用于Monte Carlo模拟的复杂生物组织模型

Monte Carlo（MC）模拟被广泛应用于光子在生物组织中的传输研究。通常模拟时将生物组织近似为均匀的平板分层介质,当层状生物组织中含有异常物质（如肿瘤细胞等）或正常生物组织为非平板的复杂结构时,其模拟中的组织模型将会有相应的改变。通过探讨这几类生物组织的MC模拟模型,总结并分析模型建立的关键问题,对基于MC模拟的各种生物组织光学检测研究提供了指导。     

农田灌溉对印度区域气候的影响模拟

为满足人类对粮食的需求,全球灌溉农田面积迅速扩张,农田灌溉对区域气候的影响引起广泛地关注。利用区域环境系统集成模式(RIEMS2.0)和最新的土地利用变化资料,选取农田灌溉面积最大的印度区域作为研究区域,进行雨养农田和灌溉农田的对比试验,探讨农田灌溉对区域气候的影响。结果表明:(1)农田灌溉使得印度区域年平均气温降低1.4℃,年平均降水率增加0.35mm/d。农田灌溉对印度区域气候的影响存在明显的季节波动,季风前期及6月份该区域气候对下垫面变化的响应最为敏感;7-9月各气候要素变化较小。(2) 农田灌溉使得印度区域地表净辐射增加,且地表净辐射在潜热通量和感热通量之间的分配发生了较大的改变,潜热通量增加,感热通量减少;对地表起冷却作用;同时由于土壤湿度增加,蒸散作用增强,大气中水汽含量增加,潜热不稳定能量增加,导致对流性降水增加。     

模拟自然选择条件下黑腹果蝇基因频率变化的实验

条件致死突变是指在某些条件下存活,而在另一些条件下致死的突变。利用黑腹果蝇的条件致死突变,模拟自然选择的环境,将自然选择在一个较短的时间内还原出来,探究了在自然选择条件下黑腹果蝇的基因频率的变化情况。本实验为人教版高中《生物遗传与进化（必修2）》中,探究实验“自然选择对基因频率变化的影响”人为创设的情境提供了实验的支持,也为自然选择的机制等相关内容的教学提供了实践背景。     

模拟微重力条件下大鼠肝细胞三维培养支架材料的筛选（简报）

组织工程是一门新兴的边缘学科,它是利用体外培养的人体功能细胞与适当的细胞外基质或支架材料相结合,然后将其移植到体内病损部位以期达到修复目的。微重力组织工程(Microgravity Tissue Engineering)是近年来由美国空间生物技术研究人员开创的一个独特研究领域,其核心技术是     

武夷山风景名胜区景观空间格局变化及其干扰效应模拟

景观空间格局是大小和形状不一的景观斑块在空间上的配置,它是各种生态过程在不同尺度上共同作用的结果,景观空间格局变化及其干扰研究对于准确掌握景观资源的动态过程以及进一步开展景观生态规划与建设具有十分重要的意义,因此,它是景观生态学研究的核心内容。以武夷山风景名胜区为研究对象,运用景观多样性、景观优势度、景观均匀度及景观破碎度等多种景观格局指数对武夷山风景名胜区不同时期景观格局进行研究,在此基础上,运用分室理论对未来50a武夷山风景名胜区在不同干扰程度下景观格局变化进行了模拟分析。结果表明：①从1996年至2001年,武夷山风景名胜区总斑块数从421块增加到452块,景观破碎度呈增大趋势。景观多样性从0．6066减少至0．6028,而景观均匀度却增加了0．0026,但景观格局总体上未出现显著的变化,即仍以天然马尾松林为基质景观,其它景观类型镶嵌其中的景观格局,表明了武夷山风景名胜区作为世界文化与自然遗产,受到较为有效的保护;②从局部上看,5a间武夷山风景名胜区各景观类型除河流景观外均发生了一定的变化,其中杉木林、农田与马尾松林景观面积减少量居前3位,分别减少了0．5644、0．2833、0．2804,而茶园与居住地面积却分别增加了0．7285、0．0814km^2。因此,毁林种茶是造成武夷山风景名胜区景观格局变化的主要原因;③不同干扰程度下景观格局变化模拟结果表明了武夷山风景名胜区景观多样性与均匀度均随着干扰强度的增大而增大,而优势度恰好相反,从而提供了一个证明“干扰是导致景观多样性增大”论断的有力实例。     

沙坡头地区人工固沙植物水分利用及其生态位适宜度过程数值模拟分析

本文以干旱区植物为研究对象,探讨了自然降水资源的时空分布规律以及降水与固沙植物耗水之间的制约关系。通过扩展经典生态位理论的内涵,用数学抽象的方法定义植物水分生态位适宜度为其水分最适生态位点与现实生态位的贴近度,建立相应的数学模型,对固沙植物生态位适宜度进行了定量分析,并建立了生态位适宜度过程模拟方法。依据实验结果进行了有关计算与数值模拟,所做模拟结果与实际观测结果相吻合。结果表明,柠条与油嵩混播为实验条件下的最佳种植方式,密度为5000株／hm^2时其水分生态位适宜度最高,林木覆盖率也最大。文中进一步讨论了有限降水限制和沙地土壤水分亏缺胁迫下油篙和柠条对水分的竞争行为,混播下的生态位适宜度变化及稳定共存格局形成的机理。该结果为干旱区人工林的营建提供了定量依据。     

