水生植物化感抑藻作用研究与应用

近年来, 水体富营养化及水华问题日益严峻, 水体的景观和生态功能受到严重影响. 如何有效控制水华, 治理富营养化水体是目前水环境领域的研究热点和前沿. 水生植物化感作用抑藻作为一种新型安全的生物抑藻技术近年来备受关注. 本文综述了国内外水生植物化感作用抑藻研究领域的主要研究成果, 包括已发现的抑藻水生植物种类、已分离鉴定得到的水生植物化感物质类型、化感物质抑藻机理等. 最后提出了水生植物化感作用抑藻技术的应用和发展, 及有待研究的问题, 希望为今后更好地利用水生植物资源进行水环境治理研究提供参考.     

深海热液区化能自养微生物多样性、代谢特征与环境作用

热液生态系统是如何形成的?深海热液活动在地球生命起源与演化中贡献是什么?作为深海热液生态系统初级生产者,化能自养微生物在热液区从无机到有机的物质能量转化、元素生物化学循环、热液生命起源演化、热液共生体与生态系统形成发挥着重要作用.深海热液生态系统的能量来源主要是地幔岩浆房水岩反应所产生的还原性物质,包括氢气、硫化氢、甲烷以及还原性金属离子等.化能自养微生物广泛分布于羽流、烟囱壁及热液沉积物等各种热液区生境,通过氧化热液中所携带的还原性物质获得能量、固定二氧化碳,形成热液生态系统初级生产力.通过长期的生物与非生物过程的交互作用,演化形成独特的深海暗能量生态系统.热液微生物的多样性分布特征与影响因素、热液区极端环境适应性机制与环境作用,以及热液生物共生机制等仍是目前重要研究内容,相关研究将有助于认识深海暗能量生态系统的形成机制以及深部生命过程.     

以特征次生物质为标记评价水稻品种及单植株的化感潜力

从众多水稻品种及单植株中评价筛选少数具有化感特性的材料,是选育水稻化感新品种取得突破的关键.具有化感特性的水稻品种及单植株通过产生和释放特定次生物质到环境中而显示化感效应.这样,利用高效液相色谱技术,以这些特征次生物质为标记可以评价水稻材料的化感潜力.用这一评价方法仅1年就评价了3000个水稻品种和部分杂交子系的F3和F4植株的化感潜力,而用传统的田间评价方法则需要10余年.而且这一评价方法还能指导和监控水稻化感品种选育过程.经液相色谱-质谱和核磁共振等技术分离和结构鉴定,证明水稻的化感物质是糖甙间烃基苯二酚、黄酮和羟基肟酸,而不是普遍认为的酚酸和脂肪酸,但这些糖甙分子释放到环境中在微生物和酸性媒介的作用下迅速降解成糖、酚酸和脂肪酸等小分子.     

以特征次生物质为标记评价水稻品种及单植株的化感潜力

从众多水稻品种及单植株中评价筛选少数具有化感特性的材料，是选育水稻化感新品种取得突破的关键。具有化感特性的水稻品种及单植株通过产生和释放特定次生物质到环境中而显示化感效应，这样，利用高效液相色谱技术，以这些特征次生物质为标记可以评价水稻材料的化感潜力。用这一评价方法仅1年就评价了3000个水稻品种和部分杂交子系的F3和F4植株的化感潜力，而用传统的田间评价方法则需要10余年。而且这一评价方法还能指导和监控水稻化感品种选育过程。经液相色谱－质谱和核磁共振等技术分离和结构鉴定，证明水稻 的化感物质是糖甙间烃基苯二酚、黄酮和羟基肟酸，而下是普遍认为的酚酸和脂肪酸，但这些糖甙分子释放到环境中在微生物和酸性媒介的作用下迅速降解成糖、酚酸和脂肪酸等小分子。     

地球表层物质运动的生态效应

地球表层的研究涉及到地质、地理、生态、生物、气象、水文、医药、海洋、天文、物理、化学和计算机科学等诸多学科或领域,其中有关生态系统的研究是最重要的方面,也是有关地球表层研究的核心问题所在.本文基于地球表层新概念,就地球表层巨系统的物质运动(包括固体圈、气液圈、有机圈三大系统及其子系统的相互作用)对生态系统可能产生的作用或影响以及各系统或子系统的物质运动可能带来的生态效应进行了探讨和论证.     

