群落生态（精选10篇）
群落生态 篇1
摘要：论文以群落生态学和创新生态系统等理论为基础,将群落生态学应用于县域创新生态系统的形成和路径优化等领域,系统分析县域创新生态系统形成机理,并从创新人才环境、创新政策环境以及构建县域创新体系等3个方面,研究提出基于群落生态学的县域创新生态系统优化途径。
关键词：群落生态学,县域创新,生态系统
1引言
新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起,与我国加快转变经济发展方式形成历史性交汇。县域创新系统作为国家创新系统的基本单元和重要组成部分,是经济发展和社会进步的重要基础和综合体现。面对经济发展新常态下的趋势变化和特点,如何整合县域内外各创新资源,加大合作创新力度,突破现有的区域局限,实现科技创新、制度创新、开放创新的有机统一和协同发展,促进科技成果在县域企业、广大农村的运用和转化,对于县域的产业结构升级,优化发展方式意义重大。
从生态学视角探讨创新系统的研究散见于区域技术进步和产业创新的文献中,如Adomavicius等(2001)认为技术的进化与发展有赖于技术进步的整个生态环境。Adner(2006)认为创新生态系统的整体创新能力是影响企业绩效的关键要素。傅羿芳等(2004)运用种群理论和方法研究构成高科技产业集群持续创新生态体系。黄鲁成(2003)根据生态学理论与方法、技术创新理论和区域发展理论,从反馈、回路、系统性、多样性调节机制等方面论述区域技术创新生态系统的生存机制。苗红(2008)提出了区域技术创新生态系统健康的内涵和评价方法。张运生(2009)研究提出了高科技产业创新生态系统耦合战略。大多数学者的研究聚焦于高校、科技型企业等创新主体,并且从构建、运行、评价、影响因素等方面来开展研究,针对区域尤其是县域技术创新生态系统的分析探讨涉及的还处于比较粗泛的阶段。当前加快实施创新驱动发展战略背景下,如何构建适应各地科技发展实际的县域创新生态系统,将群落生态学应用于县域创新生态系统的形成和优化等领域的研究仍是理论界和科技管理工作持续关注的热点问题。
2基于群落生态学的县域创新生态系统内涵
群落生态学一般指自然界中各生物或种群存在的一种自然状态,群落内的各种生物或种群在进化过程中相互作用,或者区域内与其外部环境进行扩散、交换,导致产生新的组合。群落生态学不仅仅是研究自然界各生物或种群存在的静态关系,同时也从多种维度、多种关系对各种生物或种群及其差异性进行深入系统研究的系列综合理论框架。Gleason早在1926年就提出局域群落只不过是各种分布重叠的物种碰巧出现在同一地点的产物,但在很长一段时间内人们认为局域过程(例如竞争、捕食和互利等)是局域群落多样性的主要决定因素,因此可以忽略大尺度上进化、历史以及地理因素对局域群落多样性的影响(Macarthur,1965)。大量解释生物多样性的理论也只是关注局域过程(Palmer,1994),事实上把群落当成了不受外界影响的封闭系统。然而,越来越多的证据表明,区域群落的物种迁入是影响局域生物多样性的一个重要过程,因而Gleason的“开放群落”观点重新得到重视(Ricklefs,1987;Harrison&Cornell,2008)。在这样一个背景下,生态学家基于开放群落视域下,也相继提出了群落不仅以多样性、复杂性予以存在,还通过相互渗透、扩散、选择,并在其进化的过程共同作用,以求达到相对的选择性平衡,从而影响区域、局域群落多样性的假说,积累了较为丰富的文献,提出了诸多具有参考价值的理论观点。
县级行政区划是我国重要的行政管理层级,县域科技发展作为国家整体科技发展的一个重要组成部分和内容,是衡量县域竞争力的重要指标之一,与当地产业结构、资源概括、农业科技等领域联系密切。县域科技活动是在县域区域内开展的各类科技要素流动、配置的过程,泛指在县域范围内开展的各种创新要素参与的科技知识的产生、传播应用等创新过程的总称。县域科技创新,指的是在县级行政范围之内由各种创新主体参与的、推动创新活动开展的各种要素及其相互关系的总和,可以理解为一个以县域特色产业科技创新为基础,以特色产品推广为纽带,以高新技术产业化为特征,以人才使用为核心的区域创新活动(王元,2012)。县域科技创新与省域、市域以及泛区域性创新有着本质上的区别,县域科技创新涉及政府及其相关部门、院校或分支机构、企业(科技型中小企业或具有创新意愿及意识的中小企业、龙头企业)、中介机构、农技协、各类推广机构以及社会公众等创新主体,与制度、政策和环境相互协调、良性互动,和人才、资金、技术、信息、成果等创新要素协同作用,从而实现创新资源的高效集成和合理配置,推动县域新技术或新知识的产生、流动、更新和转化,实现县域特色产业和经济社会的快速发展。这一系统功能实现的过程就是县域科技创新的过程,是创新主体与创新条件、制度建设、创新氛围等创新要素交互作用下的一种多主体(种群、族群)、多因素(知识流、信息流)、多层级耦合(价值转化)现象,属于开放的群落生态巨系统的范畴,同时也遵循生态学的第一条法则:每一种事物都与别的事物相关(巴里·康芒纳,1997)。简言之,县域创新生态系统是各创新主体、内容、方法和手段在创新环境、模式和机制的作用下,相互推动、相互制约、协同推进的一个动态平衡系统。
3基于群落生态学的县域创新生态系统形成机理
每个生态系统中都存在着千百万不同种群的生物,各个种群都有与其相适应的、极为特殊的环境生态位,而且每一种群,在其整体生命形成或运行的过程中,都具有影响着它的周遭环境的理化性质。系统中的各个要素并非孤立地存在着,每个要素在系统中都处于一定的位置,发挥着特定的功能,要素之间的相互关联,构成了一个不可分割的整体(贝塔朗菲·冯,1987)。
3.1县域创新生态系统形成内在动力
3.1.1由外及内推进。每个生物种群也与其他种群发生着各种错综复杂的联系。县域科技进步将直接影响创新型省份建设内涵,开放式创新是促进县域科技进步的重要前提,开放的创新生态系统是某一区域与外界环境既有物质、能量、信息交换的系统。县域创新生态系统必须从系统外部环境中获取从事创新活动所必需的能量、信息以及各种与之匹配的创新资源,并需不断地产生和向系统外部输送各种信息和创新产品,否则,它就不可能生存并正常地运转下去。假使在县域创新生态这个系统内的每个主体、种群本身都是开放的子系统,并且相互之间互通有无;其次,各主体、种群与系统外部环境之间同时还进行着各种信息与物质交换活动,如省会城市、设区市,省属科研院所、高校,科技管理部门、科技服务机构之间都有着科研人员、创新资源、技术知识、科研经费、创新成果以及市场信息的交换。县域生态系统与系统外部环境的各种交流,各创新要素跨区域流动,使系统不断引入人力、资金、信息等负熵流,进而导致系统熵值的不断减少,而系统熵值的减少将使县域创新生态系统从无序向有序演化。
3.1.2内部转化推进。区域生态系统是由其相似组织及其环境相互作用而形成的系统,在这个生态系统中,共生创新成长显得尤为重要。在创新型省份建设的大环境下,同一省份的县域之间,各种群之间的互动关系也较为密切,县域内部的各个部门和行业作为在相同的一个环境中的种群,这些种群相互影响,并与其环境互动,促进县域之间创新要素循环转化,知识、资本、人才、成果、信息等创新资源在县域内外加速流动、配置、重组。利用好创新要素开放共享,网络互联互通机制,将合作研发转化成重要创新趋势,知识、人才、成果、信息以及科研基础设施等创新资源在创新生态较好的区域快速整合集聚,迅速转化成为新产品、形成新产业,比较优势加速由资源要素禀赋向创新生态环境需求等方向转变、推进。
3.2县域创新生态系统形成功能
3.2.1资源配置优化统筹功能。县域创新生态系统创新效率的提高主要在于对其区域创新资源配置和优化。我国科技资源长期存在着重复、分散、封闭、低效等现象,资源配置“碎片化”等问题突出,已经成为实施创新驱动发展战略的主要障碍。县域科技资源长期存在财力投入不足、技术水平较低、产业基础薄弱、信息封闭不对称、创新服务能力仍需进一步提高等一系列问题,为保障创新驱动战略目标的实施,就要强化资源配置、优化统筹协调机制,加大创新要素的开放、流动,合理配置、调整好县域各个创新生态因子的位置和进化趋势及轨道,让其分布在生态系统的最合适的生态梯度上运行。
