研究主要集中在： 1．NECT中环境数据库的建立,本文采用EIS作为数据管理系统。由于EIS管理空间数据的特点是根据确定的地理坐标来提供空间定位，因而每一环境因子的属性值分布都有确定的地理坐标与其对应，特别适合于样带这种研究区域较大，同时又要求有精确空间定位的区域。NECT环境数据库包括地形、气候、植被、土壤、土地利用、水文、孢粉数据及社会经济等分库、本数据库力图提供各环境因子的各种属性值而代替仅仅提供类型值。 2．NECT中PFTs的划分PFTs的划分被认为是建立DGVM的前提。本文认为PFTs的划分是模型研究中一个尺度上升过程的结果，不同的尺度，不同的研究目标导致不同的PFTs的划分。在NECT区域中，考虑植被对全球变化中降水因子的不同反映机制，采用生活型、高度、耐旱特性、叶子大小、叶子季相、主根深度和木质化程度等指标根据- TWINSPAN和FCLUS进行划分，得到以下9种NECT区域中植被功能类型：常绿针叶树种、落叶针叶树种、落叶阔叶树种、落叶小叶灌木、落叶小叶半灌木、落叶强旱生半灌木、多年生中旱生草本、适应旱生环境的多年生草本和多年生强旱生草本。对NECT区域中PFTs的DCA分析表明降水是控制PFTs在NECT区域中分布的主要环境因子。在代表景观层次的长白山PFTs的划分中，则采用树种有记载的最大寿命、最大胸径、最大树高、各树种生长参数、树种自然分布区内>5℃的有效积温的最小值和最大值、耐阴、耐旱、喜肥特性、树种的扩散更新，就地下种更新和萌条更新能力参数及叶子大小和类型等指标采用上述软件得到的以下PFTs:即不耐荫阔叶树种、耐荫阔叶树种、耐荫针叶树种和不耐荫的阳生针叶树种。 3.NECT中BCM模型的建立和预测 本文认为土壤水是决定SPC系统水分状况的直接指标。而均衡土壤水分剖面代表了土壤水的多年平均状态，因而本文以Watershed模型为基础，模拟NECT区域中任意一点的均衡土壤水分剖面（精度为每经纬网格32×48个点）;然后根据这个均衡水分剖面用计算LAI子模型确定该水分剖面所能支持的LAI;进而根据这个LAI由Biome等模型划分出Biome在NECT中的分布。全球变化的结果将改变区域中任意一点的土壤水分状况，从而影响植被的LAI，进而导致Biome的改变。本模型成功的模拟了LAI和Biome在NECT区域中的分布，利用85-90生长季每月平均的NDVI作相关检验表明除5月份以外，相关系数都>0.7，而5月份也达到0,6457，都达到了极显著的程度。尤为重要的是，模型对于不同植被类型的NDVI与LAI的对应关系有良好的模拟，如针叶林的LAI在相同的NDVI值下明显比阔叶林小，因而模型模拟的LAI在NECT东部针叶林分布区LAI值比针阔混交林明显偏小，而与Spanmen等(1990)所提出的针叶林叶面积指数与NDVI关系非常一致。模型的预测显示：(1) T+20C (PET+15%)，Precipitation+20%，LAI总体上变化不大，且空间变化呈现复杂性，总体上表现出草原植被LAI减少，而森林的LAI增加;Biome层次表现出针阔混交林和矮草原面积扩大，针叶林和森林草原面积减少，其中对于该情形下变化最为明显的是针叶林和森林草原。NECT东部区域发育在沙性土上的植被的LAI明显增加，而科尔沁沙地植被的LAI则维持不变。(2)T+40C (PET+30%)，Precipitation+20%，LAI总体上将减小0.14，但空间分布不均。东部森林区域LA1将维持不变或增加（主要为针叶林），草原植被LAI仍表现出减少趋势;在Biome层次上则表现出草原面积的扩大。对于第一种情形下LAI有增有减的森林革原地区则表现出减小的一致性，总体来说，第二种情形比第一种情形表现出相当的干旱性。从对两种全球变化情形的反应来看，针叶林和森林草原是NECT中对全球变化驱动因子温度和降水的敏感植被类型;丽科尔沁沙地植被表现出相当的稳定性，表明该沙地的敏感性主要是由于人类活动这个因子造成的。 4.NECT中景观层次NPP模型的建立和预测 景观层次之所以成为模型研究中一个独特的层次，是由于地形效应的存在。地形效应对于水、热。营养物质的进行重新分配，从而进一步控制了生态系统的分布。本文选择NECT区域中森林生态系统的代表性分布小流域一二道白河小流域为研究区域。首先，应用Sunlight模型来模拟小流域任意一点所截取的能用于光合作用的太阳辐射能。Sunlight模型充分考虑了由于栅格的坡度、坡向和遮蔽度对可照时间和太阳直射辐射的影响以及坡度和可祝度对太阳散射辐射的影响，并提供了消除大气状况从站点观察数据推测的方法，即太阳直射辐射转换系数Rb和太阳散射辐射转换系数R，结合植被的分布特性，得到IPR在小流域中的分布。结果表明，IPR在小流域中相差不大，与高程呈正相关。进而利用温度修正模型得到温度修正系数，平均为0.446，表明温度对NPP的限制效应比较大;而水分修正系数则通过Topmodel模拟每一栅格的地下水位，由这个地下水位通过前述Waterbalance模型模拟均衡土壤水分剖面，进而求出水分修正系数，平均为0.86，表明该流域水分状况良好，水分状况对NPP的限制性不强。模拟结果显示：海拔1700m的岳桦林平均NPP为7.31t.ha-l年“两实测的NPP值分别为20.19 t.ha-l年 13.45 t.ha-l年‘1和5.15 t.ha-1年”。可见模型模拟的整个NPP的分布趋势与现实NPP分布一致。模型的预测表明：(1)．T+2℃( PET+15%)，P+20%时整个小流域的平均NPP将从14.60 t.ha-1年-1增加到16.65 t.ha_l年，且不同生态系统的增加幅度大致类似。以岳桦林生态系统稍高，增加幅度为15.3%，引起该小流域NPP增加的主要原因是温度状况的改善，而水分状况与变化前一致。(2)T+4℃( PET+30%)，P+20%的变化前景下NPP的增加幅度更大，整个小流域的平均NPP将达到18.63 t.ha-1年，且不同生态系统变化幅度不同．阔叶红松林、暗针叶林和岳桦林生态系统NPP增加幅度将分别达到25.8%，28.3%和32.8%.引起整个小流域NPP增加的主要原因仍旧是温度状况的大幅度提高，平均从变化前的0.477提高到0.610，而水分状况则仍保持相当的稳定性。

