植物水分来源稳定氢氧同位素偏移研究进展

稳定氢氧同位素技术能有效计算植物根系水分吸收量,确定植物水分来源贡献,评估植物水分利用策略,是生态水文学探究大气-植被-土壤系统水分传输过程机制的有效工具。然而土壤与木质部水稳定氢氧同位素比值(δ²H和δ¹⁸O)偏移造成植物水分来源贡献率计算偏差,引起氢氧同位素结果差异的原因尚不明晰。该文首先简要介绍氢氧稳定同位素比值偏移现象,其次沿水分在土壤-植物-大气连续体中的传输路径构建梳理框架,系统阐述了3个界面(植物-大气界面、土壤-大气界面和根系-土壤界面)与2个空间(植物体和土壤层)中引起δ²H与δ¹⁸O偏移的自然效应,同时概述了土壤与木质部样品提取与测定技术中引起δ²H与δ¹⁸O偏差的人为效应。最后,根据现有研究进展提出主要问题,从获取同位素时空数据,微尺度同位素偏移原因,提取与测定技术的优化三方面指出未来的发展方向。     

苦苣苔科镜像花的多样性及演化

泛热带分布的苦苣苔科(Gesneriaceae)在我国南方具有极高的物种丰富度与特有率,花部特征变化丰富,是研究物种形成与适应演化的代表类群。镜像花(mirror-image flowers)是极为特化的传粉系统,在苦苣苔科中出现了较多的不同类型,可能与苦苣苔科物种多样性形成与维持有关。该研究总结与分析了苦苣苔科镜像花的类型多样性以及系统分布与适应演化等,讨论了镜像花对苦苣苔科物种形成与维持的积极意义。结果表明:镜像花仅分布在亚洲和非洲的苦苣苔亚科(Didymocarpoideae)的7个属,在历史上就至少发生了5次独立起源。长冠苣苔属(Rhabdothamnopsis)、南洋苣苔属(Henckelia)及长蒴苣苔属(Didymocarpus)镜像花的花柱与可育雄蕊分别向左、右两侧偏转,形成互补镜像花;蛛毛苣苔属(Paraboea)、喜鹊苣苔属(Ornithoboea)、非洲堇属(Saintpaulia)镜像花缺乏与花柱对应侧偏的可育雄蕊(非互补镜像花);而海角苣苔属(Streptocarpus)直立堇兰亚属(subg.Streptocarpella Engler)则同时出现了互补、非互补镜像花。不同于其他被子植物(离瓣花、缺乏花冠筒),苦苣苔科中的镜像花大多伴随着明显的花冠筒、内藏的雄蕊、合生的花药,以非互补镜像花为主;传粉者以小型的无垫蜂(Amegilla spp.)和熊蜂(Bombus spp.)为主。这些特殊的花部综合征与特化的传粉机制,提高了传粉精确性,可能促进了传粉隔离与物种适应辐射。今后的一个研究重点应通过分子系统发育方法,进一步揭示苦苣苔亚科互补与非互补镜像花的进化顺序及其在物种分化与长距离扩散过程中的可能作用。     

被子植物镜像花柱及其进化意义

镜像花柱是指花柱在花水平面上向左(左花柱型)或向右(右花柱型)偏离花中轴线,是一种花柱多态现象,可根据左、右花柱花在植株上的排列式样划分为单型镜像花柱和二型镜像花柱两类,或根据镜像花柱和雄蕊的排列方式划分为雌雄互补镜像花柱和非雌雄互补镜像花柱两类。镜像花柱现象已在被子植物11个科的部分种类中进行了报道,它在保护功能型雄蕊和雌蕊、通过自交产生繁殖保障效应以及通过减小雌雄功能间干扰、提高异交率和雄性适合度等方面具有重要的进化意义,目前已成为植物繁殖生物学领域的研究热点。本文总结分析了国际上有关镜像花柱的研究工作,重点介绍:(1)镜像花柱的类型、镜像花的形态分化及花部特征,(2)镜像花柱植物在被子植物中的分布及其遗传演化,(3)镜像花的交配式样和交配频率、传粉特点及其进化生物学意义,并对今后的研究方向进行了展望,以期为进一步研究镜像花柱植物的进化生物学特性,推动我国在该领域的发展提供科学依据。     

