科学新知

难以放松的假期你是否想要度过一个悠长假期，却始终无法忘掉工作安心度假？为了揭开其中奥秘，研究人员设计了一可模拟大脑“能量转化为思想”过程的计算机模型。     

Effect of Flexible Back on Energy Absorption during Landing in Cats： A Biomechanical Investigation

Cats are characterized by their excellent landing ability. During the landing, they extend and bend their flexible backs. This study was undertaken to examine the effect of flexible back on impact attenuation. We collected kinematic and ground reaction force data from cats performing self-initiated jump down at different heights. Based on these measurements, the mechanical energy and elastic back energy were calculated. Further, we derived a beam model to predict back stiffness from the morphology of the vertebral spines. We found that cat could actively modulate the bending level of flexible back and the landing angle at different heights, making some kinetic energy be stored briefly as elastic strain energy in the back. This mechanism allows cat to reduce the kinetic energy dissipated by limbs and improve the efficiency of energy absorption. These results can provide bio- logical inspiration for the design of a flexible spine on a landing robot, and we anticipated their use in the energy absorption equipments for planetary exploration.     

碳储存变化背景下东营市海岸带生态系统保护修复

生态修复是指在不同人为干预程度下，协助已遭受退化、损伤或破坏的生态系统恢复的过程。我国海岸带地区资源丰富、位置优越，但过度的开发建设活动严重破坏了当地的生态环境，急需对受损的海岸带生态系统进行保护和修复。以东营市海岸带地区为例，运用InVEST模型对其2005、2010、2015和2018年4个时间段的碳储存功能进行评估并分析碳储存及"碳源碳汇"的动态变化，以间接反映出区域生态系统的稳定性和健康程度。结果表明，2005-2018年东营市海岸带碳储存功能持续减弱，13年间碳储存总量减少了1.341×10⁶ t，生态系统碳储存功能受到严重破坏，其中有8.68×10⁴ hm²生态系统碳储存功能评价等级为差和极差，空间上受损最为严重的区域主要分布在岸线附近的北部、东北部和东南部。按照东营市海岸带碳损失空间差异和生态系统演替规律，从3个方面提出相应的修复方案，包括加强恢复区保护力度、稳定碳储存能力，整顿辅助区粗放模式、塑造碳储存廊道和退还重建区滨海湿地、扭转碳损失趋势，以期通过改善和恢复研究区海岸带生态系统碳储存功能，实现对受损生态系统的有效保护和修复。     

补充含铬能量糖能有效改善大学生有氧运动和无氧运动表现

本研究选择的受试者为12名大学运动训练专业男性学生(年龄:(20.3±2.26)岁; BMI:(21±1.17) kg/m2),采用双盲、安慰剂控制及平衡次序法进行不同补充处理(NBC, UBE或安慰剂,剂量皆为200μg)各1次,每次间隔1周,补充后15 min依序进行最大有氧运动表现测试,以及自行车30 s无氧温盖特测验,旨在探讨氧协同多重烟碱酸铬复合物(NBC)与含铬能量糖(UBE)补充对有氧及无氧运动表现的影响。结果表明:受试者在补充NBC和补充UBE后最大摄氧量分别增加5.1%和5.5%,衰竭时间分别延迟2.1%和3.5%,平均动力输出分别增加3.3%和3.8%,最大动力输出提升9.4%和12%,且皆显著优于安慰剂组,且补充UBE的衰竭时间也显著优于NBC,补充UBE在温盖特测验后血乳酸浓度显著高于补充NBC。本研究初步说明,补充NBC与UBE均能有效改善有氧运动和无氧运动表现。若单就运动衰竭时间而言,由于UBE内含NBC及碳水化合物等其他成分,所以补充UBE效果更佳。     

药用植物灯盏花种子储存条件及萌发特性研究

该文以云南春季野外采收灯盏花种子为材料,研究了不同储存湿度、储存温度、储存时间及不同光照、温度、吸胀条件等对其萌发率的影响。结果表明:(1)降低储存湿度(15%RH)和储存温度(-20、4℃)有利于种子保存,种子寿命可延长2 a多,萌发率在80%以上;高温(35、45℃)和高湿(60%RH)加快了种子衰老,不利于保存,种子为短命种子。(2)光照与否对种子萌发率无显著影响,为光中性种子,但光照有利于种子萌发后幼苗的形成。(3) 25℃为该种子萌发的最适宜温度,萌发率可达84.37%。(4)生产上播种时,尽量避免低温(4℃)和高温(30、35℃),有利于提高出苗率。(5)该种子对吸胀冷害不敏感,为抗冷型种子。因此,在种子研究和药材生产上,成熟种子采收后应及时干燥并密封存于低温下,来年春季及早播种;在育苗生产上,应提供适宜的光照条件,设置单独的恒温(25℃)育苗间,并避免低温季播种。通过研究灯盏花种子的适宜储存条件和萌发特性,为该珍稀药用物种的合理储存和高产栽培提供有效指导。     