全球变化的植被——环境相关性：中国和东北样带（NECT）研究

全球变化与陆地生态系统(GCTE)的研究一直是国际地圈一生物圈计划(IGBP)．全球变化研究的焦点之一，其中植被与环境，尤其是气候的关系研究，虽然古老却又包含许多新的涵义，而陆地样带(Terrestrial Transect)则是近年来发起于GCTE，并拓展到IGBP其它核心项目的研究热点．博士后研究的主要工作有：将全球变化作为主线，以单个树种青冈(Cyclobalanopsisgtauco)为对象，研究其过去、现在和将来的地理分布与气候的关系;分别利用气温和降水指标，拓展Kira指标形成生物热量指数和干湿度指数，以及建立水热积指数，在宏观尺度上研究了中国植被与气候的关系;结合生物群区和植物功能型概念的发展以及生物多样性的研究，进行了以生物多样性保育为目的的我国生态地理区划;在熟悉IGBP陆地样带的科学计划并总结其最新发展动态的基础上，分析了中国东北样带的基本生态地理特征;最后，粗略分析r生物性多样保育与自然保护区建设和管理的关系问题。 1.植被一环境（气候）分类：指标、系统和模型 植被一气候关系是一个古老的命题，但在当今的全球变化研究中成为最基础和最具活力的工作。从单一因子的或多因子简单组合的分类指标，如Koppen，Box指标等，到以可能蒸散为基础的综合分类指标，如Penman，Thornthwaite, Holdridge，Budyko，Kira指标等，科学家们发展了众多的植被一气候分类系统和模型，如Koppen．Thornthwaite，Holdridge. Kira. Box. Neilson.Woodward, Budyko, Prentice系统，以及Holdridge，Uvardy，Matthews. Olson. Bailey．Woodward.Prentice. Box模型，为现今植被一气候关系的研究以及全球变化对陆地生态系统的影响，和大气C02增加对潜在植被变化的响应预测奠定了良好的基础。 2.基于物种的植被一气候关系研究：中国青冈的地理分布与气候的关系 在广泛收集青冈[Cyclobalanopsis glauca (Thunb.) Oerst.]地理分布资料的基础上，利用目前国际上比较流行的研究植被与气候相互关系的指标和方法，包括Kira的水热指标、Penman的公式、Thomthwaite的指标和气候分类、Holdridge的生命地带分类系统指标， 以及年平均气温(TEMP). 1月均温(Tl)、’7月均温(T7)、极端最高气温(TMAX)、极端最低气温(TMIN).≥10℃积温(AT)和年降水量(PREC)，研究了青冈在中国的地理分布与气候的关系，讨论了青冈垂直分布的上限、下限以及北界的Kira热量指标状况。根据孢粉资料和历史文献，探讨r历史时期青冈在中国大陆的分布与变迁及其与气候的关系，并利用Holdridge生命地带分类系统指标预测了C02浓度倍增条件下中国青冈分布区的可能变化。 3.宏观尺度上的中国植被一气候关系 1）用气温、降水指标研究中国植被一气候关系 能够在气象台站直接、方便地测试到的年平均气温、降水量指标，与其它水热气候因子有显著的相关性，用它们来研究中国植被与气候的关系是可行且有用的。利用全国689个气象站点的气象记录，计算得出了中国各植被地带、亚地带的年平均气温，年降水量指标和温雨系数，利用生态信息系统EIS作出了各气候指标在中国的分布，并将年平均气温和降水量作散点图，均较好地表现了中国各植被类型与气候指标的关系和格局。总结可得中国各植被地带的气候指标范围及界限。综合孢粉，古生物等资料信息，前人确定在全新世中期中国存在一个大暖期，其中稳定暖湿的鼎盛阶段在7.2—6,0 Ka．B.P.，其时中国境内大部分地区的年平均气温比现在高2℃左右，年降水平均高于现在100 mm，通过数学处理，利用生态信息系统恢复重建了全新世大暖期中国大陆的气温和降水分布状况．参考孢粉、古植物和他人研究资料及现代植被气候关系，恢复编制了大暖期鼎盛阶段中国大陆的植被区划图，与现代植被区划相比较，东部各个植被带在大暖期盛时表现出明显的北迁，温带植被的迁移幅度大于亚热带和热带植被;西部的植被带出现了经向西迁，西北部的草原范围扩张，荒漠缩小;青藏高原地区高寒半荒漠和荒漠植被的范围大大缩小，而且植被带仍有不同程度向北迁移的表现。这可为预测与阐明未来的气候变化和植被变迁提供有力的证据． 2）KIRA指标的拓展及其在中国植被与气候关系研究中的应用 根据Kira以月平均气温5℃为界的热量指数和干湿度指数概念，提出了以月平均气温10℃为界的生物热量指数，包括生物温暖指数BWI和生物寒冷指数BCI，并修正其干湿度指数为生物干湿度指数BK。利用中国689个标准气象台站的资料，分析我国主要植被类型分布与热量因子和干湿度因子的关系，得出两者之间有较好的相关性，生物温暖指数、寒冷指数和干湿度指数的散点图，较好地表现了中国各植被类型与气候指标的关系和格局。并得出中国各植被地带的气候指标范围及界限，以1 0℃为界的生物温暖指数不仅对我国森林植被的地理分布和温度气候带的划分具有较好的指示作用，而且对西南部高山、亚高山地区的植被与气候关系指示性较强;生物寒冷指数则对亚热带和热带的指示性很好，能够较好区分亚热带南部及热带地区;由热量指数和降水量综合得出的生物干湿度指数，对中国西北部干旱、半干旱区以至全国的植被分布与水分、热量因子的关系分析有较好的应用价值。 3）水热积指数的估算及其在中国植被与气候关系研究中的应用 试图利用大气年平均气温、年降水量、可能蒸散和土壤水分平衡之间的关系建立一个水热积指数，并应用年平均气温．水分盈亏值和水热积指数三个气候变量来限定植物群落组合，构成一个圆形的生命-气候图式．