Sinh thái học là gì? Các công bố khoa học về Sinh thái học

Việc sử dụng cả mô hình hỗn hợp tuyến tính và mô hình hỗn hợp tuyến tính tổng quát (LMMs và GLMMs) đã trở nên phổ biến không chỉ trong khoa học xã hội và y khoa mà còn trong khoa học sinh học, đặc biệt trong lĩnh vực sinh thái học và tiến hóa. Các tiêu chí thông tin, chẳng hạn như Tiêu chí Thông tin Akaike (AIC), thường được trình bày như các công cụ so sánh mô hình cho các mô hình hỗn hợp.

Bài báo này nghiên cứu các tác động tiêu cực và tích cực của việc sử dụng đất nông nghiệp đối với bảo tồn đa dạng sinh học và mối quan hệ của nó với các dịch vụ hệ sinh thái từ quan điểm cảnh quan. Nông nghiệp có thể đóng góp vào việc bảo tồn các hệ thống có độ đa dạng sinh học cao, có thể cung cấp các dịch vụ hệ sinh thái quan trọng như thụ phấn và kiểm soát sinh học thông qua các hiệu ứng bổ sung và khảo sát. Quản lý sử dụng đất thường tập trung vào một số loài và các quy trình địa phương, nhưng trong các cảnh quan nông nghiệp động, chỉ một sự đa dạng của các loài bảo hiểm mới có thể đảm bảo khả năng phục hồi (khả năng tái tổ chức sau sự cố). Các loài tương tác trải nghiệm cảnh quan xung quanh ở những quy mô không gian khác nhau, ảnh hưởng đến các tương tác dinh dưỡng. Cảnh quan có cấu trúc phức tạp nâng cao đa dạng địa phương trong các hệ sinh thái nông nghiệp, có thể bù đắp cho quản lý cường độ cao tại địa phương. Các sinh vật có khả năng phân tán cao dường như là nguyên nhân chính điều khiển các mô hình đa dạng sinh học và các dịch vụ hệ sinh thái, nhờ vào khả năng tái định cư và việc trải nghiệm các nguồn lực lớn hơn. Các chương trình môi trường nông nghiệp (khuyến khích cho nông dân để cải thiện môi trường) cần mở rộng cái nhìn và tính đến các phản ứng khác nhau đối với các chương trình trong các cảnh quan nông nghiệp đơn giản (tác động cao) và phức tạp (tác động thấp). Trong các cảnh quan đơn giản, việc phân bổ nơi sống địa phương quan trọng hơn trong các cảnh quan phức tạp, vốn toàn bộ có nguy cơ. Tuy nhiên, hiểu biết hạn chế về tầm quan trọng tương đối của quản lý địa phương và cảnh quan đối với đa dạng sinh học và mối quan hệ của nó với các dịch vụ hệ sinh thái làm cho việc đưa ra các khuyến nghị đáng tin cậy trở nên khó khăn.

Trong thập kỷ qua, một kho thông tin lớn về phát thải từ các loại đốt sinh khối khác nhau đã được tích lũy, phần lớn là kết quả từ các hoạt động nghiên cứu của Chương trình Địa cầu Sinh học Quốc tế/ Hóa học Khí quyển Toàn cầu Quốc tế. Tuy nhiên, thông tin này chưa sẵn có một cách dễ dàng đối với cộng đồng hóa học khí quyển vì nó bị phân tán trên một số lượng lớn các tài liệu và được báo cáo bằng nhiều đơn vị và hệ thống tham chiếu khác nhau. Chúng tôi đã đánh giá một cách có phê phán những dữ liệu hiện có và tích hợp chúng vào một định dạng nhất quán. Dựa trên phân tích này, chúng tôi trình bày một tập hợp các hệ số phát thải cho một loạt các loại chất phát thải từ các vụ cháy sinh khối. Trong những trường hợp dữ liệu không có sẵn, chúng tôi đã đề xuất các ước lượng dựa trên các kỹ thuật ngoại suy thích hợp. Chúng tôi đã đưa ra các ước lượng toàn cầu về phát thải từ cháy rừng đối với các loại chất quan trọng phát thải từ những kiểu đốt sinh khối khác nhau và so sánh các ước lượng của chúng tôi với kết quả từ các nghiên cứu mô hình hóa ngược.

