基于DNA条形码对南极Yelcho站周边海域鱼类的种类鉴定

南极鱼类是南极海洋生态系统的重要组成部分,在食物网的物质循环和能量流动中起着重要的作用。利用中国第32次南极考察暨中智第2次联合南极半岛综合科学考察采集Yelcho站周边海域南极鱼类,并基于形态学和DNA条形码技术对其进行种类鉴定。序列相似性结果显示仅2尾鱼类能准确鉴定到种,剩余6尾属于模糊种;结合Gen Bank中的同源序列对其进行系统发育分析,结果显示所有样品能明显分为4个组群,且各物种的最小种间遗传距离均高于该物种的最大种内遗传距离,存在明显的条形码间隙,证明各物种鉴定结果的有效性。8尾样品内存在3个有效种,南极鱼科7尾,裸南极鱼科1尾,在一定程度上反映出Yelcho站周边海域鱼类在物种组成和生物量上均以南极鱼科鱼类为主。     

基于mtCOI片段序列的南极海域浮游动物DNA条形码研究

极地海区浮游动物对全球气候变化的响应极其敏感,其群落结构已成为研究全球变化对海洋生态系统影响的重要指标,而DNA条形码则是浮游动物种类鉴定的有效工具。采用线粒体细胞色素c氧化酶第一亚基编码基因(mtCOI)特异扩增测序的方法,分析了南大洋32种常见浮游动物的94条DNA条形码序列,其长度分布在830碱基到1050碱基之间。发现南极常见浮游动物种内遗传差异均值为0.67%,分布在0—2.6%之间;同属近源种间遗传差异均值为14.3%,分布在0.1%—29.3%之间。哲水蚤属的近缘哲水蚤(Calanus propinquus)和C.simillimus遗传相似度非常高。考虑到上述两者在形态和遗传上的相似性,本研究认为两种可能为同种异名,有待开展深入研究确认C.simillimus种的地位。除了哲水蚤属的两种外,所有样品种内、种间遗传差异显著,且同种的不同样品都聚到一起形成单系群。结果表明mtCOI序列可以作为DNA条形码实现南极浮游动物常见种的准确鉴定(水母和海樽等胶质浮游动物的有效性未验证)。以上结果也得到了示踪向量分析的证实。本研究新增的DNA条形码数据以及新提供的兼并引物必将推动南极浮游动物环境样品的宏基因组学研究。     

两株北极褐藻DNA条形码序列的记录

2012年第5次北极科学考察期间,分别在白令海海域和冰岛附近海域各采集到1株褐藻。描述了其形态学特征,并利用多种DNA条形码序列对其进行了分子鉴定。形态学和基于ITS2序列构建的系统进化树均表明白令海北部海域采集到的AE5-8为孔叶藻亚种Agarum clathratum subsp.Clathratum,这一亚种起源于日本北海道,经过阿拉斯加到北美的东西海岸都有分布。形态学特征及ITS序列和cox1序列均表明在冰岛附近海域采集到的AE5-12是瘤状囊叶藻(Ascophyllum nodosum),瘤状囊叶藻在北大西洋沿岸属于常见种,但是北太平洋海岸未见其分布的报道。     

南极冰鱼科鱼类摄食生态学研究进展

南极冰鱼科鱼类多为南大洋优势鱼种,在南极海洋生态系统的物质循环与能量流动中起着重要的作用,其中一些也是该海域主要的商业捕捞对象。目前,对于其中具有较高商业价值的鱼种,尤其是裘氏鳄头冰鱼(Champsocephalus gunnari)、威氏棘冰鱼(Chaenodraco wilsoni)以及南乔治亚拟冰鱼(Pseudochaenichthys georgianus)等已有较多的研究,这些研究集中在年龄与生长、分布等方面,关于南极冰鱼科鱼类营养动力学的研究较为零散,且多集中在少数几种南极冰鱼种类上,这限制了从整体上理解南极冰鱼科鱼类在南大洋生态系统功能中发挥的作用。为此,本文总结了国内外对南极冰鱼食物组成、摄食机制、摄食差异性的研究工作,并对今后开展南极冰鱼摄食生态学研究工作提出了展望。相关结果可为国内外学者开展相关研究提供基础信息,并进一步为开展该科鱼类摄食生态学研究提供科学思路。     