根据全国689个标准气象台站的气候资料，计算了中国8个植被地带和26个亚地带的年平均气温、年水分盈亏和水热积指数，绘制了各气候指标在中国的分布图及散点图，较好表现了中国各植被类型与气候指标的关系和格局，包括寒温带针叶林、冷温带针阔叶混交林、暖温带落叶阔叶林、亚热带常绿阔叶林、热带雨林和季雨林、温带草原、温带荒漠、青藏高原高寒植被，并得到了中国各植被地带的气候指标范围及界限。通过分析可以看出，年平均气温的等值线较好地反映了中国大陆的热量梯度，经度和纬度方向的区分均较明显;土壤水分盈亏曲线的等值线则比较零乱;综合了热量和水分差异的水热积指数，其等值线与热量梯度和水分梯度均有一定的对应性，与植被类型的对应也较好。这是在宏观尺度上进行的植被与气候关系研究的一种尝试，有待于增加机理性的内容，使其得到进一步的改进。 4.生物多样性保育和全球变化研究中的陆地生物群区类型 Biome(生物群区)是当今生物多样性保育和全球变化研究中的一个重要概念，根据此概念及植物功能型概念的发展，评述了9个重要的世界陆地生物群区分类系统，并根据中国的植被分类和区划，尝试划分了在中国的生物多样性保育和全球变化研究中所需要的陆地生物群区类型。 5.中国生物多样性的生态地理区划 利用各种生态地理因子，包括气候指标如与植物耐寒性有关的绝对最低温度(TMrN)，最冷月平均气温(TJAN)，最冷月日平均温度的最大值(MXT)和最小值(MIT);与需热性有关的植物生长季积温(AT);年降水量的季节分配，包括最冷月降水(PJAN)，最热月降水(PJUL)，年降水量，年降水的统计标准差(PSD)和变异系数(年变率PCV);植被指标如植被类型(VEGET)、，植被区划类型(VEGED)、植被的净第一性生产力(NPP)、植物区系类型(FLORA)、动物区系类型(FA UNA).植物特有属的丰富度(EDGENUS)以及度量植物多样性的植物种丰富度(属数GENUS、种数SPECIES);土壤指标如土壤类型(SOILT)，土壤理化性质如土壤酸碱度(SOILPH)、土壤表层阳离子交换量(SOILEXC)等;地形和地貌特征如经度(LONG)、纬度(LAT)和海拔高度(ALT)，利用模糊聚类的手段，综合进行了中国生物多样性的生态地理区划。采用四级区划，即：生物大区(biodomain) -生物亚区(subbiodomain) -生物群区(biome) -生物区(bioregion).全国划分为5个生物大区，7个生物亚区和1 8个生物群区。 I北方森林大区 I A欧亚北方森林亚区 I Al南泰加山地寒温针叶林 IA2北亚针阔叶混交林 II北方草原荒漠大区 II B欧亚草原亚区 II Bl内亚温带高草草原 II B2黄土高原森林草原（灌木草原） il C亚非荒漠亚区 II Cl中亚温带荒漠 ⅡC2蒙古／内亚温带荒漠 III东亚大区 III D东亚落叶阔叶林亚区 m DI东亚落叶阔叶林 III E东亚常绿阔叶林亚区 III El东亚落叶•常绿阔叶混交林 III E2东亚常绿阔叶林 ⅡI E3东亚季风常绿阔叶林 III E4西部山地常绿阔叶林 IV旧热带大区 IV F印度一马来热带森林亚区 IV Fl北热带雨林、季雨林 IV F2热带海岛植被 V亚洲高原大区 vG青藏高原亚区V Gl青藏高寒灌丛草甸V G2青藏高寒草原V G3青藏高寒荒漠V G4青藏温性草原V Gs青藏温性荒漠IGBP陆地样带：科学计划与最新进展 作为国际地圈一生物圈计划(IGBP)的交叉项目(Interproject)的陆地样带(Terrestrial Transect)，已成为IGBP的全球变化研究中最引人重视的发展和新研究方法之一。它以一系列综合性的全球变化研究计划为基础，是由沿着一个主要全球变化驱动因素（如温度、降水、土地利用强度等）的梯度上的一系列研究站点所构成研究区域，并配合以模型模拟和综合分析，其地理范围为1000 km或更大的长度，数百公里的宽度，以涵盖大气环流模型(GCM)运作的最小单元。本节论述了IGBP陆地样带的概念和研究的意义，样带的类型、一般设计和选择标准，国际上IGBP样带的初步设置，包括①经受土地利用变化的潮湿热带系统;②从北方森林到冻原的高纬度地区;③从干旱森林到灌丛的半干旱热带地区;④从森林或灌丛过渡到草地的中纬度半干旱地区，以及其它的一些样带和PAGES核心计划中的PEP样带，主要内容有样带设置的原因、研究内容和主要样带特点等，并总结了样带的最新研究进展和动态． 6.中国东北样带(N ECT)的生态地理特征分析 陆地样带研究已成为国际地圈-生物圈计划(IGBP):全球变化研究的重要手段与热点。中国东北森林-草原样带(NECT)已被列为IGBP国际全球变化陆地样带之一。该样带在东经1120与130030’之间沿北纬43030’设置，长约l 600 km，是一条中纬度温带以降水为驱动因素的梯度，具有由温带针阔叶混交林向温带草原的3个亚地带：草甸草原、典型草原与荒漠草原过渡的空间系列。本文给出了样带的基本生态地理特征及其梯度分析，包括其地理位置、设置意义、地形地貌、气候梯度、土壤类型、土地利用格局、植被类型、主要优势种和群落类型的生态地理特征以及全新世适宜期（大暖期）的植被分布格局。NECT将成为我国全球变化与陆地生态系统(GCTE)与其它IGBP核心项目研究的前沿阵地。 7.自然保护区的作用、建设和管理及其与生物多样性的关系 一般而言，“就地保护”是保护生物多样性的主要措施和最根本的途径，生境的“就地保护”是生物多样性保护最为有力和最为高效的保护方法，而就地保护的措施就是建立自然保护区，通过对自然保护区的建设和有效管理，使生物多样性得到切实有效的人为保护。从自然保护区定义和类型划分及生物多样性的定义本身可以看出，自然保护区的主要保护对象是世界上丰富多彩的生物多样性，自然保护区是生物多样性就地保护的重要基地，是物种多样性的基因库，是留给野生动植物的宝贵栖息地，应把保护区的建设和生物多样性的保护与持续利用密切结合起来，合理开发利用自然资源，促进生物多样性的可持续发展。

