生态与环境科学学院举办第54期“光华”研究生学术论坛

 2022年11月30日，生态与环境科学学院第五十四期光华学术论坛在资环楼352室举办，本期论坛由生环学院刘慧颖老师主持。

 

主持人刘慧颖老师

01|于文波 环境条件能否成为解开达尔文归化谜团的一条重要线索？ 首先报告的是来自黎绍鹏老师课题组的于文波同学，他的口头报告题目是《环境条件能否成为解开达尔文归化谜团的一条重要线索？》。我国是世界上遭受生物入侵最严重的国家之一，外来生物入侵导致的损失超千亿。达尔文在物种起源中，提出了两个内容貌似截然相反的有关外来物种归化和入侵的假说，即：达尔文归化假说和预适应假说。那么入侵种和本地种间亲缘关系是促进还是抑制了外来物种入侵呢？该同学利用淡水湖泊分离出的细菌构建细菌微宇宙实验系统，以常用的模式菌株作为入侵种，选择温度作为受控环境因子，进行控制实验。 得出的主要结论有：1、SEM揭示了环境温度的变化会改变入侵种的路径；2、在利用微宇宙系统研究达尔文归化谜团问题时，环境温度变化会改变外来种-土著种的谱系距离及生态学差异对生物入侵的影响；3、环境条件的改变的确是解开达尔文归化谜团的一条重要线索；4、在实际管理生物入侵时，除考虑亲缘关系、生态学差异外也需要关注入侵种自身的特性。

02|冯婧 多种人为压力消除了土壤微生物多样性对生态系统功能的影响

第二位报告人是来自周小奇老师课题组的冯婧同学，她的报告题目是《多种人为压力消除了土壤微生物多样性对生态系统功能的影响》。该同学分享的这篇文献主要探究了：随着环境因子数量的增加，生物多样性对生态系统功能的效应会如何变化？可能的机制是什么？根据汇报人的分享，文章带来的主要启发有：多重环境干扰因子并非通过降低多样性来影响生态系统功能，而是通过改变群落组分、以及某些微生物类群的丰度，进而改变群落的生态位结构、从而影响生态系统功能。因此在科学管理和规划生态系统功能时，更应注意减少环境干扰因子的数量。

冯婧同学作汇报

03|朱珺月 人工林在热带生态系统中的扩张 第三位报告人是来自黄昆老师课题组的朱珺月同学，她的进展快报题目是《人工林在热带生态系统中的扩张》，该文献为如何利用机器学习在遥感尺度上区分人工林和自然再生林带来启发。研究者团队使用光学影像、雷达卫星图像以及一些辅助数据，针对热带地区（北纬25°至南纬25°）近 700 万个树木覆盖增加的斑块，利用机器学习的方法准确区分了人工林和自然再生林。根据研究结果，研究团队提出：近年来热带森林增益主要由人工林推动，且与人工林相比，自然再生林的丰度远低于各国家报告的统计值。此外，人工林在干旱生物群落和保护区的广泛扩张表明，此类地区对经济利益的考量通常优先于森林保护政策。

04|陈江慧 气候变暖对青藏高原高寒草地主要优势物种功能性状的影响

下一位报告人是来自刘慧颖老师课题组的陈江慧同学，她的口头报告题目是《气候变暖对青藏高原高寒草地主要优势物种功能性状的影响》。植物的功能性状十分重要，可以影响植物属性、还可用于预测植物的分布格局、探究群落的组成和功能、以及评估生态系统服务功能。该同学通过控制实验来探究青藏高原高寒草地优势物种根系功能性状，目前得出的主要结论有：1、增温对植物功能性状的影响在不同功能型间存在差异，增温显著提高杂类草、禾草和莎草的根系分泌物C分泌速率，提高了莎草的根系氮含量，降低了其比根表面积和根冠比；2、增温显著改变了禾草和杂类草根系分泌物中烷烃、酯类的种类数量和相对含量，而对豆科、莎草没有显著影响；3、增温改变了植物根系经济型谱原有的指示方向，增温下，植物根系分泌物C分泌速率与比根长、比根表面积的权衡关系维持较高稳健性。