南设得兰群岛次南极电灯鱼(Electrona carlsbergi)鉴龄校验研究

次南极电灯鱼Electrona carlsbergi为栖息于次南极及南大洋水域并具重要生态作用的中上层鱼类,但目前鲜有关于该鱼种年龄的报道。为了鉴定次南极电灯鱼Electrona carlsbergi的年龄,并确定该鱼种最优鉴龄方法,本研究利用2010年1月27日于南设得兰群岛北部水域采集的59尾次南极电灯鱼,共计73个矢耳石样本,对矢耳石年轮进行了计数,鉴定其年龄,并分别对耳石矢平面、横切面及纵切面进行年轮读取。结果表明,矢平面及纵切面年轮在直射光下不易辨识,副轮及假轮较多,影响年轮鉴定,而横切面年轮较为清晰,因此将直射光下横切面年轮的暗带作为年龄鉴定的依据。年龄鉴定结果显示,3、4龄为优势年龄,占总体的67.80%,其余所占比例较小。利用总吻合率(total concordance,TC)、变异系数(coefficient of variation,CV)及平均百分比误差(average percentage error,APE)三个数据量化两名读者三次年龄判读结果的精确性,TC平均值为50.23%,CV平均值为3.67%,APE平均值为8.60%。对各年龄组利用TC、CV及APE量化其精确性,其结果显示CV与TC呈现出相反的变化趋势,APE则呈先上升而后下降的趋势。利用von Bertalanffy生长模型拟合生长方程,其结果为Lt=7.7154(1–e~(–0.5373(t+2.7807)))。     

南极附近水域微小型藻类的研究 Ⅱ.南设得兰群岛邻近海域微小型浮游甲藻的分布特征

根据1987年1月17日～2月2日我国第三次南极考察期间,在南设得兰群岛邻近海域所获28个测站的甲藻样品,分析研究了微小型浮游甲藻的种类组成、数量分布和群落结构特征。经鉴定共有11属47种甲藻,其中以圆甲藻属(Gyrodinium spp.)、裸甲藻属Gymnodinium spp.)和原多甲藻属(Protoperidinium spp.)为主。网样甲藻平均丰度为(6.47×10~3个/m~3;水样甲藻平均丰度达2511.43×10~3个/m~3。微小型浮游甲藻的组成具有鲜明的南极海区的地方特点,大部分种是南极地区特有种,适宜在南极高寒海域大量繁殖;部分种为南极沿岸种或南极—亚南极冷水种;还有一部分为南极寒海域冷水种或分布较广的寒温带种;仅个别为广温广布种;南极海域出现的甲藻类分别代表着南极海域生物地理学和海洋生态学的特点。     

我国将首次在南极投放海底地震仪

由中国自主研发的两台海底地震仪将随第28次南极科考队前往南极,并将投放于南极普里兹湾以北海域,对南极大陆及其周边海域的地震情况进行观测。这是中国首次在南极地区投放海底地震仪。     

广西会仙湿地鱼类多样性

2014年7月、10月和2015年1月、4月,对会仙湿地的鱼类多样性各进行了一次调查和采样。在会仙湿地共鉴定到鱼类30种,隶属于5目11科26属;各季节的优势种明显不同,2015年4月的优势种为鲫(Carassius auratus)和子陵吻虾虎鱼(Rhinogobius giurinus),2014年7月的优势种为高体鳑鲏(Rhodeus ocellatus)和叉尾斗鱼(Macropodus opercularis),2014年10月的优势种为鲫,2015年1月的优势种为鲫和短须鱊(Acheilognathus barbatulus);2014年7月与2014年10月的物种数差异显著(p0.05);2014年7月,湖泊与河流中鱼类的物种数、Pielou均匀度指数和Shannon-Wiener多样性指数差异显著(p0.05);鱼类群落相似性分析结果表明,2014年7月的鱼类群落与其它季节明显不同(p0.05);2014年7月,湖泊中鱼类的物种数、个体数和生物量都比河流中的少,而2015年1月,这些指标都是河流中的较大,可以推测,会仙湿地鱼类在7月多在河流中生活,1月则多在湖泊中生活。     