共情脑机制的研究现状与展望

作为社会交往中的重要因素,共情是指理解并体验他人的情感和知觉感受的能力。目前的研究认为共情依赖于直接的投射机制而非逻辑推理。即观察到他人的情绪状态会涉及一部分处理自我情感的大脑结构的激活,该过程同时还会受到社会认知因素的调节。由于理解和间接体验他人痛觉的能力是维系社会纽带必不可少的,目前研究者越来越多地通过对痛觉共情的研究来揭示关于共情的普遍的神经机制。此外共情的动物模型、镜像神经元系统与共情的产生以及共情的调节等方向也将是研究的重点。     

中国Holdridge生命地带平均中心的时空分布及其偏移趋势

在分析目前生态地理模型及其实现方法的基础上 ,提出基于 ARC/ INFO与 VC 综合集成的先插值再运行模型的全新研究方法和技术路线 ,克服了以前模型实现过程中所存在的局限性。利用中国 1 96 2～ 2 0 0 2年 735个站点逐日温度与降水量观测数据 ,通过对 Holdridge生命地带模型和生命地带平均中心模型进行模拟运算后获得中国 Holdridge生命地带类型平均中心时空分布图及 2 0世纪 6 0、70、80与 90年代平均中心偏移趋势图。从生命地带类型平均中心时空分布及其偏移趋势分析研究中发现 ,生命地带类型平均中心的时空分布及其偏移趋势与相关气候因子的变化趋势相对应 ,并能够很好地与我国土地覆被类型实际的空间分布及其变化情况相符 ;各种生命地带类型平均面积的变化规律与相应的气候因子的变化趋势 (尤其是降水量、温度 )存在着一定相关性。另外 ,通过对我国生命地带类型平均面积比例大小进行排序分析发现与我国土地覆被类型的实际情况能够很好吻合     

贻贝棘尾虫(原生动物,纤毛门)镜像骈体自身各部移接的实验

棘尾虫是细胞表面具有特殊纤毛结构排列方式的复杂下毛类纤毛虫。其镜像骈体的两列纤毛结构几乎完全是左右对称排列 ,一个是正常方式排列的 ,另一个是相反方式排列。本文包括两项移接实验 :1)将棘尾虫口对镜像骈体一侧细胞的后半部分倒转 180°与另一侧细胞的前半部分对接 ;2 )将此种骈体一侧后半部分调转90°与另一侧细胞的前半部分对接。接后定时分期固定接块 ,以蛋白银染色法 ,观察其发育过程及结果。实验 1的发育结果为有的仍形成口对镜像骈体 ;有的成为末端对末端的镜像骈体。实验 2的发育结果为全部成为口对镜像骈体。两项实验结果均可用位置值假说解释 ,实验 1属于位置值插入的结果 ;实验 2为位置值添加的结果。为何实验Ⅰ有的发育成口对镜像骈体有的发育成末端对末端的镜像骈体 ,而实验 2却全部发育成口对镜像骈体呢 ?这是接块发育中是否发生对折的结果。Shietal.(1991)认为与预存的缘棘毛和是否具有完整表膜的面积大小有关系。接块在发育中是否发生对折与接块的伤口一侧面积大小和具完整表膜有关系。接块具完整表膜和缘棘毛的一侧由于新缘棘毛和口围带的发育生长 ,造成该侧的伸张 ,产生前后两接块向伤口一侧对折的压力 ,从而接块发生对折形成口对镜像骈体。我们认为还应有其它因素 :(1)与细胞     