天山北麓绿洲-荒漠过渡带芨芨草地地表能量通量研究

利用天山北麓绿洲-荒漠过渡带芨芨草地的小气候实测资料,分析了该地区不同天气条件下地表能量及其能量分配日变化特征,并进一步探讨了潜热与其它地表能量的关系。结果表明:晴天各地表能量分量曲线呈"单峰型",阴天表现为峰谷频繁交替的"多峰型",雨天则显示为"偏峰型"。由于该区以晴天为主,阴雨天气发生频率少,平均情况下的各能量曲线变化与晴天基本一致。任何天气条件下能量传输均以潜热(LE)为主,其次为感热(H)和土壤热通量(G)。观测期内LE/Rn平均值介于沙漠和绿洲之间,很好地在能量分配上体现出自身的过渡性。各种天气条件下能量分配的日动态变化趋势基本一致,白天均以潜热为主,夜间则有所不同。LE/Rn、H/Rn、G/Rn曲线白天变化平稳,夜间持续波动,日出和日落前后波动最为剧烈。其中,日出时刻以LE/Rn和G/Rn曲线波动最为强烈,且两者峰谷互补。因辐射强度和日照时数的不同,不同天气条件下曲线早、晚剧烈变化开始时间也有所差别。晴天、平均、阴天(8:00—18:00)波文比依次减小,且均小于1,表明它们在白天能量分配均以潜热为主。而雨天波文比则表现出较大的波动性,整体呈上升趋势。LE与Rn、H、G相关性程度均表现为:晴天与平均相当,阴天次之,雨天最小。     

黄土高原农牧交错带稀疏自然植被生态系统的地表能量特征

基于2011-2012年黄土高原农牧交错带稀疏自然植被生态系统的地表能量通量以及气象数据,对该地区能量平衡各分量(净辐射、感热、潜热和土壤热通量)以及波文比进行日、季节动态的特征分析,研究了潜热通量和感热通量对不同强度降雨事件响应程度的差异,并分析了潜热通量和感热通量的主控因子.结果表明:该地区净辐射、感热、潜热和土壤热通量的日、季节动态曲线均为单峰型曲线,净辐射、感热通量、潜热通量和土壤热通量的年平均值分别为78.19、33.32、24.91和2.65 W·m-2.在全年能量收支平衡中,感热通量占净辐射的43％,潜热通量占32％,土壤热通量占3％,表明对于黄土高原农牧交错带自然稀疏灌木生态系统,全年能量主要以感热的形式交换.生长季感热和潜热占净辐射的比例相同(36％);而在非生长季,感热占主导,占净辐射的比例高达54％.潜热通量在强、弱降雨事件发生后明显升高,感热通量则明显下降.潜热通量与净辐射、水汽压差及植被参数均显著相关,感热通量与净辐射及空气温度梯度显著相关.     

黄河口邻近海域生态系统能量流动与三疣梭子蟹增殖容量估算

增殖放流是渔业资源养护的重要手段, 生态系统与放流种类能流格局的变化研究,是进行增殖容量评估的研究基础.根据2012和2013年黄河口邻近海域的资源调查数据,构建了黄河口邻近海域6、8、10月的Ecopath模型,比较分析了3个月份该海域生态系统能量流动的变化,初步评估了三疣梭子蟹的增殖容量.结果表明： 黄河口邻近海域生态系统的能量流动主要在营养级I～III之间进行,营养级IV以及以上的能量流动较小.6月第I营养级整合系统流动的比例最高,8月最低.第II营养级整合系统流动的比例8月最高,6月最低.三疣梭子蟹相对能量流动和绝对能量流动均是第III营养级最高,三疣梭子蟹的营养级3月平均为3.28.黄河口邻近海域生态系统有较高的剩余生产量,6月最高、8月最低,系统的总初级生产量/总呼吸(TPP/TR) 3个月份分别为5.49、2.47、3.01,总初级生产量/总生物量(TPP/B)分别为47.61、33.30、29.78,同时具有较低的循环指数(FCI：0.03～0.06),黄河口邻近海域生态系统处于脆弱的不稳定期.系统的能量转换效率为7.3%～11.5%;渔获物的平均营养级8月和10月有所下降,3个月份分别为3.23、2.97和2.82;总捕捞效率8月最高,6月最低.在黄河口邻近海域8月Ecopath模型基础上,初步评估三疣梭子蟹的增殖容量为1.5115 t·km^-2.     

A new method to measure and calculate light intensity and light quality simultaneously by using portable spectrometer

The influence of light intensity and light quality on plants is highly concerned in the field of plant physiology and ecology. However, the calibrated quantum meter for measurement of light intensity cannot measure light quality, and vice versa. Here we developed an empirical formula to convert light energy to photon flux density, based on the measurement conditions of spectrometer. Under the guide of the formula, a portable spectrometer (AvaSpec-ULS2048×64) was calibrated by using four narrowband light emitting diode (LEDs) in combination with a calibrated quantum meter (LI-190SB). After calibration of the spectrometer, we can calculate photosynthetic photon flux density (PPFD or PAR) and measure spectrum of radiation flux simultaneously. Under natural light conditions, the errors between measured and calculated PPFDs are in the range from -2% to 5%, indicating the reliability of the method. With this new approach, the application of portable spectrometer can be greatly broadened: 1) the light intensity and quality of light source and plant growth light environment can be obtained simultaneously, 2) PPFD can be obtained within any specified wavelength range, and 3) there is no need to use standard light source to obtain the absolute light/radiation flux of a spectrum measured by spectrometer. In conclusion, this method has potential applications for the study of plant physiology and ecology.     

联苯菊酯和啶虫脒对苹果黄蚜的区分剂量研究

【目的】为了快速简便地明确苹果黄蚜Aphis citricola对常用药剂的敏感性,研究了联苯菊酯和啶虫脒对苹果黄蚜的区分剂量。【方法】在诊断剂量法的基础上进行了改进,采用玻璃管药膜法进行了研究,并进行了重现性和田间试验验证。【结果】联苯菊酯和啶虫脒的区分剂量分别为0.021μg/cm2和0.003μg/cm2,联苯菊酯和啶虫脒玻璃管药膜在4℃下,最长均可保存20 d,其毒力效果不变。【结论】研究得出的区分剂量具有较好的重现性,可用于快速检测苹果黄蚜对联苯菊酯和啶虫脒的敏感性。