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生物多样性
生物多样性

马克平

双月刊

1005-0094

biodiversity@ibcas.ac.cn

010-62836137

100093

北京香山南辛村20号

生物多样性/Journal Biodiversity ScienceCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊主要栏目有综述，研究报告，研究简报，管理，资料库等。曾获2000年度中科院优秀期刊三等奖，98年度生物类影响因子第4各，99年度生物类影响因子第9名。
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    通过虫体花粉识别构建植物-传粉者网络:人工模型与AI模型高度一致

    巴苏艳赵春艳刘媛方强...
    1-12页
    查看更多>>摘要：传粉是生态系统中一项关键服务,准确识别和分析传粉者携带的花粉对于理解植物-传粉者交互作用以及传粉服务至关重要.传统的花粉.识别方法依赖于显微镜下的人工直接观察,这种方法耗时且需要专业知识,限制了其在大规模应用中的效率,在评估传粉效率和稀有植物-传粉者连接方面存在局限性.针对此问题,我们使用公共平台训练了基于河南洛阳市天池山国家森林公园14种同时开花植物的花粉识别人工智能(AI)模型,通过比较人工显微镜观察和AI模型识别142只传粉者身体携带的花粉构成,首次探讨了两种方法构建的植物-传粉者互作网络的结构差异.结果表明AI模型在构建时能够达到96％的整体准确率.人工识别与AI模型在识别的连接数量、花粉数量以及图片一致率方面存在差异.AI模型在识别连接和花粉数量上略高于人工方法,并且在第三方的一致性检验中,超过半数的情况倾向于AI模型的结果.尽管存在一些独有连接的差异,人工识别与AI模型构建的定量网络在结构特征上展现出高度的相似性.本研究揭示了AI图像识别技术对提高花粉分析效率和准确性的作用,以及应用于植物-传粉者互作研究的潜力,这将有助于传粉网络研究的大规模开展,为传粉生态学研究提供新的工具和视角.

    AI模型花粉鉴定图像识别植物-传粉者互作虫体携带花粉

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    具有泛化访花者的海芋特化传粉系统

    丁翔余元钧宋希强罗毅波...
    13-23页
    查看更多>>摘要：特化传粉系统通常被认为是一种高效的植物与传粉者互作的关系,但即使是高度特化的花朵也经常接受非传粉者的访问.当前的特化传粉系统研究主要关注于植物与特定传粉者的相互作用,往往忽视了其他访花者的潜在影响.海芋(Alocasia odora)与芋果蝇属(Colocasiomyia)物种是典型的高度特化传粉互惠关系,但海芋花序仍存在许多其他的访花者类群,它们对传粉过程的影响尚不清楚.通过访花者筛除实验,本研究证实了海芋的授粉过程必须有海芋果蝇(C.alocasia)或异海芋果蝇(C.xenalocasiae)的参与.除此以外,海芋花序上还观察到包括露尾甲科、蜜蜂科、隐翅虫科和跗线螨科等类群的访花者,共计10种.繁育系统实验表明,海芋的自交不亲和性是由空间和时间上的雌雄分离造成的.因此,尽管其他访花者未直接对海芋结实率做出贡献,但它们对花粉和雄花不育区分泌物报酬的取食行为仍可能整体上减少了有效花粉资源,并与传粉者竞争报酬资源,进而间接影响有效传粉者的传粉行为.本研究为特化传粉理论提供了新视角,未来研究应更全面考虑访花者的整体作用.

