Adverse wind conditions during northward Sahara crossings increase the in‐flight mortality of Black‐tailed Godwits

Long‐distance migratory flights are predicted to be associated with higher mortality rates when individuals encounter adverse weather conditions. However, directly connecting environmental conditions experienced in‐flight with the survival of migrants has proven difficult. We studied how the in‐flight mortality of 53 satellite‐tagged Black‐tailed Godwits (Limosa limosa limosa) during 132 crossings of the Sahara Desert, a major geographical barrier along their migration route between The Netherlands and sub‐Saharan Africa, is correlated with the experienced wind conditions and departure date during both southward and northward migration. We show that godwits experienced higher wind assistance during southward crossings, which seems to reflect local prevailing trade winds. Critically, we found that fatal northward crossings (15 deaths during 61 crossings) were associated with adverse wind conditions. Wind conditions during migration can thus directly influence vital rates. Changing wind conditions associated with global change may thus profoundly influence the costs of long‐distance migration in the future.     

An integrated population model sheds light on the complex population dynamics of a unique colonial breeder

Climate models forecast increasing climatic variation and more extreme events, which could increase the variability in animal demographic rates. More variable demographic rates generally lead to lower population growth and can be detrimental to wild populations, especially if the particular demographic rates affected are those to which population growth is most sensitive. We investigated the population dynamics of a metapopulation of 25 colonies of a semi-arid bird species, the sociable weaver Philetairus socius, and how it was influenced by seasonal weather during 1993–2014. We constructed an integrated population model which estimated population sizes similar to observed population counts, and allowed us to estimate annual fecundity and recruitment. Variance in fecundity contributed most to variance in population growth, which showed no trend over time. No weather variables explained overall demographic variation at the population level. However, a separate analysis of the largest colony showed a clear decline with a high extinction probability (0.05 to 0.33) within 5 years after the study period. In this colony, juvenile survival was lower when summers were hot, and adult survival was lower when winters were cold. Rainfall was also negatively correlated with adult survival. These weather effects could be due to increased physiological demands of thermoregulation and rainfall-induced breeding activity. Our results suggest that the dynamics of the population on the whole are buffered against current weather variation, as individual colonies apparently react in different ways. However, if more and increasingly extreme weather events synchronize colony dynamics, they are likely to have negative effects.     

2000-2017年新疆天山植被水分利用效率时空特征及其与气候因子关系分析

水分利用效率(WUE)是衡量生态系统碳水循环耦合程度的重要指标, 估算新疆天山及南北主要绿洲的植被WUE并分析其时空变化规律, 探索其影响因素, 对该区域生态系统保护、农业水资源的合理利用与开发等方面具有重要的意义。基于MODIS遥感数据、气象数据和土地利用类型数据, 分析新疆天山近18年植被WUE时空变化特征以及与气候因子的关系。结果表明: (1) 2000-2017年新疆天山植被WUE变化范围为0.84-1.34 g·mm ^-1·m ^-2, 多年均值为1.11 g·mm ^-1·m ^-2, 整体呈减少趋势, 变化率为-0.014 1 g·mm ^-1·m ^-2·a ^-1; 空间分布具有较强的垂直地带性规律, 1 000 m以上的区域随着海拔的升高而减少。(2)植被WUE年内变化呈单峰型变化格局, 具有明显的季节性差异, 表现为: 夏季>春季>秋季>冬季。(3)相关分析和统计结果表明, 新疆天山植被WUE时空变化受到气温影响的区域占33.23%, 受降水影响的区域占8.57%, 受气温和降水综合强影响的区域占5.63%, 气温和降水综合弱影响的区域占13.13%; 因此气候因素中气温在新疆天山植被WUE的变化中起到主导作用。(4)水田与旱地水分利用效率随着时间变化呈持续减少趋势, 并且这些区域基本上受到非气候因子的影响, 说明当地人类活动存在不合理性。     