珠海市重要湿地鱼类多样性

2015年10月,调查了珠海湿地水域的鱼类资源。共采集鱼类样品261尾,隶属于7目16科22属23种,其中鲱形目2科3属4种;鲤形目2科6属6种;鲶形目1科1属1种;鲻形目1科1属1种;合鳃鱼目1科1属1种;鲈形目8科9属9种;鲽形目1科1属1种。Margalef物种丰富度指数为1.022~2.635;Simpson指数为0.365~0.765;Shannon-wiener多样性指数为0.722~1.961;Pielou均匀度指数为0.448~0.765。珠海湿地水域的鱼类群落多样性较低,各样点间的鱼类组成差异明显。     

利用耳石矢平面轮纹宽度度量南极鱼类的生长: 以南极电灯鱼为例

耳石矢平面轮纹宽度可用于指示鱼类的生长特性,这在其他种类中已得到应用,但在南极鱼类中尚无此类研究。为了探究耳石矢平面轮纹宽度在南极鱼类的适用性,本研究以南极电灯鱼(Electrona antarctica)为例,通过2016年1—2月于南凯尔盖朗海域3个站点采集的50尾南极电灯鱼,在对其进行年龄鉴定后,利用赤池信息准则(AIC)选取最适合的测量方向,并对耳石矢平面明暗交替的轮纹进行了宽度测量。在此基础上,本研究分别拟合耳石轮纹中的不透明带、透明带及不透明带和透明带所构成的完整年轮宽度与年龄、体长及体重之间的函数关系,并对轮纹的累加宽度和年龄、体长及体重进行了拟合。结果表明,在轮纹宽度与年龄的关系中, 3龄为轮纹宽度变化的转折点, 3龄之前南极电灯鱼快速生长,之后生长速度有所下降。在轮纹宽度分别与体长、体重的关系中,体长为70 mm、体重为8 g时为轮纹宽度变化的转折点。当体长不足70mm或体重不超过8g时,增长较快,且冬、夏季均有所增长,之后增长减缓,冬季增长十分微小,甚至停止增长。本研究探讨了耳石轮纹宽度随年龄、体长及体重变化的变化趋势,从而得出南极电灯鱼各生活史阶段生长在年龄、体长及体重方面的变化规律。本研究首次针对南极鱼类耳石的轮纹宽度与其生长之间的关系进行了分析,丰富了鱼类耳石研究的范畴。     

南极阿德雷岛不同基底中真菌的分离培养及初步鉴定

为了探索南极真菌的多样性,进一步揭示其生态学角色和筛选有特定酶活性菌株,本研究对中国第27次南极科学考察采集自阿德雷岛的6份样品进行了真菌的分离培养及其胞外酶活性测定。从6份样品中共分离得到168株真菌,其中大型海藻腐烂物样品中分离到的真菌种类和数量最多,占所分离菌株总数的34.6%;对选取的15株代表菌株进行了真菌ITS1-5.8S-ITS2序列鉴定,结果表明它们分属于4个纲,8个属,其中青霉属5株,假散囊菌属、地丝菌属和枝孢属各2株,生赤壳属、曲霉属、出芽短梗霉属和unclassified Onygenales各 1株,该结果表明南极地区具有丰富的真菌物种多样性,其优势类群青霉菌。胞外酶测定显示产淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶产生菌分别占供试菌株的64.6%、45.1%、14.6%,产纤维素酶的菌株可能在南极物质能量循环中扮演着重要角色。     