    特化传粉繁育系统访花者传粉者天南星科海芋芋果蝇属

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    雌雄异株物种一把伞南星雌雄株空间分布及性别二态性

    舒为杰何花曾罗谷志容...
    24-35页
    查看更多>>摘要：雌雄异株是有花植物雌雄性别功能在个体水平上由结合到分离的重要进化转变之一,发生于被子植物的多个科属.雌雄异株物种的雌雄个体通常在分布、形态等方面存在差异.研究其雌雄个体的空间分布及性别二态性,是理解雌雄异株物种繁殖策略及其适应与进化的重要前提.天南星属(Arisaema)是天南星科内已报道唯一存在雌雄异株且较为进化的类群,一把伞南星(.erubescens)是该属中不同性别个体存在差异的多年生草本植物.本文以湖南省八大公山国家级自然保护区内分布的一把伞南星为研究对象,通过研究其雌雄个体的空间分布、花期物候、形态结构及访花者类群,以期明确该物种雌雄植株的空间关联性以及花期物候、形态结构的性别二态性.结果表明:一把伞南星群体内性比均呈极显著雄性偏倚,雌雄个体在小尺度范围呈聚集分布,但在较大尺度上呈随机分布;雄性个体比雌性个体更早进入花期,置换多元方差分析显示雌雄植株间形态特征存在显著差异,其中假茎基径、佛焰苞管部直径、花序基径、花序柄直径等特征对性别二态性有重要贡献;主要传粉者为白天活动的菌蚊科菌蚊属(Mycetophila)的蕈蚊,其对雄株的访问频率极显著高于雌株.这些结果表明:雌雄异株物种一把伞南星不同性别植株的空间关联与其传粉者蕈蚊的活动习性相匹配,其开花物候、形态特征及传粉者访问等方面的性别二态性是对繁殖成功的保障.

    一把伞南星雌雄异株性别二态性性比空间分布有性繁殖特征蕈蚊传粉

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    鸡嗉子榕传粉榕小蜂表皮碳氢化合物的性二型及季节变化

    谢华杨培李宗波
    36-46页
    查看更多>>摘要：生存与繁殖对生物体维持和延续种群数量稳定至关重要.表皮碳氢化合物具有维持昆虫水分平衡和信息通讯的双重功能,目前对于昆虫在不同气候条件下如何权衡防脱水与保持化学信号可靠性的潜在冲突尚不清楚.本文以寄生于鸡嗉子榕(Ficus semicordata)雄花期果内的传粉榕小蜂窝榕小蜂(Ceratosolen gravelyi)为研究对象,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)解析雨季、雾凉季和干热季中雌、雄成虫表皮碳氢化合物的种类及含量,运用非度量多维尺度排序、相似性分析、置换多元方差分析和随机森林等方法分析了窝榕小蜂表皮碳氢化合物对不同季节变化的响应机制.结果表明:(1)窝榕小蜂表皮碳氢化合物由34种C7-C44的化合物组成,包括正链烷烃、甲基烷烃、烯烃和甲基烯烃;其中角鲨烯(squalene)、2-甲基二十八烷(2-Me-C28)、正三十四烷(n-C34)、正三十六烷(n-C36)和正四十四烷(n-C44)为主要成分(＞5％).(2)不同性别窝榕小蜂表皮碳氢化合物的组成及含量存在显著差异,正四十二烷(n-C42)、17-三十五烯(17-C35∶1)、1-二十九烯(C29∶1)、2-Me-C28和角鲨烯是造成两性差异的重要贡献量化合物.(3)雌、雄成虫表皮碳氢化合物均具有明显的季节变化:在干热季中,雌蜂正链烷烃(n-C34、n-C36和n-C44)的比例及碳氢化合物的总绝对含量增加,2-Me-C28和角鲨烯的比例降低;雄蜂甲基烯烃的比例增加,正链烷烃和甲基烷烃的比例降低,碳氢化合物总绝对含量无明显变化.本研究发现窝榕小蜂表皮碳氢化合物具有明显的性二型和强烈的季节可塑性,2-Me-C28和角鲨烯可作为雄蜂配偶识别时的候选性信息素;雌、雄成虫在适应高温和/或干燥的气候条件时存在差异化响应,表明窝榕小蜂两性表皮碳氢化合物在不同季节变化中采取不同的适应性策略.本研究揭示了榕小蜂应对不同气候环境的化学适应机制,为研究昆虫双重性状和理解生态适应与物种形成之间的功能联系奠定了化学基础.