Các hợp chất thực vật mà con người cảm nhận được qua màu sắc thường được gọi là 'sắc tố'. Các cấu trúc và màu sắc đa dạng của chúng từ lâu đã khiến các nhà hóa học và sinh học say mê, những người đã nghiên cứu các đặc tính hóa học và vật lý của chúng, cách thức tổng hợp cũng như vai trò sinh lý học và sinh thái học của chúng. Sắc tố thực vật cũng có một lịch sử dài trong việc con người sử dụng. Các lớp chính của sắc tố thực vật, ngoại trừ chlorophyll, được xem xét ở đây. Anthocyanin, một lớp flavonoid có nguồn gốc cuối cùng từ phenylalanine, là chất hòa tan trong nước, được tổng hợp trong bào tương và nằm trong không bào. Chúng cung cấp một loạt các màu sắc từ cam/đỏ tới tím/xanh dương. Ngoài các biến đổi khác nhau trong cấu trúc của chúng, màu sắc cụ thể của chúng cũng phụ thuộc vào các sắc tố đồng hành, ion kim loại và pH. Chúng được phân bố rộng rãi trong giới thực vật. Carotenoid tan trong lipid, có màu từ vàng đến đỏ, là một phân lớp của terpenoid, cũng được phân bố ở khắp mọi nơi trong thực vật. Chúng được tổng hợp trong lục lạp và thiết yếu cho sự toàn vẹn của bộ máy quang hợp. Betalain, cũng tạo sắc màu từ vàng đến đỏ, là hợp chất chứa nitơ hòa tan trong nước có nguồn gốc từ tyrosin chỉ xuất hiện ở một số dòng thực vật nhất định. Khác với anthocyanin và carotenoid, con đường sinh tổng hợp của betalain chỉ được hiểu một phần. Cả ba lớp sắc tố này hoạt động như các tín hiệu hiển thị để thu hút côn trùng, chim và động vật trong việc thụ phấn và phát tán hạt. Chúng cũng bảo vệ thực vật khỏi tổn thương do tia UV và ánh sáng nhìn thấy gây ra.

Số lượng nghiên cứu liên quan đến sự xâm lấn của thực vật đang tăng nhanh chóng, nhưng khối lượng kiến thức tích lũy đã đáng tiếc tạo ra sự nhầm lẫn gia tăng về thuật ngữ. Sự xâm lấn là một hiện tượng toàn cầu và việc so sánh các khu vực địa lý xa nhau cùng với hệ thực vật được giới thiệu của chúng là một phương pháp vô cùng quan trọng để làm rõ các yếu tố quyết định sự xâm lấn và khả năng bị xâm lấn. Các nghiên cứu so sánh về hệ thực vật ngoại lai cung cấp những hiểu biết mới nổi bật cho nhận thức của chúng ta về các mẫu hình tổng quát của sự xâm lấn thực vật. Những nghiên cứu như vậy, sử dụng thông tin từ các hệ thực vật và danh sách đã xuất bản trước đó, phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng đánh giá của các loài cụ thể liên quan đến danh tính phân loại, thời gian di cư và tình trạng xâm lấn. Ba quyết định quan trọng cần được thực hiện khi xác định tình trạng của một loài thực vật trong một khu vực nhất định: (1) liệu thuế là bản địa hay ngoại lai với khu vực đó (tình trạng nguồn gốc); (2) vị trí của nó trong quá trình xâm lấn là gì, tức là khi nào nó được giới thiệu (tình trạng cư trú); và (3) mức độ tự nhiên hóa và khả năng xâm lấn của nó là gì (tình trạng xâm lấn). Các hệ thực vật tiêu chuẩn khác nhau rất lớn trong cách xử lý các loài không bản địa và những hệ thực vật có việc phân loại thích hợp cho các loài ngoại lai theo tình trạng của chúng là khá hiếm. Bài báo hiện tại đề xuất các định nghĩa về các thuật ngữ liên quan đến sự xâm lấn thực vật và đặt chúng trong bối cảnh của các hệ thực vật. Các khuyến nghị được phác thảo về cách xử lý vấn đề sự xâm lấn thực vật trong các hệ thực vật tiêu chuẩn nhằm đóng góp vào việc hiểu biết tốt hơn giữa các nhà phân loại học và các nhà sinh thái học và cho phép các phân tích so sánh chi tiết hơn về hệ thực vật ngoại lai của các khu vực khác nhau trên thế giới.