3.2.2激发产业转型原动力功能。当前,发挥企业技术创新主体作用的背景下,企业创新为了追求更高的经济效益,效益需求同时诱逼企业不得不开展自主创新,这一良性循环成为激发产业转型升级的原动力。县域产业多属于资源能耗型,并位于产业链的末端,技术要求比较低,专业化分工不够精细,其创新进程多还处于技术的模仿、改进和跟进的阶段。创新驱动是培育战略性新兴产业,加快传统产业重大技术改造提升的重要动力。在供求关系日益复杂、产业转型优化升级步伐加快的前提下,通过大数据、“互联网+”等信息手段的影响和带动,县域产业也加大与市、省以及周边区域的合作,形成运转良好、物种丰富的创新生态系统,各种新技术、新产业、新产品以及新的商业模式的相继涌现,通过改革释放创新活力,促进创新生态系统内生动力驱动,逐步在县域形成关联度大、主业突出、创新力强、带动性强的市场驱动创新新机制。
3.2.3创新文化环境营造功能。由于创新的多样、复杂以及不确定和泛在性,县域创新不仅要依靠政府及其相关部门、高校院所、企业(龙头企业、科技型中小企业或具有创新意愿及意识的中小企业)、社会公众积极参与,更重要的是形成系统内部良好的创新生态和协同效应,能够激发全社会每个细胞的创新热情,使整个经济单元充满生机活力,从而汇聚成为强劲发展的新动力。通过创新文化环境的营造,促进创新生态系统内外各创新主体、种群等创新因子的互动,采取差别化的激励政策,培植创新创业文化体系,调动广大个体或群体的聪明才智,鼓励适应县域经济发展的“微商”“微创”“创客”“即创”等形式的创新创业新业态,形成大众创业、万众创新的新局面。
4基于群落生态学的县域创新生态系统优化路径
4.1优化创新人才成长生态环境
人才作为创新生态系统中重要的族群,是创新最能动的因素,是创新的第一资源,要把人的发展作为创新驱动发展的出发点和落脚点。在县域创新体系发展中,面临着人才流失和高层次人才紧缺的双重压力,以科技园区、孵化器、创新联盟、研发(推广、示范)基地等创新平台及其辐射区为载体,积极引入具有综合性知识、创造力强的研发型人才,同时也加大对熟练技能型人才的培养力度;另一方面,以县级政府或相关部门为主要牵头单位,设立适应当地区域发展特色的创新人才计划,发挥当地企业家和技术、专业技能型人才队伍的创新作用,激发全社会的创新活力,推动科技型企业和科技含量高的产业、成果在县级区域落地转化。
4.2优化创新群落政策环境
保障创新生态系统协同共进、动态平衡,实现系统内外各创新主体、种群(族群)协调发展、价值交换等运行环境离不开创新政策的支撑。创新政策是实施创新驱动发展战略的制度保障,加强创新链条各环节的政策协调和衔接,形成政策合力,推动政策设计一体化。当前,一些县级政府在政绩观方面仍受GDP等数值纯粹增长的观念的影响,缺乏经济增长要依靠内涵式增长的治县理念,县域经济发展多落实在资本市场和房地产市场等急功近利领域,导致忽略了对基层科技进步的鼓励和扶持,更谈不上制定各项有利政策推动和促进县域科技的发展。因此,各县级政府仍需通过与国家、省、市等上级政府或部门制定的创新政策相衔接,与当地创新规律相结合,制定或落实好适应县域经济、科技发展的政策法规,营造良好的政策法规环境,促进县域科技创新生态系统的发展,提升生态系统内自主创新能力。总体而言,创新政策包含财税政策(企业研发费用税前加计扣除政策、创新产品采购、首台套保险、订购、补贴、创新产品推广)、知识产权(专利)保护、科技服务(科技成果转移转化推广、科技人才、科技金融、科技园区、创新基地、孵化器)等相关的政策法规体系等,通过政策引导,充分调动县域各创新主体和全社会的创新积极性。
4.3构建县域多层创新耦合创新体系
围绕把新知识、新技术、新资讯变成为现实生产力,构建各类创新主体协同互动、创新要素顺畅流动、高效配置的创新生态系统,形成创新驱动发展的实践载体、制度安排和环境保障。营造激励创新的公平竞争环境,强化竞争政策和产业政策对创新的引导;加强与市、省、国家等高层次创新团队、专家的互动,建立常态化的对话、咨询机制;鼓励龙头企业、科技型中小企业与系统外创新主体建立创新战略联盟,或参与创新集聚区域各层次创新网络的开放共享战略;落实好各类鼓励创新的税收、金融等优惠政策,带动社会资本支持本土企业自主创新,推动政策由研发向创新链条一体化整体设计转变;完善创新治理体系,明确政府和市场分工,强调市场机制,以市场规则来运转和配置创新资源,打通创新链各个环节,激发全社会创新活力,构建有利于创新生态环境的以科技管理服务体系为核心的科技条件建设体系、科技信息网络、科技成果推广体系、科技中介服务体系、科普和技术培训体系、产学研合作体系等一系列服务县域科技进步的县域创新体系。
群落生态 篇2
贵州羊昌河夏季PFU岩溶水生原生动物群落生态研究
采用PFU法,于夏季采集贵州羊昌河岩溶水生原生动物群落.生物样和水样进行室内岩溶水生原生动物培养、分离和鉴定,研究羊昌河岩溶水生原生动物群落的组成、功能营养类群及其生态类群特征.结果得出,羊昌河岩溶水生原生动物群落物种组成含17目33属36种;该岩溶水生原生动物群落含5个功能营养群,其中,光合营养群含有3个种,占总数的.8.33%,细菌碎屑取食者群含有19个种,占总数的52.78%,食藻者类群含有11个种,占总数的30.56%,非选择性杂食者群含有1个种,占总数的2.78%,食肉者群含有2个种,占总数的5.56%;该岩溶水生原生动物群落的Maglaef多样性指数和异养性指数,分别是3.52和103.
作 者：王智慧 张朝晖 李建华 LI Jian-hua 作者单位：刊 名：广西科学 ISTIC英文刊名：GUANGXI SCIENCES年，卷(期)：15(3)分类号：Q958.15关键词：动物群落 原生动物 水生 物种多样性 生物指数 功能营养群 岩溶河流
群落生态 篇3
建筑群落生态学，这个名字有一些拗口，但这确实是现代建筑中存在着的一个实际问题，因为现代企业建筑的设计理念可谓是日新月异，开发商都在寻求建筑功能的最大化，其周围的环境都也在不断发生巨大变化，而这些变化都会直接影响企业的发展。
华商TWONFACTORY位于大兴创业园核心地带，它以其内外兼具的优越条件向人们展示了它内在的、和谐的生态系统。
TOWNFACTORY根据当地的自然环境，导入世界先进的设计理念，追求以人为本，运用生态学、建筑学的基本原理及现代科技手段，合理安排建筑元素与其他相关因素之间的关系，使商务中心与景观区有机结合，单纯的建筑蕴含着丰富的人文精神和人文关怀。
在设计的宏观定位中，它从创造生态环境的空间规划布局出发，将超大规模的中央园林，匠心独运的绿茵通道，独具特色的透明挑廊，新颖别致的屋顶花园融为一体，无不发挥周围环境背景的有利因素，或借景远山，或引水入区，追求多样性，创造真正具有良性生态效果的企业发展环境。蓝天、白云，碧草、清水，形成一个连续的由点到面的整体绿化景观系统，建成了一座独具特色的完全生态化社区，让创业者们避开喧闹繁杂的都市，置身自然的怀抱潜心创业。
另外，生态系统应有之义中包含两个原则：循环原则和共生原则。也就是生态系统中的物质和能量，或者是资源，通过它们在系统内的循环、流动而被多次、反复、高效地利用，从而能够成为一个高效能的系统。同时，生态系统应是一个有机的整体，各种构成元素之间及它们与环境之间应该是非常巧妙完美地结成一条条链，而链与链之间又连结成一张生态网，各种元素在其中共存共荣。企业建筑生态群落中的组成元素除了建筑元素外，还应有以建筑物为载体的企业。
无疑，TOWNFACTORY遵从了上述两个原则。它借鉴西方经济发达工业区的经验又结合国内实际情况，在软件上，结合国内市场经济现状和政务环境，建立了与政府有关部门沟通的接口（工商、税务、科技、技术监督等），能让入驻企业尽享优惠政策。TOWNFACTORY为从事医药、电子信息、光机电一体领域的归国创业人员均提供了可以各取所需的现房，其合理的建筑布局使入驻企业能够把研发、生产与商务融为一体，各种功能及优势充分互补。