实验增温对藏北高寒草甸植物繁殖物候的影响

全球气候变暖对高寒和极地地区的植物物候产生强烈的影响。该研究主要关注增温条件下藏北高寒草甸不同功能型植物繁殖时间(生殖物候)的改变。实验采用开顶箱式增温方法, 对3个主要功能群浅根-早花、浅根-中花和深根-晚花植物的现蕾、开花、结实时间进行观测。研究结果表明: (1)增温导致了土壤水分胁迫, 显著推迟了浅根-早花植物高山嵩草(Kobresia pygmaea)的繁殖时间; (2)增温显著提前了浅根-中花植物钉柱委陵菜(Potentilla saundersiana)和深根晚花植物紫花针茅(Stipa purpurea)和矮羊茅(Festuca coelestis)的繁殖时间; (3)增温没有显著影响浅根-中花植物楔叶委陵菜(Potentilla cuneata)和深根-晚花植物无茎黄鹌菜(Youngia simulatrix)的繁殖时间; (4)增温缩短了3种类型植物的开花持续时间。这些结果显示增温改变了藏北高寒草甸群落中多数物种的繁殖时间, 这预示着在未来更热更干的生长季, 青藏高原高寒草甸系统的植物物候格局可能会被重塑。     

洲际入侵植物生态位稳定性研究进展

人类活动引起的大规模洲际物种交换与生物入侵, 改变了当地生态系统结构与功能, 使生物多样性受到日益严重的威胁。本文通过综合分析主要国家和地区入侵植物的地理起源, 发现洲际入侵主要包括东亚—北美、东亚—南美、欧洲—南非、欧洲—北美、欧洲—东亚、北美—大洋洲等, 这些洲际入侵造成的后果往往比陆内入侵更为严重。利用物种分布模型(SDMs)预测入侵物种潜在分布范围是有效管理和提早预防生物入侵的重要依据, 但这些模型的一个关键假定是: 入侵物种的生态位在空间和时间上是保守的、稳定的。然而, 对于远离原产地种群并能快速适应新生境的洲际入侵植物来说, 生态位可能发生显著的变化。入侵种能否在入侵地保持原有的生态位, 取决于制约其生态分布的限制因素和生态过程在不同地区间是否发生变化。本文中作者总结了洲际入侵与陆内入侵的生态与进化过程的异同点, 认为这些限制物种原产地分布的因素如扩散限制、种间互作、适应性进化、生态可塑性和种群遗传特性等均可能导致入侵物种生态位的改变。建议下一步的研究应该重视: (1)对生态位属性进行多尺度的研究, 包括时间、空间、环境或系统发育等几个方面; (2)对比生态位稳定与发生偏移的物种特性, 确定什么样的入侵物种更容易改变原有的生态位; (3)进行生态位时间动态格局研究, 探讨生态位变化的倾向、历史速率和偏移程度, 以便判定生态位变化趋势。这些研究结果将会进一步提高物种分布模型的预测能力, 有助于更为准确地揭示气候变化和物种入侵对生物多样性的影响。     

贻贝棘尾虫镜像骈体横切后前后切块再分别左右对折的实验

将贻贝棘尾虫镜像骈体横断后,再将前后切块的左右半细胞做对折骈接。前半部分切块对折后有６７％成为左右镜像对称骈体;有３３％形成末端对末端的镜像骈体,最后分开成为一正常虫体和一具有反向口围的单体虫。后半部分切块对折后基本上全部形成左右镜像对称骈体。这一事实可用位置值的添加理论来解释。但也显示出预存的缘棘毛在确定形成左右镜像对称骈体或末端对末端的镜像骈体中所起的重要作用。     

植物分枝模型

从生物体总是最有效地利用物质的思想出发,对植物分枝形状建立了一个数学模型,该模型认为,当主干与侧枝的截面积之间存在类似平行四边形法则的关系时,分枝的体积取极小值。该模型揭示植物分枝形态不仅符合力学平衡的原则,在进化上也有显著生物学意义。