Spatial and temporal relation rule acquisition of eutrophication in Da’ning River based on rough set theory

Since the mechanisms of eutrophication are complicated and many other factors affect these mechanisms, methods such as quantitative statistics and numerical simulation, have their limitations in analyzing the spatiotemporal relations of eutrophication. The rough set theory (RST) was used to describe the spatiotemporal relations of eutrophication in Da’ning River without any of other prior knowledge. Rules of relations in time and space affecting eutrophication in the Da’ning River backwater area were extracted by taking representation of relations in time and space among eutrophication at a long river section of Da’ning River backwater area, by taking nine sets of encrypted monitoring data in 2003 as example, and by making season, area and eutrophication level as the decision attributes, respectively, to represent specific features of the eutrophication phenomenon in the Da’ning River backwater area from the points of view of time, space, and level by analysis of spatiotemporal relationship rules. This study result shows that the temporal and spatial differences between eutrophication phenomena in the long river section of the Da’ning River backwater area are significant. Eutrophication for each section is less serious in autumn, more in spring and most in summer. Eutrophication degree gradually decreases from estuary to upstream, which is in conformity with reality. The RST of eutrophication in Da’ning River may inform environmental decision-makers and assist them in making more cost-effective decisions.     

丛枝菌根真菌参与下植物-土壤系统的养分交流及调控

近几年随着有机农业的发展,丛枝菌根的作用受到特别关注。丛枝菌根是由植物根系与丛枝菌根真菌(AMF)形成的一种共生体。在植物-AMF-土壤系统中,AMF为植物提供N、P等营养的同时从根系得到所需的C。概述了植物-AMF-土壤系统中C、N、P等营养物质的交流以及AMF与土壤微生物的互作关系。丛枝菌根的形成可显著提高植物对P的吸收,且在高P条件下多余的P可储存于AMF中。AMF对土壤N循环的影响相当复杂,可能参与调控N循环的多个过程,如硝化作用、反硝化作用和氨氧化作用等。在有机质丰富的土壤中AMF菌丝可快速扩增并吸收其中的N,主要供菌丝自身所需,只有一小部分传递给植物。AMF对土壤C库的影响尚存争议,可能存在时间尺度的差异。短期内可活化土壤C,而在长期尺度上可能有利于土壤C的储存。AMF能够通过改变土壤微生物群落结构而影响植物-土壤体系的物质交流。AMF与解磷菌、根瘤菌和放线菌的协同增效作用可促进土壤有机质的降解或增强其固氮能力;AMF对氨氧化菌的抑制作用可降低氨的氧化减少N2O的释放。AMF与外生共生真菌EMF共存时,表现出协同增效作用,但EMF的优先定殖会限制AMF的侵染。AMF不同类群之间则主要表现为竞争和拮抗关系。AMF与土壤微生物之间的互作关系受土壤无机环境的影响,在养分亏缺条件下微生物之间往往表现为竞争关系。因植物、AMF与土壤微生物之间存在复杂的互作关系,为此AMF并不总是表现出其对植物营养的促进作用。目前关于AMF的作用机理仍以假说为主,需要进一步的实验验证。在植物-AMF-土壤系统中N与C的交流和P与C的交流并未表现出一致性,对N、P循环相互关系的进一步探讨有助于深入理解植物-土壤体系中的养分循环。植物、AMF和土壤微生物的养分来源及其对养分的相对需求强度和吸收效率尚未可知,因此无法深入理解AMF在植物-土壤体系中养分交流和转化的作用。在方法上,传统的土壤学方法在养分动态研究中存在局限性,现代分子生物学手段和化学计量学的结合值得尝试。     

闽江口鱼类功能多样性

根据2016年春季(5月)、夏季(8月)、秋季(11月)和冬季(2月)在闽江口海域进行底拖网作业的渔业资源调查样品,应用鱼类形态功能特征点数据分析了福建闽江口海域的鱼类功能多样性现状及时空变异.结果表明: 功能多样性与物种丰度具有相同的变化趋势,各站位鱼类物种丰度分别为:春季(17.8±5.1);夏季(22.4±5.6);秋季(17.7±6.3);冬季(12.1±2.3).鱼类集群功能多样性指数夏季最高,为(33.94±28.70),冬季最低(9.93±8.83),春季为(11.30±7.55),秋季为(19.05±19.32).群落内功能种呈现显著的季节演替,春季为太的黄鲫(占比为26%),夏季为六指马鲅(26%),秋季为龙头鱼,占比高达69%,显著高于其他物种的总和,冬季为棘头梅童鱼(38%).鱼类功能的季节性变动主要受其生活史及与其他物种之间的种间关系影响.     