中国东北样带孢粉-植被的定量关系及古生物群区的反演

基于中国东北样带（NECT）30个植被样方调查和表土孢粉资料，从个体、群落水平研究了孢粉－植被关系，结果表明，孢粉类型与植被关系密切，在 ＝ 0．05的显著性水平上，相关系数大于0．5;表土孢粉组合与植物群落间有较大的相似性，相似系数大于50％。采用定量描述花粉与植物关系的参数：联合指数（association）A、超代表性指数（over-representation）O、低代表性指数（under-representation）U、相关系数（correlation coefficient）C和代表性系数（representation coefficient）R等值，应用TWINSPAN分类、PCA排序和回归分析，把表土花粉类型划分为4类：具代表性类群组Group1，它们能正确反映植被;超代表性类群组Group2，它们常具有高花粉值与植被不成比例;低代表性类群组Group3，它们的花粉很难分离提取;以及低代表性类群的Group4，其花粉在土壤地层中较常见;指出一些常见花粉类型：松（Pinus）、桦（Betula）、栎（Quercus）、椴（Tilia）、槭（Acer）、榆（Ulmus）、蒿（Artemisia）、藜（Chenopodiaceae）、禾本科（Gramineae）和莎草科（Cyperaceae）的回归参数在东部森林区和西部草原区是有变化的，因此回归参数在应用于古植被恢复中要注意适用范围。 以Biomization模型为基础，根据植物的生理生态特性，定义了NECT孢粉类型的植物功能型（PETs）各种生物群区（Biome）的PFTs组合，构建了经表土孢粉检验的适用于NECT的以孢粉数据为驱动的模型框架，该模型模拟的生物群区与其化指标（气候、植物生理、土壤等）模拟划分的BIOME（Holdrige, BIOME3）是可比的，与植被类型有较好的对应性。 根据29剖面（986个样品）的孢粉数据，重建了NECT 6 kaB.P以来的生物群区。从时空二方面阐述了NECT6kaB.P以来生物群区的分布特点： （1）6ka B. P是一暖湿期，气温比现在高1～4℃，降水比现在多50％。落叶阔叶林分最广，面积最大。森林草原、落叶阔叶林、针阔混交林向西延伸最远。 （2）5ka B. P 是一降温期，气温比现在低2℃，降水多30％。有苔原、寒温带针叶林分布。 （3）4ka B. P是一暖湿期，气温比现在高1～2℃，降水比现在多50％。针阔光林和森林草原有最大分布面积。 （4）3Ka－2kaBP的气温与现代相似，降水比现在多20％左右。与4Ka B. P相比，森林和森林草原过渡带都向东移动。 （5）1Ka B. P的气温与现代相似，降水比现在多10％左右。草原向东大幅度扩张，森林分布面积减小。 （6）东部森林，中部森林草原，西部草原的分布格局的3Ka B. P基本确定，此后随着气候的不断变干冷，草原向东扩张。 （7）森林向扩张最大距离的时期发生在6Ka B. P，此时也是森林草原向西扩张最远时期。落叶阔叶林、针阔混交林、森林草原向西移动最大距离的时间是6Ka B. P，草原向西移动最远距离的时期发生在3Ka B. P。