林窗对格氏栲天然林更新层物种竞争的影响

采用Hegyi单木竞争指数模型探讨林窗和林下格氏栲(Castanopsis kawakamii)幼苗幼树种内和种间竞争强度,分析林窗对格氏栲天然林更新层物种竞争的影响。结果表明:随着对象木高度的增加,林窗和林下格氏栲幼苗幼树的种内竞争强度逐渐减少。林窗种间竞争强度的顺序为:梨茶(Camellia octopetala)>褐毛石楠(Photinia hirsuta)>黄润楠(Machilus grijsii)>桂北木姜子(Litsea subcoriacea)>毛鳞省藤(Calamus thysanolepis)>酸味子(Antidesma japonicum)>少叶黄杞(Engelhardtia fenzelii)>矩圆叶鼠刺(Itea chinensis)>小叶赤楠(Syzygium grijsii)>山黄皮(Clausena dentata)>光叶山矾(Syplocos lancifolia)>沿海紫金牛(Ardisia punctata)>丝栗栲(Castanopsis fargesii)>狗骨柴(Diplospora dubia)>木荷(Schima superba)>赤楠(Syzygium buxifolium)>杜茎山(Maesa japonica)。林下种间竞争强度的顺序为:桂北木姜子>梨茶>黄润楠>木荷>毛冬青(Ilex pubescens)>狗骨柴>毛鳞省藤>香港新木姜子(Neolitsea cambodiana)>酸味子>沿海紫金牛>山黄皮>光叶山矾>赤楠>小叶赤楠>尖叶水丝梨(Distyliopsis dunnii)>杜茎山>丝栗栲。格氏栲幼苗幼树的竞争主要来自种间竞争,种内竞争对格氏栲影响不大,林窗格氏栲幼苗幼树的种内竞争强度和种间总体竞争强度大于林下。通过筛选林窗和林下格氏栲对象木树高与竞争强度的竞争模型,发现对象木树高与竞争指数之间存在负相关,预测结果表明,在林窗格氏栲幼苗生长初期应加强对其保护,林下格氏栲幼苗高度达到100～150 cm后适当采取创造林窗环境以实现其快速生长,从而有效促进林窗和林下格氏栲种群的保护与更新。     

Adaptations and lifestyle in polar marine environments: a biological challenge for the study of fish evolution

The climatic features of Antarctic waters are more extreme and constant than in the Arctic. The Antarctic has been isolated and cold longer than the Arctic. The polar ichthyofaunas differ in age, endemism, taxonomy, zoogeographic distinctiveness and physiological tolerance to environmental parameters. The Arctic is the connection between the Antarctic and the temperate-tropical systems. Paradigmatic comparisons of the pathways of adaptive evolution of fish from both poles address the oxygen-transport system and the antifreezes of northern and southern species, (i) Haemoglobin evolution has included adaptations at the biochemical, physiological and molecular levels. Within the study of the molecular bases offish cold adaptation, and taking advantage of the information on haemoglobin amino acid sequence, we analysed the evolutionary history of the α and β globins of Antarctic, Arctic and temperate haemoglobins as a basis for reconstructing phylogenetic relationships. In the trees, the constant physico-chemical conditions of the Antarctic waters are matched by clear grouping of globin sequences, whereas the variability typical of the Arctic ecosystem corresponds to high sequence variation, reflected by scattered intermediate positions between the Antarctic and non-Antarctic clades. (ii) Antifreeze (glyco)proteins and peptides allow polar fish to survive at sub-zero temperatures. In Antarctic Notothenioidei the antifreeze gene evolved from a trypsinogen-like serine protease gene. In the Arctic polar cod the genome contains genes which encode nearly identical proteins, but have evolved from a different genomic locus–a case of convergent evolution.     

Identification of Kalidium species (Chenopodiaceae) by DNA barcoding

DNA barcoding is an increasingly prevalent molecular biological technology which uses a short and conserved DNA fragment to facilitate rapid and accurate species identification. Kalidium species are distributed in saline soil habitat throughout Southeast Europe and Northwest Asia, and used mainly as forage grass in China. The discrimination of Kalidium species was based only on morphology-based identification systems and limited to recognized species. Here, we tested four DNA candidate loci, one nuclear locus (ITS, internal transcribed spacer) and three plastid loci (rbcL, matK and ycf1b), to select potential DNA barcodes for identifying different Kalidium species. Results showed that the best DNA barcode was ITS locus, which displayed the highest species discrimination rate (100%), followed by matK (33.3%), ycf1b (16.7%), and rbcL (16.7%). Meanwhile, four loci clearly identified the variant species, Kalidium cuspidatum (Ung.-Sternb.) Grub.var. sinicum A. J. Li, as a single species in Kalidium.     