生态系统对全球变暖的响应

以温暖化为主要特征的全球气候变化对生态系统产生了深刻影响,是21世纪人类社会最为严重的挑战之一.作为地球表层的重要组成部分,生态系统是人类生存和发展的物质基础,其对全球气候变化的响应直接影响着地球和人类社会的未来.因此,生态系统对全球变化的响应成为全球变化科学的研究前沿和热点.全球温暖化会引起植物个体水平上生理生态过程的变化,也会改变种群、群落和生态系统水平上物种组成和结构的变化,最终可能引起一个地区生态系统类型的改变,并导致其生态系统功能发生转变.同时,生态系统的这种改变又会对全球变化产生反馈作用,减缓或者加剧气候变化的发生.由于地球表层系统的复杂性,对生态系统与全球变暖的相互关系进行深入持久的研究显得十分必要.     

精氨酸对胰岛素释放和胰岛亚硝酸盐产生的影响

精氨酸可调节多种激素的释放.近年来发现L-精氨酸在哺乳动物体内可产生一氧化氮(NO),在神经系统、心血管系统及免疫系统中作为信息物质起重要作用,关于L-精氨酸-NO通路在胰岛素释放中的作用,目前资料甚少.本工作在分离培养的新生大鼠胰岛上,观察L-精氨酸对胰岛素释放和亚硝酸盐产生的影响,初步探讨L-精氨酸-NO通路在胰岛素分泌过程中的作用.     

城市景观河道的生物生态修复

在社会发展的进程中,依水而居的人们因环保意识薄弱、对水资源过度开发,再加传统的水利工程只注重河道的"泄洪、排涝、航运、灌溉"等作用,修闸建坝,过多地采用混凝土等硬质材料,使自然水体形态渠道化或水池化,水岸混凝土化,破坏了河流的生态系统,造成水质恶化,水生生物锐减,河道生态系统退化.     

化能自养微生物的固碳功能及人工调控策略

生物固碳是地球碳循环过程的重要组成部分,也是控制碳排放的有效方法.在海洋深处、水体沉积物、地表土壤甚至极端环境中,化能自养微生物可通过硫化物、氨、氢气等还原性物质的氧化获取化学能固定无机碳.诸多研究表明化能自养微生物的固碳功能对吸收大气、海洋、湿地、土壤和极端环境中的CO₂具有重要作用,特别是对深海、湖泊深层等无光环境以及深海热液区等极端生境中初级生产的重要贡献.然而,目前区域生态系统碳汇核算模型的建立普遍忽视了化能自养微生物类群及固碳潜能,低估自然生态系统实际碳汇能力.本文基于化能自养微生物固碳研究的现状,阐述了化能自养微生物在不同生态系统中的固碳潜能,介绍了参与化能自养固碳过程的主要微生物类群的代谢特征及固碳途径,重点分析了基于固碳途径和能量代谢提升自养微生物固碳效率的人工调控策略及应用进展.最后,本文对区域生态系统化能自养微生物碳汇功能的精准量化、开发人工增汇技术等未来研究方向进行了展望,为认识和调控化能自养微生物驱动的自然碳汇过程,助力实现“双碳”战略目标提供参考.     

森林树木死亡的判定方法及其应用综述

森林覆盖了地球陆地面积的30%左右,约占全球陆地生态系统碳储存总量的45%.因此,森林植被的生长与死亡动态对全球物质循环与能量流动具有重要的调控作用.近年来,气候变化与其他干扰因子的耦合作用加剧了树木死亡和森林衰退,对森林生态系统造成了多方面的影响.目前,从个体、生态系统、区域到全球等不同尺度进行控制实验、长期监测以及计算机建模是研究树木死亡的主要手段.然而,几乎所有对树木死亡的研究都涉及一个基本问题,即如何判定树木是否死亡.考虑到树木死亡的复杂性、特殊性以及调控机理的跨学科性,目前仍未形成对树木死亡的统一定义和判定标准.本文旨在整合表观诊断、遥感监测与模型模拟等研究中采用的树木死亡判定方法,并归纳总结各类方法的优缺点,以期为未来开展树木死亡的观测与预测研究提供参考.