中国西部亚热带常绿阔叶林木本植物小枝功能生态学初步研究

常绿阔叶林以其富饶的生物资源、丰富的生物多样性和巨大的生态与环境效益引起了人们越来越大的重视，它的研究已成为国际植被科学界关注的主题之一。我国分布着世界上面积最大的亚热带常绿阔叶林，在世界植被中具有重要地位，它的分布表现出明显的地带性差异，存在着多样的植物群系及其对应的气候特征。但是在植物功能性状领域，与全球范围其它生物群系相比，常绿阔叶林物种的研究较少，其功能性状间、功能性状与环境间的关系尚不清晰。 本研究以常绿阔叶林木本植物的当年生小枝为对象，试图从小枝水平上的生物量分配格局、叶片大小与数量的权衡关系、小枝茎的构型效应、叶片元素化学计量学，以及小枝大小的成本与效益分析等方面，较为系统地揭示小枝水平上的植物功能性状间及其与气候间的关系。因此，在华西雨屏带内部的不同纬度设置峨眉－青城－雷波－平武的温度梯度进行比较，并对有降水差异的川西南偏湿性（雷波）与偏干性常绿阔叶林（西昌）进行对比研究，同时在不同山体进行不同海拔梯度的比较研究。 本文主要研究结果如下： （1）小枝生物量分配格局叶水平上，叶片重－叶柄重（Y轴vs.X轴,下同）呈斜率小于1的异速生长关系，表明叶柄对叶内部的生物量分配影响显著。小枝水平上，叶和茎的生物量以及它们与小枝总生物量间基本呈等速生长关系，表明大的小枝或大叶物种不一定在叶生物量的分配上占优势。不同生活型间，在小枝或者茎的生物量一定时，常绿物种叶片的生物量比例较落叶物种稍高。与温度和水分较优越（峨眉及其低海拔）的生境相比，在相对低湿（螺髻）与低温（平武）的生境中的植物会减少对叶的投入而增加对支撑部分的投资比例。 （2）小枝叶片大小与数量的权衡无论是不同气候带还是不同生活型以及不同海拔梯度，叶片大小与出叶强度基本都是呈负的等速生长关系，表明了叶片大小－数量在小枝水平上的权衡。在不同气候梯度的对比中，叶片数量（出叶强度）一定时，高温和高水分生境（峨眉）比低温（平武）和低湿（螺髻山）生境中的物种的叶片大小（质量和面积）更大，表明不同生境的比较中，小的叶片可能具有较高的出叶强度和更高的适合度收益。“出叶强度优势”（Leafingintensitypremium）假说可能不适宜解释不同生境物种叶片大小差异。 （3）小枝茎的构型效应虽然茎长和茎径与叶片大小都呈正相关关系，与出叶强度都呈负相关关系，但茎长/茎径比与叶/茎生物量之比呈负相关关系；与叶片的大小呈负相关关系，与出叶强度呈正相关关系。这说明小枝构型能影响小枝叶/茎生物量分配和叶大小－数量的权衡关系。其影响机制可能是小枝内部的顶端优势。另外，茎长/茎径比在低湿和低温等不利生境中的植物中较高，而在降水和温度较适宜环境中较低。 （4）叶片C、N、P化学计量学N含量和P含量，C/N比和比叶重（LMA,leafmassperarea）呈正的等速生长关系，而N和LMA，P和LMA呈负的等速生长关系。在LMA一定时，C/N比随着生境胁迫压力的增加而降低，N、P含量随着生境压力的增加而增加。在P含量一定时，N含量随着生境压力的增加而降低，即N/P比在生境条件较优（峨眉及其低海拔）时较高。常绿和落叶植物叶片的N/P比没有差异，在LMA一定时，常绿植物的N、P含量较高、C/N比较低。总之，植物的C、N、P化学计量学特征受叶片属性如LMA与气候，及其相互作用的影响。 （5）小枝大小的代价与效益分析、TLA与小枝总重总叶面积（TLA,totalleafarea，Y轴，下同）与总叶重（X轴）均呈斜率小于1的异速生长关系，TLA与小枝横切面积呈斜率为1的等速生长关系。表明叶片面积的增加总是小于叶重和小枝总重的增加，随着小枝的增大，它的叶面积支撑效率下降。在热量和降水优越的生境（峨眉及其低海拔）中，相同小枝重或者相同茎横切面积的小枝，其叶面积支撑效率较低湿与低温环境下（螺髻山、平武及高海拔）的高。 总体上，本文初步研究了小枝水平上可能存在的以下三种权衡关系：叶－茎生物量分配权衡；叶片大小－数量的权衡；小枝茎长－茎径的权衡关系，以及气候要素等对这三种权衡关系的影响。在此基础上，我们还讨论了这些权衡关系的可能形成机制，及其与物种生态适应的联系。本研究丰富了生活史对策中关于权衡关系的研究内容，为我国常绿阔叶林功能生态学研究积累了材料。 Evergreen broad-leaved forests are attracting much more attention from vegetation ecologists than ever before because of their abundant nature resource and biological diversity, and also great ecological benefits. China has the largest distribution of subtropical evergreen broad-leaved forests (temperate rainforests) that are typical and representative in the world. The forests span over more than ten degrees in latitude and more than 30 degrees in longitude, providing an ideal place to study plant functional ecology, i.e., the climatic effect on plant functional traits and the relationship between the traits. However, relative to the other biomes, there are few studies addressing functional ecology of the plant species from subtropical evergreen broad-leaved forests. In this study, I focused on the leaf size-twig size spectrum of the woody species of subtropical evergreen broad-leaved forests in southwestern china. I collected data on leaf size and number, twig size in terms of both mass and volume, and stem architecture from five temperate mountains, and then I analyzed the relationships between leaf and stem biomass and between leaf size and number, the effect of stem length/diameter ratio on biomass allocation and on the relationship between leaf size and number, leaf C:N:P stoichiometry, and the twig efficiency of supporting leaf area in relation to twig size. I also addressed the climate effect on the spectrum. The temperature gradient from warm to cool sites was represented by Emei Mountain, Qingchengshan, Leibo, and Pingwu, and the rainfall gradient was assumed to emerge from the comparison between Leibo (High) and Luojishan (Low). In addition, altitudinal effects were analyzed with comparisons between low and high altitudes for each mountains. My main results are as follows. Isometric relationships were found between leaf mass and twig mass and between lamina mass and twig mass, suggesting that the biomass allocation to leaves or laminas was independent of twig mass. Petiole mass disproportionably increase with respect to lamina mass and twig mass, indicating the importance of leaf petioles to the within-twig biomass allocation. In addition, the investigated species tended to have a larger leaf and lamina mass, but a smaller stem mass at a given twig mass at favorable environments including warm and humid sites or at low altitude than unfavorable habitats, which might be due to the large requirements in physical support and transporting safety for the species living at unfavorable conditions. Moreover, the evergreen species invested more in leaves and laminas than the deciduous at given stem or twig biomass within any specified habitats. Negative, isometric scaling relationships between leaf number and size broadly existed in the species regardless of climate, altitude, and life forms, suggesting a leaf size/number trade-off within twigs. Along the climatic gradients, at given leaf number or leafing intensity, the leaves were larger in the favorable environments than the poor habitats. This suggested that the fitness benefit gained by small leaves could be larger than that with high leafing intensity in the stressful sites. I concluded that the “leafing intensity premium” hypothesis was not appropriate to interpreting between-habitat variation in leaf size. Both stem length and diameter were positively correlated to leaf size but negatively correlated to leafing intensity. The ratio of stem length to diameter was negatively correlated to leaf mass fraction, and it was negatively correlated to leaf size but positively correlated to leafing intensity. This suggested that the stem architecture influenced twig biomass allocation and the relationship between leaf size and number. The mechanism underlying the architectural effect might lie in the apical dominance within twig. Moreover, the ratio was greater in unfavorable habitats but smaller in favorable environments. Positive, isometric relationships were found between N and P contents per leaf mass, and between C/N ratio and leaf mass per area (LMA), but N and P contents scaled negatively to LMA. C/N ratio decreased but N and P increased with increasing habitat stress at a given LMA. N content declined with increasing habitat stress at given P content. These indicated that N/P and C/N were higher but LMA was lower in favorable habitats than in the other circumstances. The evergreen and deciduous species were non-heterogeneous in N/P, but the evergreen species have higher N and P contents and lower C/N than the deciduous ones. In general, C:N:P stoichiometry were related to both climatic conditions and other important functional traits like LMA. Total leaf area (TLA) allometricly scaled to leaf mass with a slope shallower than 1, similar to the relationship between TLA and total twig mass (leaf mass plus stem mass), suggesting that TLA failed to keep pace with the increase of leaf mass and twig size. However, TLA scaled isometricly to twig cross-sectional area. Thus, it could be inferred that the twig efficiency of displaying leaf area decreased with increasing twig size. In addition, the efficiency at a given twig size was large in favorable than unfavorable habitats. In general, in this preliminary study, I studied three tradeoff relationships within twigs, i.e., between leaf and stem biomass, between leaf number and size, and between stem length and diameter, as well as the climatic effect on the relationships. I discussed the mechanisms underlying the tradeoff relationships in view of biophysics and eco-physiology of plants. I believe that this study can serve as important materials advancing plant functional ecology of subtropical forest and that it will improve the understanding of life history strategies of plants from this particular biome.