05|张甜 光照竞争驱动草食动物和养分对植物多样性的影响

 第五位报告人是来自阎恩荣老师课题组的张甜同学，报告题目是《光照竞争驱动草食动物和养分对植物多样性的影响》。光竞争在自然系统中作用的实证检验基于间接证据，并且在过去40年中一直是争论的话题。该研究使用了一种新颖的实验操作方法：在天然草地的下层植物中添加现代LED灯，并将这种处理方法与施肥、排除绵羊食草杂交相结合。这种方法为过往的研究结果提供了第一个自然群落中的直接实验证据。研究结论有：1、通过实验恢复天然草原林下植物的光线，可以减轻由营养丰富或缺乏食草动物两种因素而引起的植物多样性丧失；2、食草动物在施肥条件下对光的竞争可以超过施肥条件。该研究还发现了比叶面积较低、叶片含水量较低的物种更有可能从光照添加中获益。研究结果表明草食动物通过减轻植物对光的竞争来保护植物多样性，因此维持食草动物放牧管理的实践方法可以应用到保护草地生态系统生物多样性中。此研究用一个简单的实验装置就揭示了多样性下降的机制，在今后的研究中，需要更多此类调查来揭示植物共存的基本机制，从而提高我们预测全球变化对生物多样性影响机制的能力。

06|刘子腾 单细胞同位素探测和定向宏基因组学揭示土壤中活性抗生素抗性组 上半场以张思宇老师课题组的刘子腾同学带来的进展快报为结尾，他的报告题目是《单细胞同位素探测和定向宏基因组学揭示土壤中活性抗生素抗性组》。这篇文献基于传统分子方法无法捕获土壤中活性ARB的表型和基因型的测量，使用D2O标记的单细胞拉曼(Raman)光谱技术和宏基因组测序研究方法，通过单细胞Raman-D2O方法来确定并分选土壤中的活性ARB，之后通过宏基因组测序揭示了活性ARB耐药表型的综合信息 (包括分类信息、抗生素抗性基因(ARG)、毒力因子基因(VFG)和移动遗传元件(MGE))。

07|陈俊芳 土壤病原菌和共生菌对森林树木群落动态的关系 下半场第一位报告人是来自刘宇老师课题组的陈俊芳同学，报告题目是《土壤病原菌和共生菌对森林树木群落动态的关系》。在森林生态系统中，植被的群落动态是影响平均适合度的最基本且重要的因素，平均适合度现在被用来理解物种的整个寿命、森林组成、结构以及森林生产力等。研究发现，气候变化（例如,全球变暖、干旱、二氧化碳浓度增加和氮沉降）能够影响物种的群落动态和森林生态系统功能。因此，随着时间的推移，树木群落动态的变化可以改变森林的组成、结构和功能。以往的研究表明，土壤病原菌和共生菌够影响陆地生态系统中植物的生长和发育。但是，评估森林群落动态是非常具有挑战性的，以往的研究仅提供了有限的视角，在真实的森林中土壤病原菌和共生菌如何影响树木的生长和更新还有待探究。因此，了解土壤病原菌和共生菌与树木比率变化之间的关系，对于准确估计森林群落动态、以及对全球变化的响应都至关重要。本研究分别于2010年和2020年，在天童20 ha亚热带常绿阔叶林动态监测样地进行了野外调查和土壤样品采集，并分析了10年间土壤病原菌和共生菌如何影响树木群落动态。得出结论：1、树木的新生率大于死亡率，幼树的生长率高于成年树；2、土壤病原真菌和共生菌能够显著影响树木群落组成和更新。

08|王晓宁 鸟类多度和分布的气候错配在增加 下一位汇报人是来自邢丁亮老师课题组的王晓宁同学，报告题目是《鸟类多度和分布的气候错配在增加》。由于人类活动程度不断加剧，以及全球气候的变化，物种的多度和分布的气候错配问题愈发明显。基于此现象，作者提出了两个科学问题：1、每个物种的气候匹配如何随时间变化？2、物种存在地的气候和土地覆被变化平均速率、物种特征、当地丰度和占有率趋势是否对气候匹配的时间趋势有影响？为了解决这些问题，作者收集了人口数据、生物保护情况、气候变化的速率、盖度的变化，利用推进式回归树模型（Boosted regression tree models(BRTs)）对数据进行分析。作者得出了如下几个主要结论：1、随着时间的推移，鸟类物种与气候越来越脱钩；2、全球变化对鸟类适应气候的能力的影响主要取决于它们的生态特征。

 

