2003年稻纵卷叶螟重大迁入过程的大气动力机制分析

为了探明稻纵卷叶螟灾变性迁入的大气动力学机制,本研究在ArcGIS中对2003年我国稻纵卷叶螟的时空分布规律进行了简要的地学分析。在此基础上,选取了有典型意义的重大迁入过程2个,从PCVSATTM接收系统中调取覆盖各迁飞过程的实测气象数据和T213数值预报产品,输入MM5中尺度数值预报模式对迁飞和降落期间的大气动力场进行了数值模拟和客观分析。结果表明：（1）用850 hPa和925 hPa高度风向来分别描述稻纵卷叶螟北迁和南迁主迁飞层种群迁移的方向是比较合适的。北迁时,从源地到迁入地之间有比较一致的偏南气流;南迁时,从源地到迁入地之间则有相对均一的偏北气流。水平风场上的气旋式曲率区有利于害虫的起飞迁出,反气旋式曲率区则有利于其迁入降落。（2）垂直气流场中下沉气流的推动作用是稻纵卷叶螟迁入和降落的最直接大气动力机制,当稻纵卷叶螟迁入某一即将危害的稻区时,其降落前36～12 h以内的850 hPa等压面上常表现为相对强而宽广的下沉气流区。（3）在稻纵卷叶螟迁入与为害前36～12 h内的高空850 hPa和925 hPa散度场上,降虫区上空对应着比较一致的高值正散度区,表明有较强的下沉气流存在,这对降虫十分有利。（4）850 hPa、925 hPa等压面上的水平流场、垂直气流场和散度场的特征分布对预测稻纵卷叶螟的迁入和降落具有很好的指示意义。     

云南省褐飞虱早期迁入虫源及其发生大气背景分析

为了探明我国西南稻区褐飞虱早期迁入种群的虫源地,为后期预测和防治提供依据,通过对2007—2016年云南植保站4—5月份褐飞虱虫情进行分析,选取出云南省勐海、芒市、江城、师宗、麻栗坡、广南6个代表性站点,利用WRF-FlexPart耦合模式对2013年、2015年和2016年这些站点的早期迁入峰进行了数值模拟,得到近年来云南省褐飞虱早期迁入虫源的虫源地。选取了2013年褐飞虱早期迁入量较大的迁入峰进行了大气背景分析,结合峰期影响褐飞虱迁飞的大气动力场、温度场和相对湿度场,探讨了影响云南省褐飞虱早期迁入的大气背景。研究结果表明:(1)近年来云南省褐飞虱迁入的虫源主要来自缅甸,部分来自老挝和泰国,少数来自越南,还有极少量来自孟加拉国。(2)这一时期,当释放高度分别为1500、2000 m时,褐飞虱的迁飞高度分别集中在2216 m和2489 m,平均迁飞高度分别是2167、2454 m,从不同释放高度回推的褐飞虱迁飞高度的起伏趋势具有较好的一致性,表明模式能较好地反映系统性垂直气流和下垫面起伏对其上层三维流场和种群迁飞的影响。(3)选取2013年5月22—26日发生在云南勐海、麻栗坡和广南的一次典型褐飞虱迁入过程,分析了大气背景场对褐飞虱迁飞的影响,结果显示:受印缅低压控制或影响,高空从境外虫源区至云南降虫区有西南水平气流作为种群输送动力;温场在降虫区东北侧有"低温屏障墙"存在,阻止了种群的继续北迁;垂直速度场上虫源区有上升气流促使种群起飞迁出,降虫区有下沉气流促使种群降落;弱降水形成的拖曳下沉气流对降虫也十分有利;相对湿度场对此次迁飞过程不形成任何胁迫。     