直刺变豆菜叶绿体全基因组及其特征

直刺变豆菜(Sanicula orthacantha)是中国广泛分布的多年生草本植物, 也是一味著名的民族药。本文通过二代高通量测序平台Illumina HiSeq PE150对直刺变豆菜叶绿体全基因组进行测序, 并通过生物信息学方法对其结构特征进行分析。结果表明: 直刺变豆菜叶绿体全基因组大小为157,163 bp, 包括大单拷贝区(large single copy, LSC)、小单拷贝区(small single copy, SSC)和2个反向重复序列(inverted repeat sequence, IRa和IRb), 长度分别为87,547 bp、17,122 bp和26,247 bp, 具有典型被子植物叶绿体基因组环状四分体结构; 共注释得到129个基因, 包括8个核糖体RNA (rRNA)基因、37个转运RNA (tRNA)基因和84个蛋白质编码基因。直刺变豆菜在叶绿体基因组结构、基因种类、排列顺序上与其他伞形科植物基本一致。直刺变豆菜叶绿体全基因组测序的成功为变豆菜属植物完整叶绿体基因组组装及其特征分析提供了新的方法。     

基于生态系统评价的山水林田湖草生态保护与修复体系构建研究——以乌梁素海流域为例

山水林田湖草系统保护与修复工程实施的重要目标是维护和提升区域生态系统服务。从乌梁素海流域山水林田湖草的生态现状与功能出发,对乌梁素海流域水土流失、土地沙化等生态敏感性及土壤保持、水源涵养、生物多样性等生态功能重要性进行系统评价,形成基于生态敏感性和生态功能重要性相结合的空间格局评价结果。以维护和提升人类福祉所需的重要生态系统服务为目标,以乌梁素海流域生态敏感性和生态功能重要性相结合的空间格局评价结果为基础,制定了“一中心、二重点、六要素、七工程”的乌梁素海山水林田湖草生态保护与修复体系,并基于此将乌梁素海流域生态保护修复分为6个主要治理区域,形成“四区、一带、一网”的生态安全格局,通过具体工程实施,流域生态环境质量和生态服务能力将取得明显提升,防风固沙能力有效增强,生物多样性持续改善,水环境质量稳定达标,生态系统的稳定性明显加强。通过乌梁素海流域的分析案例为流域山水林田湖草生态保护与修复关键区域的识别提供了定量分析方法,为流域尺度构建生态安全格局、实现山水林田湖草系统保护和修复提供思路和途径。     

以材料“创造”土地？——中国城市化进程的一个重要特征

中国快速城市化进程的一个重要特征是以土地为载体,通过大量投入钢铁、水泥等建材大规模修建城市建筑和基础设施,创造出大量的城市生产和生活空间。利用1985—2010年中国省级行政单元城市建成区总面积、城市居住用地总面积、城市住宅总面积和城市住宅建筑材料总使用量等数据,识别城市扩张模式,揭示中国城市化进程中土地、建筑面积及其构筑材料三者间的关系。研究表明2000年是中国城市扩张的重要分界点,2000年之前中国各省份的城市建成区总面积、城市住宅总面积和城市住宅建筑材料总使用量均较小且省份间差异不大,2000年之后三者迅速增长且省份间差异逐渐扩大。在地区尺度上,三者均呈现东部地区最高、中部次之、西部最低的特点,地区内部差异则表现为东部地区最大、西部次之、中部最小的特征。大多数省份的城市住宅总面积及其构筑材料总量随着城市建成区的扩张而增长,表明城市在发展初期以扩大建成区和水平扩张为主。随着城市化水平的不断提高,城市内部空间重组和用地置换导致高层建筑逐步替代了原有的单层或低矮建筑,城市扩张的方向由依赖土地的水平扩张转向以大量使用建筑材料为基础的垂直扩张,使得许多省份的城市住宅总面积逐渐超过辖区内居住用地总面积。这种以建筑材料"创造"出更多"土地"的城市垂直扩张在满足人们对城市生产和生活空间需求的同时,有利于节约土地资源和保护生态空间,但需要以消耗更多的建筑材料并承担建筑材料在开采、制造、运输、使用和废弃过程中所造成的环境影响为代价。     