    鸡嗉子榕传粉榕小蜂表皮碳氢化合物性二型季节适应性

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    光周期调控维西堇菜与裂叶堇菜开放花和闭锁花的发育

    李巧峡李有龙李纪纲陈晨龙...
    47-55页
    查看更多>>摘要：两型闭花受精现象是指在植物个体发育的不同时期或不同部位会形成两种形态完全不同的花,即异花传粉的开放花(chasmogamous flower,CH)与自花传粉的闭锁花(cleistogamous flower,CL).维西堇菜(Viola monbeigii)与裂叶堇菜(V.dissecta)在早春时期为CH花,夏季为CL花,光周期可能调控着两种花型的发育.本研究对维西堇菜和裂叶堇菜不同光周期下的花型进行了形态观察与统计,以探究光周期对两种花型发育的调控作用,并阐明两种花型不同发育阶段的主要形态差异.结果表明:维西堇菜和裂叶堇菜的CH和CL花的差异主要体现在花瓣与雄蕊的大小与数量、蜜腺体的有无、花丝长短、柱头有无弯曲等方面.CH花5个花瓣,下花瓣有一长距,5枚雄蕊,花丝很短,2枚雄蕊背部的蜜腺体伸入下花瓣形成的距中,雌蕊花柱直立并高于雄蕊;CL花雄蕊2枚,花丝较长,无蜜腺体,其余雄蕊与5个花瓣均为原基状,雌蕊的柱头通常弯向2枚发育最好的雄蕊.另外存在着花瓣与雄蕊数量介于CH与CL花之间的过渡闭锁花(intermediate cleistogamous flower,inCL),其花部特征与闭锁花一样,花萼一直包裹着其他3轮花器官.中短日照(12 h及以下光照)下诱导的花芽大部分为CH花,长日照(16 h光照)下诱导的大部分花芽为完全CL花.两个物种的CH花与CL花在4轮花器官原基形成后出现明显的形态差异,并随着花芽发育的成熟,形态差异更加明显.本研究揭示了光周期对维西堇菜与裂叶堇菜CH和CL花发育的调控作用,阐明了CH与CL花出现明显差异的时期与具体形态差异,为堇菜属两型闭花受精适应性进化研究提供了理论依据.

    光周期调控花发育维西堇菜裂叶堇菜

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    被子植物隐性雌雄异株性系统的多样性、系统演化及进化意义

    何花谭敦炎杨晓琛
    56-70页
    查看更多>>摘要：隐性雌雄异株指植株表型为非雌雄异株,但形态上两性花通常雄性不育或雌性不育,植株个体实际仅行使雌性或雄性功能.两性花植株向雌雄异株的转变在被子植物中广泛存在,隐性雌雄异株作为潜在的中间阶段对于理解植物性系统的演化具有重要意义.据APG Ⅳ分类系统,这些物种在被子植物的22目36科65属约221种植物中有过报道,分别约占被子植物总目数的34.4％、总科数的8.7％、总属数的0.5％和总种数的0.1％;多为分布于热带或亚热带地区依靠生物传粉的木本植物,且至少存在花蜜或花粉作为访花报酬.该性系统形态学的性表达类型多样:可分为雄花两性花异株(类型Ⅰ)、两性花植株(类型Ⅱ)、雌花两性花异株(类型Ⅲ)及其他类型(类型Ⅳ)4种,分别约占已报道隐性雌雄异株物种数的48.9％、47.5％、2.7％和0.9％.从系统发育看,该性系统在被子植物木兰分支、单子叶植物分支及真双子叶植物分支均有分布,且主要分布于较为进化的核心真双子叶植物类群中.隐性雌雄异株物种不育性器官的进化意义存在多种假说,包括祖先假说、遗传约束假说、促进风媒花粉落置假说、传粉者吸引假说、拟态与欺骗假说等,但相关实证研究较少.本文对隐性雌雄异株物种不同类群的性表达形式、不育性器官败育类型进行了归纳,并对具该性系统的类群在被子植物中的分布与系统演化进行了分析与总结,同时对有关隐性雌雄异株物种不育性器官进化意义的5个假说进行了介绍与评价,最后对今后的相关研究方向进行了展望.以期为深入研究被子植物隐性雌雄异株性系统的进化式样与机制研究提供理论资料.