湖南白背飞虱前期迁入种群中小尺度虫源地及降落机制

湖南是白背飞虱(Sogatella furcifera(Horváth))南北往返的必经之路和主害区。明确白背飞虱前期(至5月20日)迁入种群的中小尺度虫源地和降落机制,对实现精细化异地预测至关重要。择出2012年湖南稻区白背飞虱前期迁入种群的上灯峰日,用新一代中尺度数值预报模式WRF(Weather Rsearch and Forecast)做三维轨迹分析,明确虫源地分布,并对其迁飞过程进行多因素的时空动态分析。结果表明:(1)2012年湘西白背飞虱迁入虫源主要来自越南北部、广西西南部,少量来自广西东南部与广东南部。湘东南、湘中迁入虫源主要来自广东南部、广西东南部,少部分来自海南。此外,每年4月下旬与5月上旬我国南部盛行西南气流,湘东南位置偏东,加之南岭山脉的阻挡,该区迁入峰次与迁入量较湘西较少。(2)低空急流为白背飞虱的北迁提供了运载气流,锋面气旋与切变线等天气尺度系统以及强烈上升气流带来的降水、低温屏障与下沉气流是湖南稻区白背飞虱集中迫降的3个直接因素;(3)白背飞虱前期迁入种群在湖南的主要落点基本沿湘西武陵山区至湘南雪峰山区一带以及"湘桂走廊"东端分布,地形是导致湘西降虫发生频率高、迁入量大的主要因素。由于山体阻塞与地面摩擦形成的小型垂直环流、夜间山风的作用及山谷间的峡谷风可导致白背飞虱的集中降落,较大的灯诱峰次主要位于谷地或者是山体的迎风坡。     

基于WRF-Flexpart的一次褐飞虱回迁过程模拟研究

褐飞虱是影响亚洲地区水稻生产的迁飞性害虫,其远距离迁飞与种群分布会受到大气环流和局地天气条件的影响。采用WRF-Flexpart耦合模式、GIS空间分析和Vincenty方位角/距离估计等方法,选取2009年9月30日—10月7日发生在中国15个植保站的褐飞虱迁入过程,并根据模式输出、GIS分析和轨迹计算结果探讨了多种大气物理胁迫共存下大气动力场、降水、温度场和湿度场对褐飞虱秋季回迁过程及其降落虫量分布的影响。研究结果表明:(1)此次重大迁飞过程中,大气动力场、降水、温度场和湿度场在不同地区、不同时间段对褐飞虱种群的迁入和降落起了不同的作用,因而造成了迁入虫量分布的时空差异。(2)从各虫源地迁出的褐飞虱种群是向着温暖而湿润的地方迁飞的,迁飞方向主要受所经区域盛行风向的影响,迁飞距离由途径区的风速所决定。(3)当迁飞种群途径局地降水较多的区域时,初期迁入量并不多,经过短暂的一段时间后降虫量会突然增加。(4)在一定的温度范围内,大气湿度条件会影响褐飞虱的迁入虫量:褐飞虱迁入虫量在近地面温度高于26℃、相对湿度(925 hPa)大于70%且下沉气流较强的地区分布最多,而在近地面温度低于24℃、相对湿度(925 hPa)小于50%、无明显下沉气流的地区未发现有褐飞虱的迁入。     

稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis)迁飞的多普勒昆虫雷达观测及动态

在2007年7～9月江淮稻区稻纵卷叶螟大发生期间,利用多普勒昆虫监测雷达在南京市浦口区对稻纵卷叶螟成虫的迁飞活动进行了监测,结合大气风温场的数值模拟,研究了稻纵卷叶螟成虫的空中飞行参数和种群迁飞动态。结果表明：稻纵卷叶螟多选择在黄昏18：30以后大规模起飞,空中虫群密度在20：00～22：00时最大,迁飞过程可持续到次日5：00;稻纵卷叶螟主要选择在500m以下高度飞行。空中虫群具有聚集成层的现象,虫层多在100～500m高度之间形成,有时形成两个虫层,成层现象与低空急流关系密切,与温度没有直接关系。迁飞过程分析表明,浦口区的六（4）代稻纵卷叶螟在台风、副热带高压和江淮气旋的影响下,先后出现了多次迁入迁出过程。低压系统外围的下沉气流很可能是稻纵卷叶螟两次集中迁入的主要原因。     

“海棠”台风气流场对褐飞虱北迁路径的影响

基于GIS、GrADS软件和HYSPLIT 4.8轨迹模式,分析了0505号台风“海棠”发生期间（2005年7月19—21日）中国10个省42个虫情观测点的逐日灯诱褐飞虱虫量、850 hPa等压面的风场和20个虫情监测点的褐飞虱迁飞轨迹.结果表明：台风“海棠”登陆中国后,改变了引导褐飞虱向北迁飞的西南气流,造成风场在台风西南部的辐合和大范围的转向,阻止了褐飞虱的向北迁飞,迫使其在某些区域集中迫降;850 hPa等压面上切变线附近是褐飞虱集中降落的区域;在台风衰亡时期,台风东南部气流暖式切变区是大量降虫的区域;台风整体登陆后,西南气流的再次建立,造成褐飞虱的大量北迁.     