Report on species of Gyrodactylus Nordmann, 1832, distribution in polar regions

The aim of this study was to compare the Gyrodactylus fauna in the Arctic and Antarctic regions. Fish were collected from waters surrounding the South Shetland Islands in the Antarctic and from the Revelva River and Hornsund Fjord in south Spitsbergen in the Arctic. Eighty-two individual fish representing seven species from three families (Channichthyidae, Harpagiferidae, and Nototheniidae) were found in Antarctica and 2 Gyrodactylus infections with altogether 95 specimens were reported. Two new species were identified: Gyrodactylus sp. 1 Rokicka et al., 2009, from the gills of the black rock cod, Notothenia coriiceps Richardson, 1844, and Gyrodactylus sp. 2 Rokicka et al., 2009, from the gills of the gaudy notothen, Lepidonotothen nudifrons Lönnberg, 1905. No Gyrodactylus were found in the 95 Arctic fish examined, which represented four species from four families (Salmonidae, Gadidae, Cottidae, and Liparidae).     

云南喀斯特退化天坑木本植物功能性状变异特征及适应策略

以云南省沾益自然保护区内典型而宏大的喀斯特中度退化天坑——深陷塘为例,分析了该天坑地下森林的34种木本植物的8个功能性状的变异程度,并从种内和种间水平进一步探究功能性状变异与科类群、生活型、生长型和生态因子的关系及土壤因子对植物性状变异的解释效应。结果表明：天坑地下森林内分布的木本植物具有叶厚度大、比叶面积较小、叶干物质含量较高的特点;灌木植物性状种间变异普遍小于乔木,植物性状变异程度在常绿和落叶间相差不大,大部分叶性状的种内种间变异大于小枝性状;天坑内植物性状的平均种内变异系数达23.45%,相较于其他非喀斯特区域的植被类型,其性状种内变异幅度较低,表明喀斯特天坑区域的植物具有较小的形态可塑性;土壤养分是决定样地尺度上群落性状变异的主导环境因素,但物种系统发育历史及其生活史特性也是该地带性植被功能性状变异的内生动力。综上,表明天坑地下森林的木本植物物种在长期演化过程中,其功能性状及其变异程度受非生物环境因素、系统发育过程、生活史策略等的综合影响。研究结果可为负地形的喀斯特天坑的物种避难所价值提供材料和证据,为提升云南高原喀斯特生态脆弱区和自然保护区生态系统服务功能、科学开展天坑外部区域和地带性植被的生态恢复工作提供科学支撑。     

南极长城湾浅海底栖生物群落分析

本文采用 1 987年 1 2月 - 1 988年 3月南极长城湾浅海区底栖生物的三航次 1 9个定量采泥站和 4个拖网站的调查资料。根据环境特征、种类组成的多样性和种间个体分配的均匀度 ,采用了聚类方法将调查区分为三个底栖生物群落分布区。并对各群落的结构作进一步分析 ,分为高多样性、中多样性和低多样性三种结构类型。并研究了群落结构与环境因素的关系 ,指出底栖生物的群落结构与底质类型和沉积物稳定性的关系最为密切 ;在深度梯度度不大的海区 ,底栖生物群落结构与深度梯度没有明显关系。     

COMMUNITY ANALYSIS OF SHALLOW SEA BENTHOS IN GREAT WALL BAY, ANTARCTICA

The data used in this paper were acquired at 19 quantitative dredging stations and 4 trawling stations during the three crusies of the 4th Chinese Antarctic Research Expedition for investigating the shallow sea benthos in Great Wall Bay, in the period from December 1987 to March 1988. Based on environmental characteristics, diversity of species composition and the eveness of interspecific distribution of individuals, cluster methods were used to divide the investigated area into three benthic community distribution areas. The structures of the various communities were further divided into 3 structure types, namely, high diversity, intermediate diversity and low diversity types. From the study of the relationship between community structure and environmental factors it was pointed out that there was an extremely close relationship between benthic communities structure and the stability of the bottom types and sediments, whereas in sea areas where the depth gradient is not large, there is no obvious relat