王晓宁同学作汇报

09|朱泓恺 中国城市化与农村人口外迁造成巨量但短暂的碳汇 第九位报告人朱泓恺同学来自刘敏老师课题组，他的进展快报题目是《中国城市化与农村人口外迁造成巨量但短暂的碳汇》。过去几十年间，我国高速的城市化带来了一系列环境问题：如由自然地表被转化为不透水面造成的大量初级净生产力的损失、生态系统破坏、环境污染、生物多样性减少等。同时，城市化过程使大量农村人口流入城市，致使耕地和农村宅基地被废弃或空置，使得农村生境逐步恢复，进而造成碳汇增加。我国提出在2060年实现“碳中和”，但我国的高速城市化进程并没有减缓，这二者是否冲突，能否通过合理的城市化管理方式帮助达成“碳中和”？作者认为：城市化与碳中和并不完全冲突，合适的城市管理手段甚至可以减少碳排。作者利用多个遥感数据训练得到了随机森林算法模型，再基于MODIS数据结合模型进行反演得到了人口密度数据、植被盖度和植被类型数据、城市分类和城市灯光数据、土地利用类型和碳排放、碳储量等数据。在对数据进行分析后，作者得出了如下几个主要结论：1、城市化进程仍保持较高速度；2、城区植被和碳储量上升；3、人口迁出伴随碳密度升高，农田生境恢复导致碳密度升高；4、城市化进程推动农村人口流出，进而导致植被恢复，碳汇增强；5、耕地退化多发生在高山边缘土壤地区，不会给世界粮食生产带来压力；6、树木的固碳能力有饱和性，城市化带来的碳汇已接近结束，碳减排十分重要。综上，作者认为城市建设给我国带来了巨量碳汇。

10|闵雪婷 气候变化对高寒草地植物地下物候和生产力的影响 第十位汇报人是来自刘慧颖老师课题组的闵雪婷同学，报告题目是《气候变化对高寒草地植物地下物候和生产力的影响》。植被气候是植物受环境影响而出现的周期性自然现象，是气候变化最精确的指示器，包括地上物候和地下物候。植物物候变化影响植物生长和繁殖、生态系统碳、氮循环等过程。气候变化对植物地下物候的影响机制尚不清晰，相关的研究也较少。此外，大量研究表明植物地上物候的变化直接影响植物的生产力，但地下物候与生产力的关系尚不明确。基于此，闵雪婷同学提出了两个科学问题：1、气候变化如何影响高寒草地的植物地下物候？其驱动因子是什么？2、物候的变化如何影响高寒草地植物生产力？闵雪婷同学在青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测站进行了“增温—降水改变”实验，随机区组设计了36个实验处理。通过高度盖度拟合法和微根管法，监测地上、地下生产力动态。实验还定义了物候期：年累积生产量的10%，90%作为物候的开始（SOS）与结束（EOS），差值为生长季的长度（Length）。通过实验，研究得出了如下几个主要结果：1、在减水处理下，增温显著提前了生长季，并显著延长了生长季长度。2、增温显著增加了土壤温度；在减水处理下，增温显著减少了土壤湿度；加水处理下，增温未影响土壤湿度。3、增温、干旱促进了根系的生产、死亡和周转速率；加水抑制了根系的生产、死亡和周转速率。4、暖干条件下，地上净初级生产力减少，地下净初级生产力增加。5、地上净初级生产力与土壤湿度呈显著的正相关；地下净初级生产力与土壤湿度呈显著的负相关。6、地上净初级生产力与地下物候不相关，地下物候的推迟增加了地下净初级生产力。

11|张文刚 微小的降雨变化极大地改变了植物的物种共存 最后一位汇报人张文刚同学来自黎绍鹏老师课题组，他的进展快报题目是《微小的降雨变化极大地改变了植物的物种共存》。研究者选用了6种一年生草本植物，设计了10个处理和2个降雨情势，通过实验，主要得出以下结果：1、降雨变化改变了15个物种对中10对的共存情况；2、降雨量减少对每个物种单种时繁殖力的影响较小；3、降雨量减少对竞争系数的影响比人口潜力更大；4、物种之间的功能差异越大，它们的适合度差异随着降雨量的减少变化越大。

 

张文刚同学作汇报

汇报结束后，刘慧颖老师组织了最佳汇报人投票，同学们积极参与，最终评选王晓宁、于文波、冯婧、陈俊芳和张文刚五位同学为第五十四期光华论坛“最佳汇报奖”获得者。

附：活动海报