稻纵卷叶螟2010年的一次迁飞过程及其虫源分析

2010年6月10-12日, 我国华南、 江南南部稻区出现了稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis （Guenée）的大范围同期突增。为了明确此次同期突增的虫源性质, 进一步揭示稻纵卷叶螟大规模降落的大气动力学机制, 我们利用HYSPLIT轨迹分析平台、 地理信息系统ArcGIS和气象图形软件GrADS, 对稻纵卷叶螟的迁飞过程及大气背景场进行了个例研究。结果表明： （1）粤北大范围的稻纵卷叶螟突增以外地迁入种群为主, 部分为本地繁殖种群; （2）西南低空急流为稻纵卷叶螟的远距离迁飞提供了运载气流, 稻纵卷叶螟迁飞种群的集中降落是降雨造成的, 主降区位于雨区边缘的曲江、 紫金、 佛冈等地区, 降雨区的空间分布直接导致了曲江、 南雄地区降虫量的巨大差别; （3）稻纵卷叶螟迁入峰的主要虫源地分布在广东西南部稻区, 6月上旬以阳春为代表的虫源地的双季早稻进入扬花灌浆期 乳熟期, 叶片营养恶化, 稻纵卷叶螟处于成虫盛发期, 存在为粤北大规模迁入提供虫源的可能。     

云南勐海早稻白背飞虱种群动态及虫源地分析

【目的】白背飞虱Sogatella furcifera(Horváth)是勐海稻区重要的迁飞性害虫,对当地水稻的生产造成严重威胁。本试验旨在研究勐海早稻白背飞虱种群发生动态与虫源地位置,明确迁飞种群发生规律,为实施害虫的异地预测预报提供科学依据。【方法】利用HYSPLIT轨迹分析模型和Gr ADS软件,分析2000-2016年灯诱峰期迁入种群的虫源地分布和气象背景情况;通过田间系统调查和雌成虫卵巢系统解剖,研究2013年勐海稻区白背飞虱的种群动态以及各发生世代的虫源性质。【结果】勐海稻区4月的虫源地主要集中在缅甸中部,部分来自于缅甸南部和金三角地区,5月的虫源地集中在缅甸东部,泰国、老挝、越南的北部也能提供部分虫源;灯诱峰期的天气背景主要为风切变、下沉气流、低温屏障和降水;第2代白背飞虱为危害勐海早稻的主害代,时间为4月中旬至5月中旬。【结论】明确了勐海早稻迁入种群的虫源地分布及主害代发生时期,为白背飞虱在当地的防治和异地预测预报提供了技术支撑。     

东北地区草地螟（Loxostege sticticalis）越冬代成虫虫源地轨迹分析

草地螟是我国东北地区重要的暴发性害虫,某些年份春季越冬代成虫的来源无法应用传统理论来解释.分析了1997～2007年草地螟历次迁入峰的虫源地,结果表明:华北地区草地螟"发生基地"的种群虽可迁入东北构成当地大发生虫源之一,但并非主要虫源.多数年份天气系统不利于华北地区的草地螟向东北进行远距离迁飞.最近一次暴发周期中(1996～2007年),东北地区草地螟种群主要来自当地及境外越冬区.全球变暖使二代幼虫发生频率明显增加是越冬虫茧在这一地区大量出现的原因.     

褐飞虱的降落机制

应用MM5中尺度数值模拟模式和GRADS气象图形软件,对1999年6月22日～7月2日一次褐飞虱迁飞降落过程及其大气背景场进行了个例研究,并侧重对灵川、东至、徽州3个站点的降虫机制做了分析。结果表明：（1）此次迁飞过程有两个明显的降虫区：天柱．灵川．贺县一线范围内（降虫区Ⅰ）和三都-天柱-黔阳-修水-东至-徽州-奉贤-线（降虫区Ⅱ）;（2）低空急流为褐飞虱北迁提供了运载气流,降虫区位于降水区边缘;（3）地形降水胁迫害虫降落是降虫区Ⅰ褐飞虱降落的主要原因,梅雨锋降水导致了褐飞虱集中降落在降虫区Ⅱ;（4）虫源的空间分布差异和不同的天气条件导致了东至、徽州地区不同的降虫分布。     