另外，TOWNFACTORY全面的智能化，无论是楼宇的自控系统，消防系统还是网络、通讯，都采用国际高规格，全方位保证企业在新经济时代的各项需求。可以说，TOWNFACTORY将所能提供给企业的资源进行了整合后和盘托出，为企业入驻后正常运转提供了一个预期的高效能系统。目前已经有美国、日本等外国科技公司和中国内地及台湾地区的众多公司入驻，各公司实现了良性发展和互动。
群落生态设计研究进展与展望 篇4
生态规划设计一直是推动景观规划设计在新时期发展的动力之一。在20世纪末可持续发展研究的世界趋势中, 可持续景观设计成为近年来广泛探索的一个领域和新技术, 它以维持生命系统关系、生态过程与功能的持续性为核心, 超越传统景观设计中以减少场地破坏为出发点的保守目标, 通过重建必要的生态过程, 促进场地的恢复 (Carol Franklin, 1997) 。对自然过程的模仿成为生态规划设计的重要方式。而在景观规划设计的各种类型中, 植物一直是景观的主体, 也是景观多样化的重要体现, 更是自然生态过程最直接的载体和可持续景观设计的重要切入点和依据。
二、国内外群落设计研究进展与不足
(一) 国外相关研究进展。
19世纪后期生态学的兴起为种植设计奠定了科学的基础。人们从自然中发掘植物构成类型, 将一些植物种类科学地组成一个群体。19世纪后期美国的詹士·詹森 (Jens Jensen) 提出了以自然的生态学方法来代替以往单纯从视觉出发的设计方法。1937年詹森 (Jens Jensen) 和赖特 (Frank Lloyd Wright) 在美国春田城附近建造了草原风格的林肯纪念园。19世纪德国的浮士特·鲍克勒 (Fuerst Puekler) 也按自然群落的结构, 采用不同的树种设计了一批著名的公园。20世纪20年代, 西方有些生物学家和园艺学家因见到迅猛的都市化趋势将很快吞没大量自然景观, 于是考虑在城市园林中建造模仿自然的植物群落及其生境 (林源祥, 2002) 。荷兰的一些生态学家还在布罗克辛根 (Broekhungen) 建造了一座实验性生态园 (刘滨谊, 2001;达良俊, 2004;孔杨勇, 2004) 。20世纪60年代末德国植物社会学家蒂克逊 (Txen) 提出用地带性的、潜在的植物种, 按“顶极群落”原理建成生态绿地的理论要点。他的学生宫胁昭教授用20余年时间在全世界900个点实践该理论取得成功。用这种方法建成的生态绿地具有“低成本、快速度、高效率”的优点, 国际上称它为“宫胁昭方法” (王晓俊, 2000;封云, 2004) 。
(二) 国内相关研究进展。
从国内群落研究的现状来看, 普遍存在以下情况: (1) 实例研究与分析较为全面彻底, 但研究分析所得结果应用于实际的甚少。 (2) 群落设计方法与原则的研究过于笼统化, 以至于在实践中根本不具可操作性。 (3) 实例应用见于文献的甚少。一方面, 缺乏自然化植物群落构建的理论和技术规程;另一方面, 缺乏城市生态化植物群落景观的构建工艺, 城市绿地景观仍停留在植物配置阶段, 这样的人工植物群落生态功能不强, 缺乏自然气息。应从生产者——绿色植物的角度去考虑问题, 重视食物链、网和生态系统之间复杂的关系[3,4]。
三、群落生态设计的核心
(一) 群落生态关系设计。
群落生态关系主要包括生境与最适宜的生物物种、个体生态量与群落生态效应、群落食物链设计、植物的种间关系与相生相克四个主要关系体系。 (1) 生境与最适宜的生物物种主要包括生境决定最基本的物种构成、乡土植物与地带性植物、入侵植物与群落生态。 (2) 个体生态量与群落生态效应主要包括个体生物量最大化、生态效能最大化两个系统内涵, 群落内部相互适宜的结果, 具有系统功能最优化的平衡, 也是群落整体性生态效能最大化。 (3) 群落食物链设计主要包括基本食物链关系和突出蜜源植物与结实植物的两重关系。由于鸟类和昆虫的重要性, 在植物群落设计中对吸引鸟类和昆虫集聚和生存的条件九成为食物链设计的关键。 (4) 植物的种间关系与相生相克主要包括植物的种间关系和植物间的相生相克关系。
(二) 植物序列选择。
植物序列选择主要包括植物生长序列选择、季相序列选择、群落传播序列三个序列特征。 (1) 植物生长序列选择主要确定先锋树种、优势树种和建群种。由于优势种和建群种对这个群落具有决定性的作用和影响能力, 对优势种和建群种的破坏会导致群落性质和群落环境发生变化, 是保护群落生态稳定性的关键, 也是群落生态设计中群落设计的关键。同时, 由于建群种通常占据群落空间的绝对优势, 往往株体高大, 是林冠层的主要构成, 其树冠形态、叶色的变化、花形和花期的特点等都直接决定群落的观赏性, 成为群落设计重要控制的环节之一。 (2) 季相序列选择主要确定观花序列、观果序列、观叶序列和观形序列。 (3) 群落传播序列主要确定自播植物和人工播种序列。
(三) 种植设计。
种植设计主要包括林地、灌丛、草地与地被层的设计。据城市所属的气候带和地理条件, 选择林地树种, 并确定构成比例, 需要对当地传统园林或历史性的林地开展调查先锋树种。主要树种和观赏树种的选择对林地的建立和稳定性至关重要。
(四) 栖息地设计与保护。
主要包括栖息地类型多样性和栖息地设计。要点在于: (1) 创造丰富的生境类型。 (2) 尽可能保持动植物种类的多样性。 (3) 人为设计栖息地设施。在绿地设计中应明确设计安全区, 为野生动物提供庇护。灌木丛对于鸟类、爬行类以及昆虫都具有吸引力。
(五) 人工群落生态功能设计。
人工群落生态功能设计主要包括服务于动植物生存的人工群落功能和服务于人群活动的绿地群落功能两种类型。 (1) 服务于动植物生存的群落是人工模仿的自然、半自然群落, 在群落形成初期人工痕迹比较明显, 但随着群落的生长和演变, 群落更接近于自然和半自然的群落环境。 (2) 服务于人群活动的绿地群落功能。这些功能主要有防蚊虫性群落、抗污染性群落 (防粉尘污染、防重金属污染、防有害气体污染等) 、保健治疗性群落、调节和改善小气候群落、文化性群落以及主要满足人们林间休息的群落功能等等。
四、群落生态设计的逻辑可能性树
面对特有的环境和特有的多样化的生境系统, 到底选取什么植物来构建群落体系成为群落生态设计的一个基本要点。一种生境可能面对着许多适宜生长的植物种类, 哪些是最适宜的?哪些又是比较适宜的?同时, 群落设计是否又兼顾了“最适宜植物”目标以外的其它因素?也就是说, 群落生态设计面临着许多选择, 这些选择的依据是什么?每个因子对选择决策的影响有多大?正是在这种决策选择的过程中, 尝试性应用“生境适应的逻辑可能性树”的方法来建立群落植物的选择过程, 使选择在条件和目标之间进行平衡。“逻辑可能性树”方法的核心有: (1) 建立生境生态因子特征及条件。 (2) 对地方性物种的生境适宜性进行初步判定, 建立待选植物种类。 (3) 依据生境因子的属性, 由最基本的限制性因子到附带限制性, 在因子与植物之间建立对应关系, 逐步进行植物种类选择。 (4) 只有全部满足或绝大多数条件满足的植物才是“生境适应的植物”, 是群落设计最主要的构成。 (5) 建立起来的选择体系成为逻辑可能性树, 是植物系统选择的决策树。在此基础上, 依据土壤酸碱度、土壤质地与结构、坡向与受光条件、湿润度等因子建立适宜于该生境内的植物生长体系和物种类型, 完成群落设计的关键环境。
参考文献
[1].Brian Clouston;许慈安译.风景园林植物配置[M].北京:中国建筑工业出版社, 1992
[2].王云才, 韩丽莹, 王春平.群落生态设计[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009
[3].达良俊, 方和俊, 李艳艳.上海中心城区绿地植物群落多样性诊断和协调性评价[J].中国园林, 2008, 3:87～90
群落生态 篇5
沙漠高速公路生态景观植物群落选择与设计-以榆靖高速公路为例
在对当地气候、土壤、植被等环境特征分析的基础上,提出了贯穿毛乌素沙地的榆靖高速公路生态景观走廊的`不同类型植物群落类型和规划设计方案.在沙漠高速公路生态景观绿化植物群落的选择中应遵循适地适树、生物多样性和植物多功能等原则,在植物群落设计中应坚持统筹兼顾,多种搭配,丰富多彩,统一多变,以期达到绿化、美化和提高公路的运行条件及生态环境质量,带动沙漠高速公路沿线区域经济综合发展.