    隐性雌雄异株性表达性系统系统演化进化意义被子植物

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    海南大田国家级自然保护区小灵猫的活动节律与栖息地选择

    张明军王合升颜文博符运南...
    71-80页
    查看更多>>摘要：小灵猫(Viverricula indica)是国家一级重点保护野生动物,有关该物种在我国的当前分布和栖息地生态学的资料非常有限,不利于其保护管理策略的制定.2021年10月至2023年8月,作者在海南大田国家级自然保护区通过红外相机技术监测调查了小灵猫的分布,采用核密度函数和Vanderploeg & Scavia资源选择指数分析了小灵猫的活动节律和栖息地选择.本次调查在区内50个位点共布设了 120台红外相机,总相机工作日累计24,778天,获得独立有效照片6,250张,调查期间在13个位点获取了48次小灵猫独立有效探测,证实小灵猫在该区域稳定存在.小灵猫的活动节律为典型的夜行性,日活动曲线呈单峰分布,活动高峰处于22:00前后.区内小灵猫对于人类活动在时间层面呈现明显回避(重叠系数△=0.04),与同域分布竞争物种豹猫(Prionailurus bengalensis)之间存在时间生态位上的分离(P＜0.001).在栖息地选择上,小灵猫偏好利用食物资源丰富的杧果(Mangifera indica)林、乔木郁闭度中等(50％-75％)、干扰强度中低的生境.本调查研究填补了海南岛小灵猫分布及生态信息方面的空缺,为后续的深入研究提供了基础信息,也为更多区域野生小灵猫的保护和管理提供了一定的科学依据.

    小灵猫红外相机活动节律栖息地选择海南分布

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    基于红外相机技术的林麝行为PAE编码与多样性

    宋芬周芸芸黄太福杨存存...
    81-91页
    查看更多>>摘要：了解野生动物在自然环境中的行为表现,对于制定该物种的保护政策尤为重要.野生林麝(Moschusberezovskii)是湖南省分布的几种国家一级重点保护动物之一,但对其在野外的行为表现研究甚为匮乏.2019年4月至2023年6月,作者对湖南壶瓶山国家级自然保护区的固定红外相机监测数据进行了分类汇总,使用PAE编码系统开展林麝的行为谱及多样性研究.本文旨在:(1)参照PAE动物行为编码范式,建立林麝的行为谱及编码系统.(2)对林麝的行为数据进行统计并计算行为多样性指数,分析不同季节、性别、年龄组和生境间的差异.结果显示:(1)通过野生林麝845张有效照片和133段视频辨识了林麝7种姿势、65种动作和32种行为,基本涵盖了林麝的主要日常行为;(2)不同季节的行为多样性指数存在差异,春季(H春=0.8922,r春=0.3850)＞夏季(H夏=0.7954,r夏=0.3432)＞秋季(H秋=0.7775,r秋=0.3355)＞冬季(H冬=0.5094,r冬=0.2198);(3)雄麝、雌麝和幼体行为差异明显,幼体未记录到排遗、标记、自我指向3种行为,雌麝有较多的自我指向行为,雄麝独有标记行为,行为多样性指数表现为雌麝(H雌=0.6338)＞雄麝(H雄=0.5814)＞幼麝(H幼=0.3816);(4)林麝在针阔混交林的行为多样性指数最高,摄食行为频次居于各生境前列.综上,本研究首次提供了野生林麝的行为谱及其编码,将为深入地开展林麝行为生态学研究和保护管理提供基础数据.