水稻土模拟土柱中肥料氮素的迁移转化特征

为了明确肥料氮素在模拟土柱中的迁移转化特征,通过布置室内模拟土柱试验,研究了3倍常规施肥水平下（360 mg·kg^-1）水稻土中矿质氮的变化.结果表明： 不同处理、不同土层间NH₄⁺-N和NO₃^--N含量差异显著.不施肥对照在整个培养期间养分含量变化不大,不同土层间亦没有显著性差异.施用尿素和硫铵后,土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N含量显著提高,尤其是0～50 mm土层内,分别达到186.0～2882.1 mg·kg^-1和268.7～351.5 mg·kg^-1,分别相当于对照的4.8～242倍和5.7～316倍,50 mm以下各土层与对照处理相似,表明肥料氮素的迁移转化主要发生在0～50 mm土层内,并且在培养的前14 d变化最大.整个培养期间不同土层内,硫铵处理不同矿质态氮含量是尿素处理的0.7～2.0倍,硝化率是尿素处理的0.9～1.4倍,表明硫铵在水稻土中的转化效率略高于尿素.     

气候变化对马尾松潜在分布影响预估的多模型比较

物种分布模型被广泛应用于评估气候变化对物种分布的影响。随着计算机和统计学的发展, 模拟物种分布的模型层出不穷, 但对这些模型的相对表现知之甚少, 因此需要对其进行对比分析, 以便更可靠地评估气候变化的影响。该文采用3个比较新颖的组合集成学习(ensemble learning)模型(随机森林(random forest, RF)、广义助推法和NeuralEnsembles)、3个常规模型(广义线性模型、广义加法模型和分类回归树)、3个大气环流模型(global circulation model, GCM) (MIROC32_medres, JP; CCCMA_CGCM3, CA; BCCR-BCM2.0, NW)和一个气体排放情景(SRES_A2), 模拟分析了马尾松(Pinus massoniana)历史基准气候(1961-1990)和未来3个不同时期(2010-2039, 2020s; 2040-2069, 2050s; 2070-2099, 2080s)的潜在分布。基于环境阈值方法选择物种不发生区, 依据ClimateChina软件进行当前和未来气候数据的降尺度处理, 采用接收机工作特征曲线(receiver operator characteristic, ROC)下的面积(area under the curve, AUC)、Kappa值和真实技巧统计法(true skill statistic, TSS)以及马尾松种子区划范围来评价模型的预测精度。结果表明: 6个物种分布模型都具有较高的预测精度, 但组合集成学习模型的预测精度稍高于其他常规模型, 其中RF的预测精度最高。3个GCM和6个模型模拟条件下, 马尾松对气候变化的响应格局既有一致性也有异同性。一致性表现在: 随着时间的推移, 马尾松分布区将逐渐向北迁移, 未来潜在分布区的面积将逐渐增加; 异同性表现在: 在不同模型和不同气候情景下, 马尾松潜在分布区的迁移距离和面积变化幅度不同, 其中NW模式下预测的变化幅度小于CA和JP模式; RF模型预测的分布区迁移距离和面积变化幅度最大。随着时间的推移, 未来马尾松的18个潜在分布空间预测图(6个模型 × 3 GCM)之间的差异也逐渐增大, 其中空间不一致性地区主要集中发生在马尾松潜在分布区的北部和西部边缘地带。模型本身不同的构建原理以及GCM之间的差异是导致预测结果存在差异的主要原因。     

生态位理论在张家界市主要旅游景区评价中的应用

选择张家界市5个主要旅游景区作为研究对象、50种影响旅游景区发展的资源状态作为评价指标, 通过指标逐级合并处理, 在3个指标级别(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级)上分析了生态位宽度和生态位重叠. 结果表明: 张家界市旅游景区生态位宽度受指标级别的影响显著(F=10.278, P=0.006), 而采用相对生态位宽度则不受指标级别的影响, 说明在旅游景区开发潜力评价中, 相对生态位宽度比绝对生态位宽度更具合理性; 从Ⅲ级指标到Ⅰ级指标, 旅游景区生态位重叠度值有增大趋势, 表明指标级别的选择会影响旅游景区间实际生态位重叠的评价. 随着评价指标的逐步细化, 当观测到的Pianka指数和采用Monte Carlo模拟的Pianka指数的差值达到显著水平时, 该指标级别可作为评价指标细化的最低标准, 模拟的生态位重叠值可作为旅游景区竞争评价的重要参考.     

模拟酸雨胁迫对青冈幼苗光合特性和叶绿素荧光参数的影响

选择亚热带常绿阔叶林优势树种青冈幼苗为研究对象,设置3个酸雨处理：pH 2.5、pH 4.0、pH 5.6(CK),研究不同强度的模拟酸雨对青冈幼苗光合特性、叶绿素荧光参数和叶绿素含量的影响.结果表明：经过2年酸雨处理,青冈的净光合速率随着酸雨强度的增加而显著上升.pH 2.5、pH 4.0处理的酸雨增大了青冈的气孔导度和蒸腾速率,且对pH 2.5处理的影响更为显著.胞间CO₂浓度的大小顺序是pH 2.5>pH 5.6>pH 4.0.pH 2.5、pH 4.0处理青冈的最大净光合速率、光补偿点、光饱和点、暗呼吸速率显著高于对照,表观量子效率对酸雨胁迫不敏感.pH 2.5、pH 4.0处理青冈的PSⅡ原初光能转化效率和PSⅡ的潜在活性显著高于对照.青冈的叶绿素相对含量大小顺序是pH 2.5>pH 5.6>pH 4.0,且pH 2.5与pH 4.0之间有显著差异.说明青冈幼苗的光合参数、叶绿素荧光参数指标在pH 2.5和pH 4.0的酸雨处理下有所增加,且在pH 2.5强度下增加更为明显.