Innovation: Metabolomics: the apogee of the omics trilogy

Metabolites, the chemical entities that are transformed during metabolism, provide a functional readout of cellular biochemistry. With emerging technologies in mass spectrometry, thousands of metabolites can now be quantitatively measured from minimal amounts of biological material, which has thereby enabled systems-level analyses. By performing global metabolite profiling, also known as untargeted metabolomics, new discoveries linking cellular pathways to biological mechanism are being revealed and are shaping our understanding of cell biology, physiology and medicine.     

Focus: Microbiome: Unraveling the Dynamics of the Human Vaginal Microbiome

Four Lactobacillus species, namely L. crispatus, L. iners, L. gasseri, and L. jensenii, commonly dominate the vaginal communities of most reproductive-age women. It is unclear why these particular species, and not others, are so prevalent. Historically, estrogen-induced glycogen production by the vaginal epithelium has been proffered as being key to supporting the proliferation of vaginal lactobacilli. However, the ‘fly in the ointment’ (that has been largely ignored) is that the species of Lactobacillus commonly found in the human vagina cannot directly metabolize glycogen. It would appear that this riddle has been solved as studies have demonstrated that vaginal lactobacilli can metabolize the products of glycogen depolymerization by α-amylase, and fortunately, amylase activity is found in vaginal secretions. These amylases are presumed to be host-derived, but we suggest that other bacterial populations in vaginal communities could also be sources of amylase in addition to (or instead of) the host. Here we briefly review what is known about human vaginal bacterial communities and discuss how glycogen-derived resources and resource competition might shape the composition and structure of these communities.     

Focus: The Aging Brain: Palliative Care and the Humanities: Centralizing the Patient at the End of Life

Palliative care is a quickly growing facet of modern medicine. While scientific advancements have broken new ground for the possibilities of end-of-life care, sensitive treatment of the patient as an individual has lagged behind and has frequently led to an unsatisfactory experience for patients, families, and the medical community at large. This essay argues that centralizing patients during the terminal phases of treatment by using humanistic perspectives has the potential to bring new meaning and improved effectiveness to patients and physicians alike.     

Water: the bloodstream of the biosphere

Water, the bloodstream of the biosphere, determines the sustainability of living systems. The essential role of water is expanded in a conceptual model of energy dissipation, based on the water balance of whole landscapes. In this model, the underlying role of water phase changes--and their energy-dissipative properties--in the function and the self-organized development of natural systems is explicitly recognized. The energy-dissipating processes regulate the ecological dynamics within the Earth's biosphere, in such a way that the development of natural systems is never allowed to proceed in an undirected or random way. A fundamental characteristic of self-organized development in natural systems is the increasing role of cyclic processes while loss processes are correspondingly reduced. This gives a coincidental increase in system efficiency, which is the basis of growing stability and sustainability. Growing sustainability can be seen as an increase of ecological efficiency, which is applicable at all levels up to whole landscapes. Criteria for necessary changes in society and for the design of the measures that are necessary to restore sustainable landscapes and waters are derived.     

Coronins: the return of the crown

Coronins are highly conserved regulators of the actin cytoskeleton whose structure and biological function have remained mysterious until recently. They were originally identified in Dictyostelium, where they localize to actin-rich crown-like structures on the dorsal surface of cells. Coronins bind filamentous actin and the Arp2/3 complex and are involved in modulating actin dynamics. Unlike other known Arp2/3-binding proteins, coronins inhibit Arp2/3 nucleating activity. Genetic data from Dictyostelium, yeast and Drosophila indicate that coronins are important regulators of several actin-dependent physiological processes. Here, we review recent insights into mammalian coronin structure, function and regulation and identify key questions that remain unanswered in this field.     

Aging: the sins of the parents

Yeast cells have an asymmetric, stem-cell-like division. As the mother cell ages it becomes 100 times more genetically unstable, but it is only the daughter cells that exhibit loss of heterozygosity; the latter effect is not connected to SIR2-dependent aging, but seems to be accompanied by a loss of the DNA damage checkpoint.