    林麝行为谱PAE编码系统行为多样性壶瓶山

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    东海六个国家级海洋保护区鱼类多样性和连通性

    姜熠辉刘岳曾旭林喆滢...
    92-106页
    查看更多>>摘要：全球气候变化和人类活动影响对沿海生态系统造成了巨大压力,而建立海洋保护区网络被认为是应对这双重压力的重要手段.为了保护东海丰富的生物资源,我国自20世纪末已建立了多个保护区,但目前生物多样性以及连通性的研究不足以有效支撑东海生物多样性保护与可持续发展.为此,本研究选取了东海城洲岛国家级海洋公园(城洲岛)、深沪湾海底古森林遗迹国家级自然保护区(深沪湾)、湄洲岛国家级海洋公园(湄洲岛)、平潭综合实验区海坛湾国家级海洋公园(平潭岛)、洞头国家级海洋公园(洞头岛)和玉环国家级海洋公园(玉环)6个国家级海洋保护区,在保护区内近岸海域采集不同季节的eDNA样品并测量水环境参数,通过对鱼类群落组成分析预测保护区间的生物多样性及其潜在连通性.在采集到的71个样品中,共获得了5,069,193条序列,包括46,309个分子操作分类单元(molecular operational taxonomic units,MOTUs),其中保护区内共享MOTUs的丰度占比基本都超过40％.虽然不同保护区间环境参数存在显著差异,但是生物多样性指数和群落组成差异性检验显示不同保护区间鱼类组成不存在显著差异(P＞0.05),仅存在季节差异.高占比的共享MOTUs以及无显著空间分化的群落组成可能意味着这些保护区间存在较强的连通性,具备建立海洋保护区网络的潜力.对保护区生态网络结构的进一步分析表明,不同保护区的生态网络存在差异,洞头岛、玉环、深沪湾保护区的网络结构较为稳健,而湄洲岛和平潭岛保护区则相反,这表明不同保护区的保护效果存在一定差异,这可能与保护区的面积和管理有关.本研究不仅为东海近岸群落连通性研究提供了参考,同时也为东海保护区的管理和建设提供直接支撑.

    海洋保护地保护区网络环境DNA网络分析连通性生物多样性

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    西沙群岛七连屿珊瑚礁鱼类的物种组成与演替

    王腾李纯厚王广华赵金发...
    107-115页
    查看更多>>摘要：七连屿是西沙群岛东北面的一个珊瑚礁群岛,生物多样性极高,近年来由于受到了人类扰动影响,鱼类资源出现明显衰退.为探究这一衰退演变特征并更好地保护和管理七连屿珊瑚礁鱼类资源,我们于2018-2023年采用潜水捕捞、渔捞日志记录、水下视频拍摄以及环境DNA分析等方法,并结合近年这一海域的研究资料,对其鱼类种类组成的现状进行分析.结果如下:2017年至今,七连屿共发现珊瑚礁鱼类412种,隶属于2纲16目60科168属,其中鲈形目鱼类最多,为320种,科水平隆头鱼科种类最多,有47种.七连屿以小型鱼类为多;食性方面以肉食性鱼类为多.2021-2023年大中型鱼类比例及肉食性鱼类比例较2017-2020年出现下降,同时小型鱼类和植食性鱼类比例却出现显著上升.两时间段肉食性鱼类相似性较低,为不相似;植食性鱼类相似性较高,为中等相似;小型鱼类相似性较低,为不相似,大型鱼类也为不相似.优势种中大型鱼类和小型鱼类的种类数显著低于稀有鱼类,肉食性鱼类的种类数也显著低于稀有鱼类,而植食性鱼类的种类数则显著高于稀有鱼类.两时间段的鱼类平均分类差异指数(Delta+)和变异分类差异指数(Lambda+)呈下降趋势.以上表明七连屿珊瑚礁鱼类受到了过度捕捞和生境退化的双重影响,鱼类物种发生了显著的更替.研究为今后预测七连屿珊瑚礁鱼类物种演替趋势提供了基础数据,为西沙珊瑚礁生态系统保护和修复提供了参考.

    西沙群岛珊瑚礁鱼类过度捕捞分类多样性演替

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