染色体断裂预测肿瘤细胞辐射敏感性

恶性肿瘤（癌症）是危及人类生命健康最严重的疾病之一，放射治疗是一种较为有效的治疗手段。不同种类细胞对射线的敏感性有很大区别，即使同一细胞在不同的细胞周期时相、同一器官的不同部位其辐射敏感性也存在着明显的差异。为了认识人类不同种类月γ瘤细胞对γ射线的辐射敏感性的差异以及正常人细胞接受Y射线照射后染色体的损伤及修复，本研究以染色体断裂为预测指标，应用CalyculinA诱导的早熟染色体凝集技术对肝癌细胞系SMMC-7721、胃癌细胞系BGC-823、宫颈癌细胞系HeL。、黑色素瘤细胞系A375、肝细胞系L02等五种人类肿瘤细胞对Y射线的辐射敏感性及人类正常肝细胞染色体损伤的动态修复过程进行了研究。发现：1．Y射线照射后，肿瘤细胞染色体断裂与吸收剂量及染色体断裂和细胞存活率之间存在正相关关系，其中，在相同吸收剂量下染色单体断裂数目远较等点染色单体数目多；2．正常肝细胞在经过射线照射后染色体断裂数目也与吸收剂量和细胞存活率之间存在正相关关系，经过4昆小时的修复，染色单体断裂85％以上得到了有效修复，等点染色单体断裂修复率小于15％。结果提示：γ射线诱导产生的染色体断裂可以作为预测细胞辐射敏感性的可靠指标；辐射诱发正常细胞的癌变可能与等点染色单体的不能有效修复存在着密切的联系。这不仅对于具有个案针对性的临床放射治疗有着极为重要的指导意义，而且对于恶性肿瘤的发病机理也有重要意义。

气候变化对森林演替的影响

森林演替是森林生态动力源驱动下森林再生的生态学过程 ,自 2 0世纪初建立群落演替理论以来 ,演替研究成为生态学研究中的热点 .客观准确地认识森林演替规律 ,研究森林演替动力学机理及其模型 ,是科学管理森林生态系统的需要 ;对于天然林保护工程与森林植被的恢复重建 ,具有重要的理论与实际意义 .干扰是森林循环的驱动力 ,导致森林生态系统时空异质性 ,是更新格局和生态学过程的主要影响因素 .它可改变资源的有效性 ,干扰导致的林隙是森林循环的起点 .回顾了目前演替研究的几种方法 ,即马尔科夫模型、林窗模型 (GAP)、陆地生物圈模型 (BIOME)和非线性演替模式 .介绍了气候变化对森林演替的影响 ;并在已有成果的基础上 ,提出了目前研究存在的问题及未来的发展方向 .

三种红藻活性物质的发现及松节藻醇提物抗糖尿病药理研究

海藻是海洋生物中的一大类群，由于其特殊的生活环境，能够代谢产生大量结构独特多变和活性特殊多样的代谢产物，是化学和生物活性多样性研究的重要对象之一。我国海域辽阔，海藻资源丰富，为寻找结构新颖、生理活性独特的先导化合物，加强对海藻资源的开发利用，本论文对中国沿海的三种海洋红藻进行了化学成分和生物活性研究，同时对山东青岛海域生物量丰富的一种海洋红藻松节藻进行了动物体内抗糖尿病活性研究。 利用正相硅胶柱色谱、Sephadex LH-20柱色谱以及反相HPLC和重结晶等现代分离手段，对山东青岛沿海的红藻扇形叉枝藻（Gymnogongrus flabelliformis）进行了系统的化学成分研究，从中得到单体化合物26个，通过波谱学方法（IR、MS、NMR等）鉴定了他们的结构，分别为(3R,6R,7E)-(+)-3-O-phenylacetyl- 4,7-megastigmadiene-9-one（1），(3R,7E)-(-)-3-O-phenylacetyl-5,7-megastigmadiene -9-one（2），(3S,6R,7E)-(+)-3-hydroxyl-4,7-megastigmadien-9-one（3），(3S,5R,6S,7E)- (-)-3-hydroxy-5,6-epoxy-7-megastigmene-9-one（4），(3S,5S,6R,7E)-(+)-3-hydroxy- 5,6-epoxy-7-megastigmene-9-one（5），Dehydrovomifoliol（6），(3R)-(-)-4-[(2R,4S)-4- acetoxy-2-hydroxy-2,6,6-trimethylcyclohexylidene]-3-buten-2-one（7），2,3,3′-三溴-4,4′,5,5′-四羟基-1′-乙氧甲基双苯基甲烷（8），2,2′,3,3′-四溴-4,4′,5,5′-四羟基双苯基甲烷（9），3-溴-4,5-二羟基苯甲醛（10），2,3-二溴-4,5-二羟基苯甲基甲醚（11），2,3-二溴-4,5-二羟基苯甲醇（12），N, N-二甲基酪胺（13），4-羟基苯甲酸乙酯（14），4-羟基苯甲基乙醚（15），4-羟基苯乙基乙酯（16），4-羟基苯乙酸甲酯（17），4-羟基苯甲醛（18），豆甾-4-烯-3-酮（19），胆甾-4-烯-3-酮（20），胆甾醇（21），尿嘧啶（22），尿嘧啶核苷（23），腺嘌呤核苷（24），丁二酸（25），5-羟基-4-甲基-5-戊基-2,5-二氢呋喃-2-酮（26）。其中化合物1、2为新化合物，化合物3为新天然产物，所有化合物均为首次从该属海藻中分离得到。通过 MTT 法对部分单体化合物进行了肿瘤细胞毒活性筛选, 结果表明，化合物8、9、10、12对筛选的所有细胞株均有较强细胞毒活性，化合物11对人肺癌细胞株（A549）、人肝癌细胞株（Bel 7402）、人结肠癌细胞株（HCT-8）有一定细胞毒活性。通过研究单体化合物对小鼠腹腔巨噬细胞TNF-分泌的影响，对其进行抗炎活性筛选，结果表明，化合物8、9、11、13、17、23、24、25对小鼠腹腔巨噬细胞TNF-分泌表现出明显的抑制作用。 从采自山东荣成镆铘岛的红藻小珊瑚藻（Corallina pilulifera）的乙酸乙酯萃取物中分离得到16个单体化合物，通过波谱学方法鉴定化合物结构14个（另外2个正在鉴定中），分别为2α-乙氧酰基-2β-羟基-A-降胆甾-5-烯-4-酮（27），胆甾-4-烯-3-酮（28），胆甾醇（29），3β-羟基-胆甾-5,24(28)-二烯-7-酮（30），2α-羟基-胆甾-4-烯-3-酮（31），6α-羟基-胆甾-4-烯-3-酮（32），3β-羟基-胆甾-5-烯-7-酮（33），(E)-phytol epoxide（34），Phytenal（35），3,7,11,15- tetramethyl-hexadec-2-en-1-oll（Phytol）（36），Loloilide（37），(3S,5R,6S,7E)-(-)-3-hydroxy-5,6-epoxy-7- megastigmene-9-one（38），Dehydrovomifoliol（39），4-羟基苯甲醛（40）。其中，化合物 31为新天然产物，化合物27为首次从植物中分离得到，所有化合物均为首次从该种海藻中分离得到。通过 MTT 法对分离得到的单体化合物进行了肿瘤细胞毒活性筛选,化合物27和化合物32对筛选的所有肿瘤细胞株均有细胞毒活性，且化合物27对人胃癌细胞株（BGC-823）、人结肠癌细胞株（HCT-8）和人卵巢癌细胞株（A2780）具有中等强度抑制活性。化合物28、化合物31和化合物33对人肝癌细胞株（Bel 7402）、人结肠癌细胞株（HCT-8）和人卵巢癌细胞株（A2780）有一定细胞毒活性。 从采自广西北海涠洲岛的多管藻Polysiphonia sp.的乙酸乙酯萃取物中分离得到6个单体化合物，通过波谱学方法鉴定化合物结构5个（另外1个仍在鉴定），分别为胆甾醇（41），3,7,11,15-tetramethyl-hexadec-2-en-1-ol（Phytol）（42），3-吲哚甲醛（43），4-羟基苯甲醛（44），4-羟基苯甲酸（45）。 对山东青岛沿海的松节藻 (Rhodomela confervoides) 乙醇提取物进行了初步的体内抗糖尿病活性研究，采用链脲佐菌素诱导的2型糖尿病（STZ-DM）大鼠模型对其进行体内降糖实验，结果发现，松节藻乙醇提取物在糖尿病大鼠体内不仅具有显著的降血糖作用，且呈现良好的量–效关系，而且能够纠正糖尿病引发的物质代谢紊乱，增加体重，提高试验动物的成活率，因此具有良好的应用开发前景。