作 者：邵治亮 SHAO Zhi-liang 作者单位：榆林学院,陕西,榆林,719000刊 名：西北林学院学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF NORTHWEST FORESTRY UNIVERSITY年，卷(期)：21(6)分类号：S7关键词：高速公路 景观生态 植物群落选择 设计 毛乌素沙地
群落生态 篇6
1 材料与方法
1.1 试验地概况
研究设置21块生态风景林景观样地, 分别位于广州市白云山风景区、广州市火炉山森林公园、佛山高明马尾松改造林地、笔架山改造林地、广州莲塘村、中山塘澉村和南桥村、佛山杨坳村、东莞大沙村和鸡翅岭、深圳小梅沙村等 (表1) 。
1.2 研究方法
1.2.1 林分基本情况要素。
根据现有的林分情况, 采用典型样地调查法, 选取典型的生态风景林林分设置样地。调查样地的林分特征状况, 主要包括:记录样地的郁闭度、林内透视距离、垂直结构层次、枯枝落叶分布情况;对样地内的乔木树种进行每木检尺 (起测径阶为5 cm) , 记录树种名称、胸径、树高、树干形态等;调查样地内林下层灌木的盖度和高度、草本盖度和高度、灌草总盖度及灌草的分布情况等。
1.2.2 色彩要素。
色彩分析的材料统一为单反相机Canon600D所拍摄的林地照片, 拍摄时在每一个样地进行定距多点拍摄, 每个样地搜集的照片不少于10张。
室内的色彩分析工作室从每个样地的照片中选择3张, 通过专业图像分析软件HCImage获取的不同类型生态风景林的色彩要素数据[3]。该软件可精确提取图像目标区域的面积、灰色值、透光率、吸光度值、红绿蓝三色各种灰度值下的像素点、色调、饱和度值等150种测量值。结合文献与前人成果, 选择灰度级、透光率、绿光标准化值、色调和饱和度值5个色彩特征值作为评判林分色彩特征的指标因子[4]。
利用HCImage软件测量所测对象的各个色彩要素指标, 将得出的数据保存为Excel格式。
2 结果与分析
2.1 不同生态风景林的基本色彩指标分析
2.1.1 灰度级。
灰度级表示灰度图像亮度层次范围。级数越多, 图像亮度范围越大、层次越丰富, 可描述整幅图像亮度层次。
灰度级一般取值范围在0~255, 值越高, 则图像的亮度层次越丰富, 与透光率有着紧密的联系。从图1可以看出, 各样地的灰度级差异不大, 其中灰度级最高的照片是11号 (火炉山样地1) , 其次是12号 (火炉山样地2) 和13 (火炉山样地3) ;灰度级最低的是19号样地 (深圳小梅沙) , 较低的有18号 (中山塘澉村) 和10号 (广州莲塘村) 。
2.1.2 透光率。
透光率指透进触摸屏的光照量与环境光照量的百分比, 测量目标颜色越深, 通过的光线越少。
从图2可以看出, 不同生态风景林样地中透光率最高的是11号 (火炉山样地1) , 其次是12号 (火炉山样地2) , 最低的是19号 (深圳小梅沙) 。大部分样地 (占所有样地总数的76.19%) 的照片透光率可达到40%以上, 透光率达到50%以上 (占所有样地总数的28.57%) 的有4、5、11、12、13、14号, 分别是白云山样地4、白云山样地5、火炉山样地1、火炉山样地2、火炉山样地3、火炉山样地4;透光率低于40%的样地有6个, 分别是7、10、15、18、19、20号样地。
2.1.3 色调。
色调 (hue) 是指基本的颜色, 例如红色、黄色、绿色、蓝色, 这可以由色调圆周从红色到绿色到蓝色再回到红色。在色度学的HSI模型中, 人眼感觉颜色的三要素为色调H、饱和度S和亮度I[5]。色调值H为0、60、120、240, 分别代表红色、黄色、绿色和蓝色。根据文献查询, 本研究定义色调值H范围45~74为黄色、75~104为黄绿、105~135为绿色。
从图3可以看出, 21块样地的色调值在[48, 97]区间上, 属于黄色到黄绿色的范围。其中, 色调值最高的是景观样地21 (中山南桥村) , 高达96.22, 属于黄绿色范围;最低的是景观样地19 (深圳小梅沙) , 色调值为48.30, 偏属黄色范围。取值位于黄色范围的样地有16块, 占所有样地总数的76.19%, 取值位于黄绿色范围的样地有5块, 占所有样地总数的24.81%, 取值位于绿色范围的样地没有。
2.1.4 饱和度。
饱和度 (saturation) 是指色彩的鲜艳程度, 也称作颜色的纯度, 它表示颜色中所含彩色成分的比例。饱和度越高, 照片越鲜亮, 饱和度越低, 照片越灰暗。
从图4可以看出, 21个景观样地的图片饱和度均能达到60以上, 最高的是11号样地 (火炉山样地1) , 最低的是19号样地 (深圳小梅沙) 。
2.1.5 绿光标准化值。
彩色图像中每个像素都包括红色 (R) 、蓝色 (B) 和绿色 (G) , 绿光标准化值直接代表绿颜色的深度[6]。但红色和蓝色的强度会混淆绿色, 因而一般采用比值G/ (R+G+B) 来表征绿色, 称为绿光标准化值。用以表示绿色浓度的深浅, 其值越大则绿色越浓重, 颜色越深。
从图5可以看出, 各个样地的绿光标准化值差异较小, 其中最大值所在的样地的是11号 (火炉山样地1) , 最小的是10号样地 (广州莲塘村) 。
2.2 各指标值间相关性分析
对平均胸径、平均树高、树种丰富度、林木密度、郁闭度、灌草盖度6个林分特征的定量指标分别与5个色彩指标进行两两分析, 结果如表2所示。可以看出, 林木特征参数间:平均胸径与平均树高呈显著正相关关系, 而与灰度级、透光率、绿光标准化值、饱和度参数呈显著负相关关系, 与林木密度、郁闭度呈极显著负相关关系;树种丰富度与灰度级、透光率、绿光标准化值、饱和度参数之间呈极显著负相关关系;林木密度则与郁闭度、灰度级、透光率、绿光标准化值、饱和度参数之间呈显著正相关关系。色彩特征参数之间:灰度值与透光率、绿光标准化值、饱和度参数之间呈极显著正相关关系;透光率与绿光标准化值、饱和度呈现极显著正相关关系;绿光标准化值与饱和度值之间呈现极显著正相关关系。
注:*表示显著相关, P<0.05;**表示极显著相关, P<0.01。
色彩特征参数与林木特征参数间有存在显著或极显著的相关关系, 说明林分的色彩影响因子跟林分基本特征有着相关关系。可以考虑在综合评价中加入色彩因子的评价矩阵进行综合评价。
3 结论
基于HCImage图像分析软件的22个色彩指标中, 筛选出灰度级、透光率、绿光标准化值、饱和度、色调5个与林分特征显著相关的色彩指标。根据21个生态风景林样地的5个色彩要素数值与其平均胸径、平均树高、树种丰富度、林木密度、郁闭度、灌草盖度6个林分特征定量指标进行相关分析, 得出:平均胸径、林木密度、灰度值、绿光标准化值、饱和度5个指标之间两两显著相关。由此表明, 色彩指标与林分基本特征之间的关联较紧密, 可以考虑在生态风景林评价体系中加入量化的色彩指标进行评价, 有一定的科学参考性, 更加有利于提高生态风景林的建设质量。
参考文献
[1]周荣伍, 安玉涛, 马润国, 等.生态风景林概念及其研究现状[J].林业科学, 2013 (8) :117-125.
[2]孟平, 吴诗华.生态风景林概述[J].中国园林, 1995 (4) :40-42.
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[5]张力支, 周激流, 杨柱中, 等.基于HSI模型的彩色图像数字水印[J].四川大学学报 (自然科学版) , 2008 (1) :76-80.