Các phương pháp tiếp cận dựa trên đặc tính đang ngày càng được sử dụng trong sinh thái học. Cộng đồng tảo, với lịch sử phong phú về các hệ thống mô hình trong sinh thái học cộng đồng, rất lý tưởng để áp dụng và phát triển thêm các khái niệm này. Tại đây, chúng tôi tóm tắt các thành phần thiết yếu của các phương pháp dựa trên đặc tính và duyệt xét việc áp dụng lịch sử cũng như tiềm năng của chúng trong việc tìm hiểu sinh thái cộng đồng tảo. Các trục sinh thái quan trọng liên quan đến tảo bao gồm thu nhận và sử dụng ánh sáng và dinh dưỡng, tương tác với kẻ thù tự nhiên, sự biến đổi hình thái, độ nhạy cảm với nhiệt độ, và các phương thức sinh sản. Các sự đánh đổi giữa các đặc tính này đóng vai trò quan trọng trong việc xác định cấu trúc cộng đồng. Môi trường nước ngọt và biển có thể lựa chọn một chuỗi các đặc tính khác nhau do các đặc tính vật lý và hóa học khác nhau của chúng. Chúng tôi mô tả các kỹ thuật toán học để tích hợp các đặc tính vào các biện pháp tăng trưởng và thể lực và dự đoán cách cấu trúc cộng đồng thay đổi dọc theo các gradient môi trường. Cuối cùng, chúng tôi vạch ra các thách thức và định hướng tương lai cho việc áp dụng các phương pháp dựa trên đặc tính vào sinh thái học tảo.

Kể từ khi được phân lập lần đầu tiên tại Uganda vào năm 1937 cho đến nay, virus West Nile (WNV) đã trở thành nguyên nhân quan trọng gây bệnh ở người và động vật trên toàn thế giới. WNV, một loại virus có màng bao thuộc giống Flavivirus, được duy trì một cách tự nhiên trong chu trình enzootic giữa chim và muỗi, thỉnh thoảng bùng phát dịch gây bệnh cho con người và ngựa. Các loại muỗi truyền virus WNV phân bố rộng rãi trên toàn cầu, và vùng địa lý mà virus WNV lây truyền và gây bệnh đã tiếp tục gia tăng trong 77 năm qua. Mặc dù phần lớn các ca nhiễm virus WNV ở người không có triệu chứng, nhưng bệnh lý thần kinh nặng có thể phát triển dẫn đến di chứng lâu dài hoặc tử vong. Theo dõi và các phương pháp phòng ngừa vẫn là nhu cầu cần thiết trong việc giảm thiểu tác động đến sức khỏe cộng đồng do virus WNV tại những khu vực có khả năng lây truyền.

Các quần thể vi khuẩn hình thành bào tử hiếu khí phổ biến trong các cánh đồng nông nghiệp và có thể góp phần trực tiếp hoặc gián tiếp vào năng suất nông nghiệp. Bài báo này trình bày những tiến bộ gần đây trong hiểu biết về sinh thái học của các loài Bacillus và Paenibacillus spp. và cách mà những phân nhóm khác nhau của hai giống này có thể thúc đẩy sức khỏe cây trồng. Sự phong phú, đa dạng và phân bố của các quần thể bản địa và các dòng vi khuẩn chiết ghép trong các cánh đồng nông nghiệp đã được đặc trưng bằng nhiều phương pháp khác nhau. Trong khi đó quần thể bản địa của hai giống này xuất hiện phổ biến trong hầu hết các loại đất nông nghiệp, mô thực vật lại được chiếm lĩnh khác nhau bởi các phân nhóm đặc trưng. Nhiều loài Bacillus và Paenibacillus spp. có thể thúc đẩy sức khỏe cây trồng theo nhiều cách khác nhau. Một số quần thể ức chế mầm bệnh thực vật và sâu bệnh bằng cách sản sinh ra các chất chuyển hóa kháng sinh, trong khi số khác có thể kích thích trực tiếp hệ miễn dịch của cây chủ trước khi bị nhiễm bệnh. Một số dòng có thể kích thích sự hấp thu dinh dưỡng của cây, có thể bằng cách thúc đẩy mối cộng sinh giữa rễ cây và nấm mycorrhiza hoặc bằng cách cố định trực tiếp nitơ trong khí quyển. Mặc dù có nhiều thông tin mới về di truyền học và sinh lý học của Bacillus và các loài liên quan, một sự hiểu biết sâu hơn về sinh thái học vi sinh vật của hai giống này cần được phát triển. Để đạt được điều này, một số câu hỏi quan trọng nhưng chưa được giải đáp liên quan đến ý nghĩa sinh thái và tiềm năng quản lý các hoạt động có lợi của các vi khuẩn này đã được thảo luận.