两种海藻提取物的化学成分和生物活性的研究及其应用

本论文的研究工作由两部分组成，第一部分研究了海带（Laminaria japonica）水提取物中的活性物质，并研究了提取物对蔬菜促生长的影响及其作用机制。第二部分对三列凹顶藻(Laurencia tristicha)乙醇提取物的乙酸乙酯相进行了活性筛选和化学成分研究，并对其中分离得到的单体化合物进行了生物活性筛选。 第一部分主要以中国人工养殖的海带为原料，使用与海藻多糖生产相结合的提取技术并浓缩其中的有效成分。对浓缩提取物进行了蔬菜的农田效果实验，并对作物抗旱性能的增加、作物硝酸盐积累的减少、作物品质的改善、以及作物抵抗病毒病的能力等影响进行了作用机制方面的研究。海藻浓缩提取物进行的农田效果实验表明：作物抗旱型相对含水量RWC值在92%~94%之间；病毒病的防治效果最高可达到91%；作物的品质有明显的改善，最重要的是首次发现海藻提取物有降低蔬菜中硝酸盐的含量（硝酸盐的含量是与有机蔬菜区别的重要指标之一）的作用。该部分研究工作的创新性主要体现在：（1）首次在国内外提出和采用与海藻多糖生产相结合的提取技术。该技术的应用不但减少了提取成本，使工业化生产成为可能,更重要的是使我国的海藻工业生产可能实现高值化和开辟综合利用的新途径。（2）首次发现海藻中的小分子海藻多糖具有和细胞激动素、甜菜碱、植物生长素等活性物质同样的生物活性。 第二部分的研究是在查阅了大量的近20年来国内外有关红藻凹顶藻中化学成分研究的相关文献的基础上，对凹顶藻中的次生代谢产物进行了综述。该论文主要是通过对红藻三列凹顶藻的95%乙醇提取物的乙酸乙酯相进行化学成分分析和生物活性筛选以期能够发现具有药用前景的活性先导化合物。 为了寻找具有生物活性的化合物，我们对采自我国南海硇洲岛海域的红藻三列凹顶藻的95%乙醇提取物的乙酸乙酯相进行了活性筛选。采用MTT法对其在KB细胞株、Bel-7402细胞株、PC-3M细胞株、MCF-7细胞株、Ketr-3细胞株模型上进行了细胞毒活性测试；采用酶模型对其进行了Na+,K+-ATPase的抑制活性测试；采用MTT法对其在犬主动脉血管模型上进行了血管平滑肌细胞增殖抑制活性测试；结果表明，三列凹顶藻的95%乙醇提取物的乙酸乙酯相对Na+,K+-ATPase和犬血管平滑肌细胞增殖具有一定的抑制活性。 利用正相和反相色谱、Sephadex LH-20色谱以及反相HPLC等手段进行分离纯化，从我国南海海域的红藻三列凹顶藻中分离得到33种化学成分，通过波谱学方法（IR、MS、NMR）以及X-ray单晶衍射试验对其化学结构进行了确证，其中化合物L1~L8为新结构化合物，化合物L5为具有新骨架的全新结构化合物，化合物L9~L13为新天然产物，化合物L18和L22系首次从海洋生物中获得，所有化合物均为首次从该属海藻中得到。新化合物L1~L8均为倍半萜类化合物，命名分别为：(1R,3R)-(-)-3-(3-hydroxy-4-methylphenyl)- 1,3-dimethyl–2-methylidene cyclopentanol (L1), (1R,3R)-(-)-3-(4-methylphenyl)-1,3-dimethyl-2-methylidenecyclopentanol (L2)， (1R, 3R)-(-)-3-(2-hydroxy-4-methylphenyl)-1,3-dimethyl–2–methylidenecyclopentanol (L3)，(+)-(1S,2R)–2-(3–hydroxy–4–methylphenyl)-1,2-[3.1.0]bicy-clohexane (L4)，()-(1S,2R) -5-hydroxy–6–methyl-spiro-dihydrobenzofuran-2(3H),2-{1-methyl-[3.1.0]bicyclohexane} (L5), (+)-6-methyl-2-(p-tolyl)hept-4-en-2,6-diol (L6)，(3R,3aS,8bS)-(-)-2,3,3a,8b–tetrahydro–7-bromo – 3 a– hydroxymethyl - 3, 6, 8b - trimethyl-1H- cyclopenta[b] benzofuran (L7 )，(3R, 3aS, 8bS) - (-) - 2,3,3a,8b–tetrahydro–3 a–hydroxymethyl-3,6,8b -trimethyl -1H – cyclopenta [b] benzofuran (L8)。25个已知结构化合物确定为：(+)-(1R,2R)-4-bromo-1,5, 9–trimethyl–12– methylidene–8–oxa-tricyclo[7.2.1.02]dodeca-2,4,6-triene (L9)，(3S,3aR,8bS)-(-)-2,3,3a, 8b– tetra -hydro–7-bromo–3–hydroxy-3,3a,6,8b-tetramethyl-1H-cyclopenta[b]benzofu- ran (L10 )，(3R, 3aR, 8bS) - (-) - 2, 3, 3a, 8b – tetrahydro – 7 - bromo – 3 – hydroxy - 3,3a,6,8b - tetramethyl - 1H - cyclopenta [b] benzofuran (L11 )，(3S,3aR,8bS) - (-) - 2, 3, 3a, 8b – tetrahydro –3–hydroxy -3, 3a, 6, 8b - tetramethyl-1H-cyclopenta[b]benzofuran (L12 )， ( 3aR, 8bS) - (-) - 3a,8b –dihydro–7 - bromo – 3, 3a, 6, 8b - tetramethyl - 1H - cyclopenta[b]benzofuran (L13 )，aplysinol (L14 ) ，aplysin (L15)，laurebiphenyl (L16)，johnstonol (L17)，gossonorol (L18)，7,10-epoxy-ar- bisabol-11-ol (L19)，10-epi-7,10-epoxyarbisabol-11-ol (L20) 3β-hydroxy- 5α, 6α-epoxy- β- ionone (L21 )，3β-hydroxy-5β,6β-epoxy-β-ionone (L22 )，胆甾醇 (L23 )，胆甾-5-烯-3β,7α二醇胆甾-5-烯-3β,7α二醇 (L24)，β-谷甾醇 (L25)，叶绿醇 (L26 )，玉米黄素 (L27 )，对羟基苯甲醛 (L28 )，3-吲哚甲醛 (L29 )，1-O-十六烷酰基-3-O-β-D-吡喃半乳糖基-丙三醇(L30 )，1-O-十八烷酰基-3-O-β-D-吡喃半乳糖基-丙三醇 (L31 )，丙三醇-1-软脂酸单酯 (L32 )，正十六碳酸 (L33 )。 采用MTT法对其中23个单体化合物在Bel-7402细胞株、BGC-823细胞株、A549细胞株、A2780细胞株、HCT-8细胞株和HELL细胞株模型上进行了细胞毒活性测试；采用MTT法对其中13个单体化合物在犬主动脉血管模型上进行了血管平滑肌细胞增殖抑制活性测试；结果表明，部分单体化合物显示出一定的生物活性。