群落生态 篇7
“自由自主的阅读”的具体意义就是:教材的编写目的, 是培养、尊重并满足学生的阅读需求, 教材的编写应服务于阅读的开展, 并指向更广阔的阅读空间、更多元的阅读题材、更丰富的阅读资源。阅读应成为一种个体性活动, 基于学生的需要, 他们应该自由地选择喜欢的书籍, 自主地、大量地阅读。而对检查阅读效果的任务, 也应由教学双方经过磨合而确定有益且有效的个性化方式, 繁简难易视人而定, 不应做“一刀切”的硬性规定。
“自由自主的阅读”的生态群落式语文阅读体系的优越性是无可比拟的。因为这种阅读基于学生的本性需要, 是一种真实深刻的语言实践, 它能使学生真正乐于阅读, 并常常是在学生轻松愉快的阅读过程中, 帮助他们开发识字潜能、建立足够词汇、增进文法能力和培养写作风格, 从而使得语言文字和语言文化的学习一并在自由阅读中得以实现。而如果仔细观察那些传统语文教育中表现优秀的学生, 我们也不难发现, 他们优秀的基础往往不是因为课堂学习, 而是因为自己在课外进行的“自由自主的阅读”。
这是一种真正了解学生的课程体系, 它遵循着学生的天性、思维和语言的发展, 逐步展开成为生态群落式语文阅读体系。“生态群落式”语文阅读体系具有以下特征:
1.阅读的“非刚性”特点
它深刻地了解并尊重学生的阅读需要和阅读习惯、学生的语言基础和语言能力、学生对世界和生活的思维方式, 还有学生的审美情趣和爱好偏向。它没有任何强制性的要求, 也不需要机器般的劳作, 学生在其中就如同自然界里的一株植物, 在一个沉默宽容、博大丰富的环境里, 安静地阅读, 自由地生长。
2.教材的“原生态”特点
教材供应是根据学生阅读的年龄特征进行的, 如年幼的学生多喜欢读语言富有节奏韵律的作品, 而中高年级的学生则喜欢内容和形式上富有新鲜感的作品。此外, 在教材的编写中还应力求内容丰富、风格多元, 不拘古今中外之别, 也不拘作家风格、价值观和类型的差别, 作品只要富有优秀的精神价值, 无论是传递民族传统文化的, 还是蕴含现代公民社会常识理念的, 或是有益于学生生活实际的, 都能在教材体系里以完整、原始的文字得到体现, 不用政治过滤, 避免增减删改, 使得所有的精神食粮都是自然天成、纯朴健康的“原生态制品”。
3.“精神的生态”注重“精神的生长”
这种阅读体系所营建的是一个精神的生态系统, 它所有的工作内容就是教师、学生和书本之间的精神交流, 它唯一的工作目的就是在这种交流中提升它的最高价值———让学生获得精神上的成长。而能够帮助学生获得精神成长的最好的营养物质, 莫过于文学作品, 因此文学教育将是这个生态系统达到旺盛繁荣状态的最主要途径。
4.主题组是建立生态群落式的学习组织
在这个课程体系中, 教师和学生将如同生态群落里的伙伴, 他们组成主题组的学习组织, 在学习教材时, 共同讨论确定阅读的主题。教师再根据主题提供书籍资料和相关信息, 引导学生自行寻找感兴趣的材料、书籍, 开展自由自主的阅读活动。师生在主题活动的过程中, 随时都可以把自己的收获和大家分享, 而教师也随时为学生提供帮助。当大家觉得此一主题的阅读已进行完毕, 不会再有更多的收获时, 便可商量决定下一主题的阅读。
5.教师是生态群落的精神领袖
群落生态 篇8
1 探讨当前居住区植物景观搭配的发展趋势
现阶段,城市规划工作正朝着环保生态方向发展,尤其是针对居住区实施绿化环境的措施,最初仅在景观中设计几块绿色植被区域,而现今对居住区的环境进行了精心设计,重点突出主题游园、环保绿地等,在不断完善中提升了居住区在城市规划中的地位。与此同时,群众逐渐提升了对生态环境实施保护的意识,并对居住舒适程度等也提出了新的要求。要想适应城市规划的发展需求,居住区环境向景观及生态化方向发展是必然趋势,这主要体现为:
1.1 以人为本
在落实城市规划时,坚持“以人为本”原则是居住区景观设计的重要基础和前提,它着重强调了其绿化植被在居住区景观中的必要性。由于居住区使用者是群众,故景观植物搭配应以群众需求为中心展开。群众对于植物景观的主要诉求是:休憩、运动以及欣赏等,应在拓展与充实活动空间的同时,运用植物景观将活动空间包裹、隔离,在不影响周边住宅休息功能的同时,最大限度满足场地需求。合适的植物搭配不仅令居住区在环境上充满了一定人文气息,为群众营造了良好的休闲氛围,同时在居住区的景观设计中真正实现了“景为人用”的目标。
1.2 强调了选择性与实用性
在搭配居住区的植物景观时应尽量做到“四季有景”。在夏季来临时,乔木植物的树荫能给居民带去夏日的清爽,其植物景观群落在功能上具有遮荫避暑的作用。通过引入色叶、香源等植物,可伴随季节变化散发出不同的气味,以满足群众对季移景换的景观需求。利用嗅觉刺激强调了植物景观的保健作用,在居住区引进一些能够在光合作用下散发多种气味的新型植物,例如,具有提神醒脑、清热明目等功效的保健作用。因此,在搭配植物景观时应强调其自身的特殊性和共通性。
2 居住区植物造景生态互补的主要模式
2.1 观赏模式
该模式在景观种植设计中遵守了地域性的原则,同时充分运用了植物生物学特性,提倡“互补与互惠”的生态共存原理,有利于科学的搭配生态植物群落,以此展现出植物景观所特有的观赏价值。在设计中主要体现在乔灌花草的组合方式上,注意植物的疏密程度、高低错落,最终以生态群落的方式体现。
2.2 功能性模式
此模式主要利用植物具有可以吸收、吸附大量的CO2、粉尘等有害物质的特性,放大植物生长中光合作用释放一定氧气的特征,并依据植物的这些特性、特征进行针对性的景观设计,最终形成具有鲜明特点和功能性的植物景观生态群落。
2.3 循环利用模式
此模式建立在充分了解所栽植被生物学特性的基础上。例如,豆科植被具有根瘤菌固氮的特性;火炬树的萌蘖繁殖方式;植物喜阴喜阳的特性等。在设计中,根据植被的生态习性对栽植位置进行精心设计,力求在有利于其生长的环境中发挥植被最大的景观效果。
3 居住区植物景观色彩搭配的设计
由于不同颜色的植被对于光线所产生的影响不同,所以,居住区不同区域所需的光与影具有差异,配置植物时不仅要考虑颜色搭配的问题,还应充分考虑1天不同时段光线对于植物颜色的影响。
3.1 红色
在自然界中,亮红色花卉非常引人注目,尤其在绿色的陪衬下更为醒目和热烈。在安闲恬静的休息区,不宜全用红色。在太阳光线很强的地方或是炎炎夏日,用大量红色花卉会带给人以刺眼的感觉。在冷色系的花中点缀一些红色会有温暖的感觉,常采用的植被有:丰花月季,美人蕉、鸡冠花、百日草、一串红等。
3.2 白色
白色十分引人注目,它的运用效果奇妙无穷。在狭长的庭园配置白色花卉会产生长度缩短的视觉效果,正如淡蓝色、紫色和灰色给人远离、空间扩大的感觉一样。在阳光充足的环境,白色花在灰色叶和略带蓝色叶色的陪衬下更为娇艳夺目。在荫蔽处以浓绿、奶黄色或灰色为背景,具有较高的美观性,常用的植被有:杏花、珍珠梅、红瑞木、刺槐等。
3.3 黄色
黄色使人联想到日光,因此,在庭园的阴暗处配置黄色花卉可活跃气氛,使人感到愉快。在黄色中点缀白色、灰绿色和鲜橙色,是极其漂亮的组合。同红色一样,在阳光充足的地方不宜大片种植,全黄花境色彩浓烈,给人以超重的感觉。可以用深蓝紫色花卉和鲜红色花卉、浓绿色叶、淡灰蓝色叶做补色,使色彩相协调,给人清新自然的感觉,或用红色、橙色和青铜色做补色,给人以热情和温暖。
3.4 绿色
绿色是庭院中最普通的颜色,正因如此,也最容易被忽视。其实大自然中的绿色是最多变的,由于光线的不同而呈现不同的样子,但不会像色彩鲜艳的花卉那样在光线下显得暗淡或刺眼,绿色是其它花卉独特的补色对比。
综上对植物色彩搭配设计的探讨,应将这些色彩较强烈的植被根据居住区规划搭配在合理的区域,用以软化建筑硬质的感官,形成具有特色性的植物景观。
4 总结
经过对居住区景观植被搭配设计的探讨,令居住区具有生态化特色,并将其与群众的需求相融合,营造生态发展的环境与氛围是现今设计工作者所需要面对的新课题。在长远发展的生态规划中,居住区互补的植物群落呈现出较强的盎然生机,多层次上满足群众以及社会发展的需求是所要达成的目标。因此,居住区植物搭配在注重视觉效果的同时,还应设计出适合自身发展的生态群落。
摘要：运用绿色植物可以有效净化居住区的人居生活环境,且能调整生态系统的平衡状态,优化其自身的生态功能,同时群众的需求促进了居住区景观植物搭配向生态化方向持续发展,以实现植物的生态互补性搭配目标。本文着重就植物生态的互补、选择性搭配等展开探讨。
关键词：居住区,植物,生态互补,选择性搭配
参考文献
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[4] 何雪峰.居住区植物造景生态化浅议[J].甘肃科技,2010(11).