气候变化背景下近30年祁连山高寒荒漠分布时空变化

高寒荒漠作为青藏高原植被带谱的顶端类型广泛分布于祁连山高海拔地区, 其生长和分布条件与周边区域差异明显, 对气候变化的响应更为敏感, 且研究较少。该文利用1990年以来的Landsat TM、OLI数据, 采用决策树分类和人工目视解译方法, 提取了祁连山高寒荒漠的分布范围。结合气候变化情况, 综合分析了气候变化背景下近30年祁连山高寒荒漠分布的动态变化及其时空差异。结果表明: (1)近30年增温气候变化过程中, 祁连山高寒荒漠分布范围呈萎缩趋势, 萎缩速率约为348.3 km ²·a ^-1, 萎缩变化幅度表现为西段>中段>东段, 局部地段上存在扩张现象。上述现象导致高寒荒漠下界平均海拔以每10年约15 m的平均速率向更高海拔推进, 向上推进幅度为西段>东段>中段; (2)受水热条件控制, 近30年祁连山高寒荒漠分布动态变化集中分布在低坡度地区。由于水热背景条件的空间差异, 祁连山东段和中段阳坡上高寒荒漠分布动态变化大于阴坡, 而在祁连山西段表现相反; (3) 1990年以来, 祁连山增温显著, 降水量微弱增加。在气候变化以及区域地形限制共同影响下, 祁连山高寒荒漠分布变化时空差异明显, 且过渡带上归一化植被指数与气温相关性高于降水量。以上结果表明, 气候变化影响祁连山高寒荒漠分布动态变化及其空间差异, 但气温是主要的影响因子, 增温促进了高寒荒漠下接植被带主体高寒草甸的生长。     

离体诱变定向培育高油花生新品种宇花9号

笔者前期研究发现经干旱胁迫处理后的花生叶片水势与其籽仁含油率呈显著正相关。文中对羟脯氨酸作为水势(渗透压)调节物质用于离体定向筛选花生高油突变体及培育花生新品种进行了研究。以花生品种花育20号胚小叶作为外植体,平阳霉素作为诱变剂添加于体胚诱导培养基上进行离体诱变培养。形成的体胚转移到添加6 mmol/L羟脯氨酸(培养基水势为-2.079 MPa)的体胚萌发和再生培养基上诱导体胚萌发成苗,同时进行高油突变体定向筛选。再生小苗经嫁接移栽田间,从再生植株后代中获得了132份含油率55%以上的高油突变体,其中27份含油率超过58%,2份超过60%。再生植株后代结合系谱育种法育成了高产高油花生新品种宇花9号,在辽宁省花生新品种备案试验中,籽仁产量比对照品种增产14.0%,并通过了国家非主要农作物品种登记。宇花9号含油率达61.05%,比亲本花育20号高11.55个百分点,是目前国际上含油率最高的花生品种。本研究结果表明,利用离体诱变、培养基低水势定向筛选及其再生植株后代结合常规育种法选择是定向培育高油花生品种的有效方法。     

植物激素和接种方式对广西金线莲壮苗生根的影响

该文以广西野生金线莲无菌播种离体茎段为材料,采用单因素对比试验,研究了植物激素(NAA、IBA、6-BA、GA_3、KT、ZT、TDZ、2-IP)以及接种方式(竖直接种和水平接种)对壮苗生根培养的影响。结果表明:与对照相比,生长素有利于壮苗生根,NAA的效果优于IBA;细胞分裂素对壮苗生根的效果依次为6-BATDZKT=ZT 2-IPCK,其中6-BA诱导平均株高8.4 cm,3.6条根,茎粗为2.84 mm,植株生长健壮,诱导效果最好;赤霉素GA_3诱导出的植株高且直,但植株细弱,且抑制根系生长,不利于壮苗生根培养;在激素组合6-BA 0.5 mg·L~(-1)、NAA1.0 mg·L~(-1)处理中,组培苗生长健壮且根数量较多,效果最佳;水平接种能诱导出更多的根系,且便于接种操作,可以节省接种时间。因此,确定广西金线莲最适宜的壮苗生根培养基配方为1/2MS+6-BA 0.5 mg·L~(-1)+NAA 1.0 mg·L~(-1)+香蕉汁100 g·L~(-1)+AC(活性炭) 1.0 g·L~(-1)+蔗糖20 g·L~(-1),最佳接种方式为水平接种。     