钵水母水螅体横裂诱发条件及调控机制研究进展

横裂是水螅体世代向水母体世代转变的重要阶段.对水螅体横裂诱发条件及调控分子机制的研究不仅对水母爆发生态学和水母人工繁育具有重要意义,而且对比较研究两栖类、昆虫以及刺胞动物等具有复杂生活史生物的变态分子机制起源也具有很好的理论价值.现有研究表明,诱发水螅体横裂的自然环境因素有温度、光照、盐度和共生虫黄藻等,不同门类水母的横裂方式以及环境诱导因素各不相同.能够诱导水螅体横裂的化学因素有吲哚类化合物、9-顺式维甲酸、碘元素和过氧化氢等,其中吲哚类化合物对绝大多数水母水螅体都有诱导作用.尽管水螅体横裂的分子机制尚未明晰,但对海月水母的研究表明,RxR信号通路以及一种横裂诱导激素前体假定蛋白CL390在水母横裂过程中起着重要的作用,提示水母变态分子机制与两栖类和昆虫在分子水平上存在一定程度的共性.     

变豆菜属15种植物的果实微形态特征及其分类学意义

采用扫描电镜对来自北美和东亚的变豆菜属植物(美国7个种,中国8个种)的果实表面微形态进行观察,结合前人对伞形科其他类群果实微形态特征的研究及近年来分子系统学证据,对变豆菜属的种间分类进行研究。结果显示,变豆菜属植物果实的形态大小、皮刺弯曲程度和果柄蜡质纹饰丰富多样。研究表明变豆菜属是一个自然类群,果实表面钩刺结构有利于该属植物的传播及扩散,果实微形态特征具有分类学价值,可作为种间分类的依据。根据变豆菜属果实表面微形态特征,编制了该属植物分种检索表。     

间充质干细胞促进脐带血干细胞体外扩增的研究进展

非亲缘脐带血移植是治疗造血系统疾病的重要移植方式之一,但脐带血移植面临的最大挑战是造血干细胞(HSCs)数量不足,特别是成人患者受到脐带血干细胞数量的限制,导致造血及免疫恢复延迟,非复发死亡率升高。体外扩增脐带血HSCs(UCB-HSCs)是解决该问题的途径之一。研究发现可以通过模拟骨髓造血龛(niche)这一生态位使HSCs在体外进行自我更新增殖,而间充质干细胞(MSCs)正是造血龛的重要的组成细胞之一。本文将探讨MSCs在UCB-HSCs体外扩增中的应用。重点以MSCs促造血的特点、机制,促进脐带血干细胞增殖的各种策略以及其临床应用和前景做一综述。     

Ecological application of wavelet analysis in the scaling of spatial distribution patterns of Ceratoides ewersmanniana

Ecological experiments are usually conducted on small scales, but the ecological and environmental issues are usually on large scales. Hence, there is a clear need of scaling. Namely, when we deal with patterns and processes on larger scales, a special connection needs to be established on the small scales that we are familiar with. Here we presented a wavelet analysis method that could build relationships between spatial distribution patterns on different scales. With this method, we also studied how spatial heterogeneity and distribution patterns changed with the scale. We investigated the distribution and the habitat of C. ewersmanniana in two plots (200 m × 200 m; the distance between these two plots is 15 km) at Mosuowan desert. The results demonstrated that spatial heterogeneity and distribution patterns were incorporated into larger scales when the wavelet scale varied from one (5 m) to four (20 m). However, if the wavelet scale was above five (25 m), the spatial distribution patterns varied placidly, the oscillation frequency of landforms stabilized at 110 m, and the dynamic quantity period of C. ewersmanniana stabilized at 115–125 m. We also identified signal mutation points with wavelet analysis and verified the heterogeneity degree of local space with position variance. We found that position variance decomposed the distribution patterns on large scales into small sampling plots, and the position with the largest variance also had the strongest heterogeneity. In a word, the wavelet analysis method could scale-up spatial distribution patterns and habitat heterogeneity. With this method and other methods derived from this one, such as wavelet scale, wavelet variance, position variance and extremely direct-viewing graphs, wavelet analysis could be widely applied in solving the scaling problem in ecological and environmental studies.