群落生态 篇9
关键词：油藏,细菌群落结构,分子生物学,16SrDNA基因,变性梯度凝胶电泳 (DGGE) ,克隆文库T-RFLP
微生物提高采收率技术其实质是通过人为调控油藏微生物生态, 逐步形成有利于提高原油采收率的油藏生态环境, 从而最终达到提高石油采收率的目的[1—3]。研究油藏细菌生态组成对微生物提高原油采收率技术的发展具有重要的现实意义[4]。传统的人工纯培养对油藏细菌群落的分析由于人工培养条件的选择性, 检测到的微生物不能完全反应油藏中的真实情况[5,6]。现代分子生态学分析方法突破了纯培养瓶颈, 能从分子水平上较客观的揭示环境微生物的多样性, 成为人们分析油藏细菌群落结构的新工具[7,8]。目前测定细菌群落结构的方法主要包括:变性梯度凝胶电泳 (DGGE/TGGE) 、末端限制性片段长度多态性分析技术 (terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP) 、建立16Sr DNA文库进行序列分析方法等。变形梯度凝胶电泳 (DGGE) 方法在油藏微生物中的应用主要是通过扩增得到总DNA中含有某一高变区的目的DNA序列产物, 通过双链DNA分子在含梯度变性剂聚丙烯酰胺凝胶中电泳, 得到带谱[9,10]。因为DGGE带谱中每个条带很可能代表一个不同的微生物物种, 据此反应该油藏中细菌群落中优势类群。T-RFLP技术主要是利用能识别特定DNA序列的限制性核酸内切酶处理群落16Sr DNA片段, 基于不同种群16Sr DNA片段差异, 识别得到的DNA片段的长度和数量, 据此分析细菌群落结构[11—13]。建立16Sr DNA文库方法, 通过将16Sr DNA连接到适当的载体上, 构建16Sr DNA文库后测定16Sr DNA全序列或大部分序列, 并将测序结果在Gen Bank中比对, 确定所含细菌群落的丰度以及多样性[14]。三种方法在油藏环境群落结构分析中均有应用。本文使用上述三种方法, 分析已知16Sr DNA序列的混合菌液群落结构, 比较三种方法所得结果, 得到了三种分子生态学方法并不都适用于油藏群落结构分析的结论。
1材料和方法
1.1材料
1.1.1样品
11株单菌取自菌种库, 筛选自新疆克拉玛依陆梁油田注水井LU3064。
1.1.2主要试剂和仪器
DNA提取试剂盒 (axyprep bacterial genomic DNA miniprep kit) 购于Axygen公司;高保真DNA聚合酶 (Fast Pfu DNA Polymerase) 、p EASY-T3 Cloning Kit、Trans1-T1感受态细胞购于全式金公司;DGGE所需试剂丙烯酰胺、过硫酸铵、甲叉双丙烯酰胺、EDTA、去离子甲酰胺、尿素购于Promega公司;氨苄、IPTG、x-Gal购于购于Biodee公司;限制性内切酶HaeⅢ、MspⅠ、HinfⅠ、RsaⅠ、HhaⅠ购于Ta KaRa公司;引物合成由上海基康公司完成。毛细管电泳仪器为ABI 3130 Genetic Analyzer。
1.2单菌鉴定
11株菌株自甘油管中接种到液体LB中37℃培养48 h, 8 000 r·min-1, 离心5 min收集菌体, 使用冻融法破碎细胞, 用DNA提取试剂盒分别提取11株单菌总DNA, 采用16S r DNA扩增通用引物 (8F, 5’-AGA GTT TGA TCC TGG CTC AG-3’;1541R, 5’-AAG GAG GTG ATC CAG CC-3’) 对11株单菌16S r DNA序列进行基因扩增, 扩增产物连接在Peasy-T3载体上, 转入Trans1-T1感受态细胞, 待克隆子长出, 挑白色菌落, 送至北京艾博永华生物公司测序, 将获得的11条16S r DNA序列在GenBank上比对, 用软件Bioedit和Mega4.0以邻位相连法 (neighbor-joining) 构建系统发育树[15—17]。
1.3混合菌液总DNA提取
取稀释到OD600为1.0~1.2的单菌菌液各3m L制成混合菌液。混合菌液总DNA使用冻融法破碎细胞, DNA提取试剂盒提取总DNA。
1.4 DGGE方法分析
1.4.1混合菌液16Sr DNA V9区扩增
混合菌液及11株单菌菌液总DNA用1055F (5’-ATG GCT GTC GTC AGC T-3’) 、1406R-GC (5’-CGC CCG CCG CGC CCC GCG CCC GGC CCG CCG CCC CCG CCC CAC GGG CGG TGT GTA C-3’) [18]通用引物进行16S r DNA V9高变区片段的扩增。使用高保真酶Fast Pfu扩增, PCR反应25μL体系包括5μL 5×buffer, 2μL DNTP, 引物各0.5μL, 1.25 U Fast Pfu, PCR产物模板5μL。PCR反应程序如下:98℃5 min;98℃30 s, 55℃30 s, 72℃30 s, 30个循环;72℃5 min;4℃终止[19]。PCR反应产物用1.2%琼脂糖凝胶电泳检测。
1.4.2混合菌液16Sr DNA V9区DGGE分析
用BIO-RAD分离细菌V9区PCR产物, 聚丙烯酰胺凝胶浓度6%, 变性梯度为35%—60% (100%变性剂是7 mol·L-1尿素, 40%去离子甲酰胺的混合物) , 电泳缓冲液为1×TAE, 使用16 cm×16cm胶版, PCR产物上样量20μL, 电泳温度60℃、电压160 V、时间200 min[20], 电泳结束后, 在EB溶液中染色30 min, 1×TAE洗脱15 min, 凝胶在BIO-RAD凝胶成像系统照相。
1.5 T-RFLP方法分析
1.5.1带FAM标记16Sr DNA基因的限制性酶切
以1μL混合菌液总DNA作为模板使用引物FAM-8F (引物8F 5’端用荧光染料FAM标记) 、1541R进行PCR扩增, 扩增后用百泰克PCR产物纯化试剂盒进行纯化。对已知11株单菌16Sr DNA序列使用软件DNAman, 用限制性内切酶HaeⅢ、MspⅠ、HinfⅠ、RsaⅠ、HhaⅠ模拟酶切, 后选取HaeⅢ、MspⅠ分别酶切PCR产物。反应体系共20μL, 包括:2μL 10×buffer, , HaeⅢ或MspⅠ1μL, PCR产物5μL, 37℃酶切4 h。后脱盐。
1.5.2 T-RFLP分析
脱盐后酶切产物与20μL去离子甲酰胺、0.3μL Liz500溶解2 h, 95℃变性5min, 迅速放入-20℃冷却5min, 后上样进行毛细管电泳, 胶型为POP7。基因扫描结果分析软件Gene Mapper V4.1将电泳结果与DNA片段长度内标Liz500进行对比, 从而确定每个限制性片段 (T-RF) , 度和丰度, 峰高大于100荧光单位时视为有效数据。用BIO-DAP程序进行多样性指数 (shannon diversity H’) 和均匀度指数 (shannon diversity E’) 计算。使用在线软件检索RDP (ribosomal database project) 数据库以确定与其匹配的微生物种类。
1.6 16S r DNA克隆文库分析
混合菌液总DNA以引物8F、1541R, 高保真酶Fast Pfu扩增16S r DNA片段, 得到的16Sr DNA片段与Peasy-T3载体连接, 转入Trans1-T1感受态细胞, 待克隆子长出, 随机挑选100个克隆子, 用引物T7 (5'-TAA, TAC, GAC, TCA, CTA, TAG, GG-3') 、SP6 (5'-ATT, TAG, GTG, ACA, CTA, TAG, AA-3') 验证, 去除假阳性克隆子。PCR产物纯化后, 分别用限制性内切酶HinfⅠ、HaeⅢ进行酶切后综合酶切图谱类型, 统计操作分类单元的种类和各操作分类单元所含阳性克隆的数量。使用软件DNAMan对11株单菌已知16S r DNA模拟酶切, 并与各操作分类单元种类对比。
2结果与分析
2.1单菌序列比对及系统发育树