库布齐东段不同植被恢复阶段荒漠生态系统碳氮储量及分配格局

为科学评价植被恢复促进沙漠化逆转对碳氮储量的影响,以流动沙地、半固定沙地、油蒿固定沙地、柠条固定沙地、沙柳固定沙地5个阶段荒漠生态系统为研究对象,采用时空替代法分析植被恢复过程中荒漠生态系统碳氮储量及分配格局。结果表明:不同恢复阶段碳氮储量均表现为:流动沙地(3320.97 kg C/hm~2、346.69 kg N/hm~2)半固定沙地(4371.46 kg C/hm~2、435.95 kg N/hm~2)油蒿固定沙地(6096.50 kg C/hm~2、513.76 kg N/hm~2)柠条固定沙地(9556.80 kg C/hm~2、926.31 kg N/hm~2)沙柳固定沙地(19488.54 kg C/hm~2、982.11 kg N/hm~2)。植被层碳氮储量均呈现随植被恢复逐渐增加的趋势,除流动沙地外,其他阶段碳氮储量均以灌木层为主,占比分别为66.65%—91.41%和52.94%—93.39%,草本和凋落物占比较小。灌木各器官生物量及碳储量分配均为:茎根叶,氮储量分配无明显规律,草本各器官生物量及碳氮储量分配均为地上部分高于地下部分。土壤层是荒漠生态系统碳氮储量的主体,碳储量占比为68.64%—99.62%,氮储量占比为89.26%—99.89%,同样呈现随植被恢复逐渐增加的趋势。碳氮储量随土层加深逐渐降低,具有明显的表层富集特征,且随植被恢复过程富集性显著加强。这说明人工建植促进植被演替实现沙漠化逆转可以显著增强荒漠生态系统的碳氮固存能力。     

体外多酶分子机器的现状和最新进展

体外多酶分子机器遵循所设计的多酶催化路径,将若干种纯化或部分纯化的酶元件进行合理的优化与适配,高效地在体外将特定的底物转化为目标化合物。体外多酶分子机器反应系统呈现元件化和模块化的特点,在设计、组装和调控方面具有较高的自由度。近年来,体外多酶分子机器在实现反应过程的精准调控和提高产品得率方面的优势逐渐体现,展示了其在生物制造领域重要的应用潜力。对体外多酶分子机器的相关研究已成为合成生物学的一个重要分支领域,日益受到广泛的关注。文中系统地综述了基于酶元件/模块的体外多酶分子机器的构建策略,以及改善该分子机器中酶元件/模块之间适配性的研究进展,并分析了该生物制造平台的发展前景与挑战。     

云南德宏傣族传统村落植物景观及应用研究

传统村落的植物景观反应了一个民族在长期实践中积累的植物认知和应用经验,该研究对云南省德宏州大盈江、瑞丽江流域的19个傣族传统村落进行了植物景观及应用调查。结果表明:德宏傣族传统村落植物景观水平分布为寨外(山林绿块+农田绿块+护堤绿带)——寨边(防护绿环+高山榕绿块)——寨内(绿点+绿线)的格局;垂直分布有5个景观层次;村寨内常见植物共181种,73科;村寨内植物多为人工栽培,具较强实用性,主要应用功能集中在食用、药用、观赏、防护隔离、香薰调味等方面;傣寨植物人文景观具宗教色彩。建议加强植物水平分布的空间联系,建立稳定的绿地系统格局;保持植物垂直景观层次,推广植物的建造功能应用;充分利用植物资源,形成产业优势;传承优秀的植物文化景观。推广植物在村落建设中的传统应用经验,促进民族村落与植物的可持续保护与发展,为德宏傣族人居环境建设与民族植物学应用提供科学依据。