Preparation, structural characterization and in vitro antitumor activity of kappa-carrageenan oligosaccharide fraction from Kappaphycus striatum

Oligosaccharides were prepared through mild hydrochloric acid hydrolysis of kappa-carrageenan from Kappaphycus striatum to compare the antitumor activity with carrageenan polysaccharides. Oligosaccharide fractions were isolated by gel permeation chromatography and the structure of fraction 1 (F1) was studied by using negative- ion electrospray ionization-mass spectrometry (ESI-MS), and H-1 and C-13-NMR spectrometry. The in vitro antitumor effects in three human neoplastic cell lines (KB, BGC, and Hela) of polysaccharides and F1 were investigated. The bioassay results showed that F1 exhibited relatively higher antitumor activity against the three cancer cells than polysaccharides.

Bromophenols coupled with methyl gamma-ureidobutyrate and bromophenol sulfates from the red alga Rhodomela confervoides

Four new bromophenols C-N coupled with methyl gamma-ureidobutyrate (1-4), a phenylethanol bromophenol (5), and three phenylethanol sulfate bromophenols (6-8) have been isolated from polar fractions of an ethanolic extract of the red alga Rhodomela confervoides. On the basis of spectroscopic evidence including HRMS and 2D NMR data, the structures of the new compounds were determined as methyl N'-(2,3-dibromo-4,5-dihydroxybenzyl)-gamma-ureidobutyrate (1), methyl N,N'-bis(2,3-dibromo-4,5-dihydroxybenzyl)-gamma-ureidobutyrate (2), methyl N'-[3-bromo-2-(2,3-dibromo-4,5-dihydroxybenzyl)-4,5-dihydroxybenzyl]-gamma-ureidobutyrate (3), methyl N'-(2,3-dibromo-4,5-dihydroxybenzyl)-A7-[3-bromo2-(2,3-dibromo-4,5-dihydroxybenzyl)-4,5-dihydroxybenzyl]-gamma-ureidobutyrate (4), 2,3-dibromo-4,5-dihydroxyphenylethanol (5), 2,3-dibromo-4,5-dihydroxyphenylethanol Sulfate (6), 3-bromo-4,5-dihydroxyphenylethanol sulfate (7), and 3-bromo2-(2,3-dibromo-4,5-dihydroxybenzyl)-4,5-dihydroxyphenylethanol sulfate (8). The cytotoxicity of all compounds was evaluated against several human cancer cell lines including human colon cancer (HCT-8), hepatoma (Bel7402), stomach cancer (BGC-823), lung adenocarcinoma (A549), and human ovarian cancer (A2780). Among them, the phenylethanol and the phenylethanol sulfate bromophenols (5-8) showed moderate cytotoxicity against all tested cell lines.

Cadinane Sesquiterpenes from the brown alga Dictyopteris divaricata

Seven new cadinane sesquiterpenes, (-)-(1R,6S,7S,10R)-1-hydroxycadinan-3-en-5-one (1), (+)-(1R,5S,6R,7S, 10R)-cadinan-3-ene-1,5-diol (2), (+)-(1R,5R,6R,7S,10R)-cadinan-3-ene-1,5-diol (3), (+)-(1R,5S,6R,7S,10R)-cadinan-4(11)-ene-1,5-diol (4), (+)-(1R,5R,6R,7R,10R)-cadinan-4(11)-ene-1,5,12-triol (5), (-)-(1R,4R,5S,6R,7S, 10R)-cadinan-1,4,5-triol (6), and (-)-(1R,6R,7S,10R)-11-oxocadinan-4-en-1-ol (7), together with nine known compounds were isolated from the brown alga Dictyopteris divaricata. The structures of the new natural products, as well as their absolute configuration, were established by means of spectroscopic data including IR, HRMS, 1D and 2D NMR, single-crystal X-ray diffraction, and CD. All compounds were inactive against several human cancer cell lines including lung adenocarcinoma (A549), stomach cancer (BGC-823), breast cancer (MCF-7), hepatoma (Bel7402), and colon cancer (HCT-8) cell lines.