11株单菌16S r DNA序列在Gen Bank中比对结果如表1, 构建系统发育树如图1。11株单菌分属7个不同菌属, 9个不同菌种。4、5、9号单菌同为Rhizobium selenitireducens菌种, 使用软件lazergene对比这三株单菌16S r DNA序列发现, 三株之间相似性大于99.5%, 而4、5号两株单菌16S r DNA序列相似率99.9%, 仅有2个碱基不同。
2.2 PCR-DGGE方法分析
11株单菌及混合菌液基因组经PCR扩增V9区后获得单一目的条带, PCR产物经DGGE电泳后获得了11株单菌及混合菌液的指纹图谱如图2。电泳凝胶图上方变性剂浓度低, 下方变性剂浓度高。使用软件lazergene计算单菌V9区片段大小以及G+C含量如表2, 计算菌株V9区序列相似率, 发现同属于根瘤菌属 (Rhizobium) 的四株菌株 (4、5、6、9号) 相似率最高 (表3) 。
包含有7个不同菌属、9个不同菌种的混合菌液16Sr DNA V9区经过DGGE电泳后仅出现6个条带。经鉴定同属于根瘤菌属 (Rhizobium) 的菌株4、5、6、9以及同属于斯塔普氏菌属 (Stappia) 的菌株7、8号对应条带并没有跑到同一条带上, 甚至属于同一菌种 (Rhizobium selenitireducens) 的4、5、6号菌株对应序列也没有跑在同一条带上。而跑到同一条带的样品序列, 如跑到c条带的序列1、4、11号, 跑到d条带的序列5、7号, 跑到e条带的序列2、6、8号, 其对应菌株却都不属于同一菌种甚至菌属, 且相似性差异也很大。
当片段大小相近时, 条带位置与片段大小并无明显关系。但条带位置与G+C含量有一定关系, 11株菌株中 (G+C) %低于54%的序列都在胶图上方, 变性剂浓度较低处裂解, 跑到条带c、d、e、f位置的序列平均 (G+C) %分别为56.13%、56.56%、56.84%、57.2%, 可见明显趋势。序列5比4多一个鸟嘌呤 (G) , 序列6比5多一个胞嘧啶 (C) , 除此之外, 这两条序列其他排列完全相同。但序列5比序列4裂解浓度高, 序列6比序列5裂解浓度高。这充分说明, (G+C) %越高的序列, 裂解所需的变性剂浓度越高。但是图中发现, (G+C) %含量相同的序列6、7裂解浓度不同, 相对于10号序列 (G+C) %含量较高的3号序列所需的裂解浓度较低。因此, 序列裂解所需变性剂浓度除与 (G+C) %有关系外, 还与其他因素有关, 如不同核苷酸分子内的相互作用。
DGGE方法可灵敏的检测到序列1 bp的变化, 但1 bp的变化并不代表菌属或菌种的变化。DGGE方法较适用于区分进化关系较近的菌属, 在区分关系较远菌属时准确率较低。且DGGE方法经过切胶测序后的的目标序列较短, 信息量不大, 用于群落检测时应结合其他方法共同作用。
2.3 T-RFLP方法分析
限制性内切酶HaeⅢ、MspⅠ、HinfⅠ、RsaⅠ、HhaⅠ模拟酶切后T-RFs长度 (表4) 。按照酶切后T-RFs总数较多、不同菌种片段长度尽量不同且长度小于500 bp的标准筛选限制性内切酶。选择HaeⅢ、MspⅠ分别酶切。根据HaeⅢ、MspⅠ酶切图谱 (图3) 中T-RFs的数目、高度及丰度, 计算了混合菌液多样性指数 (表5) 。在在线RDP数据库中未找到对应的数据。
T-RFLP图谱检测到的T-RFs数目与模拟总数相同, 即成功检测到所有T-RFs, 在检测由7个菌属组成的混合菌液时, HaeⅢ酶切检测到6个T-RFs, MspⅠ酶切检测到7个T-RFs。检测到的T-RFs长度有0~7 bp的偏差, 长度接近0 bp或500 bp时偏差较大。
结合表4显示, HaeⅢ酶切后, 同菌属单菌 (4、5、6、9号和7、8号) T-RFs长度相同, 在T-RFLP图谱上落在同一峰 (224.34 bp和192.58bp) 内, 仅有一对不同菌属单菌 (1、2号) T-RFs长度相同, 也落在同一峰 (36.73 bp) 内。MspⅠ酶切后, 同菌种单菌 (4、5、9号) 在T-RFLP图谱上落在同一峰 (396.16 bp) 内, 剩下的8株单菌中, 有两对不同菌属单菌 (2、7号和1、8号) 落在同一峰 (399.31 bp和437.49 bp) 内。T-RFLP法可使大部分同种属细菌落在同一峰内, 可区分大部分菌属, 但不能保证所有同菌属落在同一个峰内, 也不能保证所有峰都只有一种菌属,
高度和丰度方面, 3 (a) 图中, 因为分别有2株和4株单菌落在峰 (224.34 bp和192.58 bp) , 因此这两条峰高度和丰度均较大, 3 (b) 图中的优势峰 (396.19 bp、399.31 bp、437.49 bp) 也有2株以上单菌落入, 高度和丰度基本符合菌液情况。
RDP数据库数据不全, 根据T-RFLP图谱无法直观的获得细菌群落中的大部分菌属组成信息, 因此在环境样品群落结构检测中T-RFLP法不能作为鉴定出存在某种菌群的唯一方法。但T-RFLP具有操作简便, 可重复性高且成本低的优势, 在进行种群多样性的对比和分析中使用较合适。
2.4 16S r DNA克隆文库方法
用PCR法鉴定阳性克隆, 得到53个阳性重组子。利用RFLP法对克隆文库内细菌16Sr DNA序列进行初步分析。分析HaeⅢ、HinfⅠ两种限制性内切酶酶切结果, 分别得到7种和8种不同的指纹图谱, 部分酶切分析凝胶电泳结果如图4。综合2种分型结果, 将53个阳性克隆子分为8个OTUs (操作分类单元) , 如表6。
每个OTU选两个阳性克隆测序, 成功得到7个菌属8个菌种16Sr DNA序列, 只有6号菌株未检出。使用软件DNAman模拟6号菌株RFLP结果, 发现6号菌株酶切后应分型在OTU2中, 其16Sr DNA序列未检出可能是由于OTU2克隆子测序较少所致。在提取样品总DNA完整的情况下, 建立16Sr DNA克隆文库法能够成功检测出所有菌属以及大部分菌种, 因此用于油藏环境样品细菌群落结构分析时, 能够得到更详实可靠的群落组成信息。
3结论
(1) 本文通过对比三种当下应用较多的基于PCR的分子生态学群落检测方法, 结合选自油田注水井的单菌混合菌液群落结构的检测效果, 认为最适合详细检测油藏群落结构的方法是建立16Sr DNA克隆文库方法。
(2) 使用PCR-DGGE方法时发现, DGGE方法可灵敏的检测到序列1 bp的变化, 能将同菌属的不同菌株分开, 但同一条带可能代表两种或更多菌属, 因此更适用于区分进化关系较近的菌属, 在区分关系较远菌属时准确率略低。且该方法经过切胶测序后的的目标序列较短, 信息量不大, 需通过结合其他方法进行进一步分析。
(3) T-RFLP法可区分大部分菌属, 但仍有部分菌属不能区分, 且数据库不够完整, 因此也不适合单独用在细菌群落检测中, T-RFLP法检测到的T-RFs与实际情况区别不大, 且丰度和高度较准确, 可用作多个样品种群多样性的对比。
群落生态 篇10
1 调查区域概况
为了较客观的评价栽培速生杨林对湿地鸟类的影响,我们选择了地质条件和气候条件相近的两个退田还湖垸子,即沅江县的江渚头垸和汉寿县的青山垸。
青山垸位于西洞庭湖(目平湖)南端。具体位置于东经112°11′06″,北纬28°50′42″。地域平面呈尖四边形,其北堤长约2.6km,东堤长约1.5km,南堤长约1km,西南堤长约1.4km。总面积约为1067hm2。1998年溃垸,实行退田还湖(全退)。3年后垸内完全恢复成了原始的湿地环境,除有深水区外,还有浅水区、半干旱和全旱地。沉水植物和挺水植物生长茂盛,湿生植物丰富多样。
江渚头垸地处南洞庭湖自然保护区的西边,赤山岛的东边,距沅江市城区不到5km,具体位置于北纬28°55′24″;东经112°19′23″。面积约100hm2。同青山垸一样,江渚头垸也是一个已退耕还湖的垸子,不同的是,垸子里面全部种植了速生杨,树龄已有6年左右,垸子的北面是一条河,河对面洲滩叫拐棍洲,也生长着大片速生杨。
2 调查统计方法
2.1 调查方法
(1)传统调查方法主要是利用截距法,以每小时2km的速度对两侧的活体动物进行鉴定记载,其次是查看当地群众收集的标本,审阅核对原有的考查报告,广泛收集有关资料。
(2)种类鉴定方法(1)优势种:针对这些非常熟悉、数量又多的动物,我们常利用其鸣叫声加以辨别,并利用其鸣叫的丰度断定数量。(2)常见种:常见种包括大部分动物群体。它们经常出现,但是数量较少,我们除利用其鸣叫进行辨别外,还参考其生态环境,特别是利用望远镜观察其形态特征,最后加以判断,定出其名称和数量。如果还有疑问,则利用数码摄像机进行摄像,返回基地后再进行室内综合分析,判断其种类。(3)稀有种:这些动物的数量很少。我们除利用以上方法加以辨别外,主要方法是采集标本,进行传统检索判断。
2.2 统计方法
(1)动物密度统计:利用目前国际上最新的截距法,对样带内的所有动物进行纪录,而后利用以下公式对动物的密度进行计算:
式中,Mi代表i动物在单位面积内的密度;Ni代表i动物在整个观察样带中所有的纪录数;d代表i动物距样带中线的垂直距离;n代表i动物在整个观察样带中出现的次数;L代表整个样带的长度。
(2)物种多样性指标的统计采用Shannon-Wiener指数:
Pi:为物种i的个体数与所有物种的总个体之比。
(3)均匀度指标的统计采用Pielou指数:
H'同上,Hmax为ln S(物种数)。
3 鸟类资源调查结果
经过一年的艰苦调查,共鉴定动物7097只(种),青山垸和江渚头垸中的鸟类无论是物种数量、群落结构还是不同季节的鸟类个体数量,都有着明显差异。
3.1 江渚头垸鸟类资源调查结果
经调查,鉴定和记载鸟类717只(种),隶属8目21科33种。江渚头垸杨树林中的鸟类分为4种生态类型群落,其中旷野鸟类3种;森林鸟类20种;湿地鸟类5种;庭院鸟类5种(物种成分见表1)。
3.2 青山垸鸟类群落结构
调查发现,青山垸的湿地生态环境中有鸟类6380只45种,隶属14目23科。青山垸的鸟类中旷野鸟类有4种;森林鸟类有12种;湿地鸟类有25种;庭院鸟类有4种。其名录见表2。
3.3 两地鸟类群落结构的分析
调查结果得知,江渚头垸速生杨林中的鸟类有33种,青山垸原生态湿地的鸟类有45种,后者是前者的1.36倍。由于两个垸是完全不同的生态类型,鸟类结构存在着差异,江渚头垸的33种鸟类中有9种在青山垸没有分布,而青山垸的45种鸟类中有22种在江渚头垸不曾发现。有24种鸟在两个垸子都有发现。(1)江渚头垸有分布而青山垸没有发现的9种鸟是小鸦鹃、松鸦、寿带鸟、灰喜鹊、灰头绿啄木鸟、虎斑地鸫、黑枕黄鹂、褐翅鸦鹃、大斑啄木鸟。不难看出,这些是典型的森林鸟类,以往仅见于君山、赤山岛以及洞庭湖周边的山林中。(2)青山垸中分布而江渚头垸没有发现的22种鸟类主要是水禽,即小鸊鷉、凤头鸊鷉、针尾鸭、小天鹅、灰雁、豆雁、罗纹鸭、绿头鸭、绿翅鸭、赤颈鸭、斑嘴鸭、花脸鸭、红头潜鸭、大白鹭、白琵鹭、苍鹭、鹤鹬、白腰草鹬、骨顶鸡、银鸥、普通鸬鹚、斑鱼狗。(3)两个垸有24种鸟类均有发现,是两种生态环境的共有物种,即牛背鹭、池鹭、白鹭、夜鹭、普通鵟、雉鸡、戴胜、珠颈斑鸠、大杜鹃、树鹨、白头鹎、棕背伯劳、黑枕黄鹂、黑卷尾、八哥、北红尾鸲、乌鸫、棕头鸦雀、斑鸫、大山雀、黑尾蜡嘴雀、金翅雀、树麻雀、燕雀。
江渚头垸栽培的成片杨树,在这种环境中鸟类的组成完全不同于青山垸,该地的湿地鸟类占总数的15%,森林鸟类总数的61%,旷野鸟类占总数的9%,庭院鸟类占总数的15%。由此可见,主要成分是森林鸟类。而青山垸保持着原始的湿地景观,鸟类成份以湿地鸟类为主,其中湿地鸟类占55%,庭院鸟类占9%,旷野鸟类占9%,森林鸟类占27%。从两地的鸟类组成不难看出,庭院鸟类的比例和旷野鸟类的比例相差不大,差异比较大的是湿地鸟类和森林鸟类。在江渚头垸以森林鸟类为优势群落,其次才是湿地鸟类。而青山垸正好相反,湿地鸟类为主要成分,其次才是森林鸟类。这种结构与两地的生态环境有着密不可分的因果关系,江渚头垸是森林生态环境,森林类型鸟类必然多与其他类型鸟类,但它必定还位于洞庭湖区,还是有不少湿地类型鸟类栖息于杨树林中或者停留在森林边缘的沿岸上。青山垸虽说是典型的湿地景观,可垸周的堤坝上栽有杨树,因此也有一定比例的森林鸟类分布。
4 栽培速生杨对洞庭湖湿地鸟类影响的综合评价
4.1 杨树林改变了湿地鸟类群落结构
洞庭湖的鸟类共有251种[4,5,6,7,8,9],其中湿地类型鸟类123种,占总数的49%。森林类型鸟类93,占总数的37%。旷野鸟类26种,占总数的10%。庭院鸟类9种,占总数的4%。青山垸保持着原始的湿地景观,以湿地类型鸟类为主,其中湿地鸟类占55%;江渚头杨树林中的鸟群落结构则以森林类型鸟类为主,其占总数的61%。
不难看出,青山垸的鸟类群落结构与整个洞庭湖鸟类群落结构相似,其湿地类型鸟类占主要成分,分别占55%和49%,相差不大。可是栽培杨树后,情况发生了明显变化,湿地类型和森林类型的鸟类比例发生了逆转,江渚头杨树林中的鸟类群落结构表现出森林类型鸟类占主导地位,其数量比例达到了61%,而湿地类型鸟类仅占15%,与庭院鸟类相似。由此可见,由于杨树的植入,原来的鸟类群落结构被破坏,形成了新的群落。
4.2 鸟类物种种群数量下降
栽培了杨树的江渚头垸鸟类物种数、科数和目数均不及青山垸,其数量分别是青山垸的73.3%、91.3%和57.1%。可见与原生态湿地环境相比,杨树林内鸟类物种明显减少。天然湿地栽种了杨树后,无论鸟类物种数量还是鸟类的科数、目数都呈下降态势。这是由于栽培杨树销毁了原来的滩涂草地,填埋了深水水域和浅水池塘,清除了矮灌疏林等景观,造就了纯系的杨树林生态群,这种缺乏多样小环境的单一植物群落,无法养育不同需求的鸟类,排挤了本应生活在该地的湿地鸟类,导致洞庭湖湿鸟类的生存面积减少,生存压力增加。
与青山垸相比,江渚头垸减少最多的是湿地类型鸟类,后者湿地类型鸟类仅是前者的20%。减少的主要类群是雁形目、鸊鷉目、鸻形目、鸥形目以及鹈形目鸟类。这些鸟类以宽阔的水域及水草环境为栖息和觅食地,栽培杨树后,这些条件丧失殆尽,依水草为生存条件的这些物种被人为的排挤出了这一区域。
4.3 鸟类密度下降
调查数据表明,杨树林中鸟类数量少,密度低,在单位时间内遇鸟率较天然湿地的遇见率低。在青山垸一次就见到6380只鸟,而在江渚头垸5次累计才遇到717只鸟。这种现象与杨树林单调的生态环境有关,由于大片的杨树林系单一树种,物种结构简单,只有那些依赖杨树林生存的鸟类可以在这种环境中生存繁衍。对于其他鸟类而言,单调的杨树林不可能满足它们的需求,在这里无法赖以生存,因此,与环境多样的原生态湿地比较,杨树林鸟类数量和密度都较低。
4.4 鸟类多样性系数降低
根据调查统计结果发现,湿地生态环境中的鸟类多样性系数高于杨树林,均匀度指数也高于杨树林。调查结果见表3。
从青山垸和江渚头垸的多样性指数和均匀度指数不难看出,前者两项指标均高于后者。说明原始的湿地环境改栽杨树,使生物多样性降低,物种的均匀度指数也随着降低。
4.5 森林鸟类成份单调
调查发现,种植杨树后,江渚头垸出现了一些森林类型的鸟类,以往在原始湿地环境不多见的鸟类在杨树林中频繁出现,特别是一些鴷形目鸟类、鸦鹃、松鸦、寿带鸟、灰喜鹊、虎斑地鸫等。这些鸟以往分布在洞庭湖的赤山岛、君山岛和周边林区,当改种杨树后,纷纷光临江渚头垸,尤其在杨树林发生虫灾时,上述鸟类数量明显高于周边地区。
就局部来看,江渚头垸似乎森林鸟类有所增加,但就整个洞庭湖地区来看,该地的森林鸟仅占洞庭湖区森林鸟类物种数量的21.5%,物种数量少,群落结构单调。而且,栖息于杨树林中仅仅是一些适应性较广的森林类型鸟类,而大多数林鸟不进入或很少进入结构单一的杨树林,特别是一些以东方田鼠为食的鸮形目种类,它们更喜欢生活在湖边的防浪林附近,从不进入杨树林。
由此可见,在洞庭湖种植杨树,特别是在典型的湿地环境种植杨树对洞庭湖区的鸟类群落结构有着直接的负面影响。种植杨树不但使湿地陆地化,干扰了湿地生态环境的进化历程,改变了湿地鸟类群落结构,而且侵占了湿地面积,减少了湿地鸟类的生存空间,加大了洞庭湖湿地鸟类的生存压力。更为严重的是,它还形成的了人工阻隔,使洞庭湖湿地景观破碎化,人为的加速了湿地的消失。
摘要：本文利用路线调查法对栽培速生杨的沅江江渚头垸和保持原始湿地环境的汉寿青山垸进行了鸟类资源调查。调查发现栽培杨树林后鸟类群落结构发生了改变,湿地鸟类物种数量减少,森林鸟类比例增加(达62%)。鸟类密度和多样性指数均有不同程度的降低。杨树林中鸟类群落结构单调,其中森林类型鸟类仅占洞庭湖区森林类型鸟类的24.1%.
关键词：杨树林,湿地,鸟类,洞庭湖
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