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.     

森林固碳释氧服务价值与异养呼吸损失量评估

固碳释氧是森林最重要的生态系统服务之一,将森林碳收支与固碳释氧服务价值评估相结合对于准确评估生态系统服务价值具有重要意义。应用森林碳收支模型(CBM-CFS3),分别基于净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力(NEP)评估了2009—2030年湖北省兴山县森林生态系统总、净固碳释氧服务价值的时空动态,量化了异养呼吸造成的固碳释氧服务价值损失。模拟期间兴山县森林生态系统NPP逐渐增加(0.46—0.70 Tg/a),NEP由0.12 Tg/a先增加至0.21 Tg/a,然后逐渐下降至0.18 Tg/a;所对应的森林总、净固碳释氧服务价值范围分别为7.59—11.53亿元/a和2.21—3.70亿元/a。异养呼吸逐年增加,导致固碳释氧价值每年损失平均值为7.29亿元/a或4509元hm~(-2) a~(-1),约占总价值的68.6%。兴山县东南部异养呼吸造成的森林固碳释氧服务价值损失较高,而中部及西南部森林净固碳释氧价值较高。模拟期间兴山县森林为碳汇,稳定地提供固碳释氧服务。与NPP相比,使用NEP评估固碳释氧服务价值更为合理。忽视异养呼吸将严重高估森林生态系统固碳释氧服务价值;因而必须将物质循环过程与生态系统服务评估相结合,以降低评估结果的不确定性、提高生态系统服务的评估能力。     

使用哈迪-温伯格不平衡检验来检测多个标记-疾病关联(英文)

多位点单体型的可用性为疾病易感位点(DSL)的遗传分析提供了有价值的工具.DSL定位可以通过检测患病个体中一个标记位点的哈迪-温伯格不平衡(HWD)来实现.本文拓展了HWD检验到多个标记位点对DSL进行单体型关联分析.我们调查了HWD检验的统计功效并与常用的x~2统计量进行比较.结果表明HWD检验具有高的功效且比常用的x~2统计量的功效高.     

福建省土地利用碳排放空间关联性与碳平衡分区

全球变暖与二氧化碳浓度升高密不可分，在工业化及城镇化发展过程中，人类对土地的利用和改造是造成全球大气中含碳量迅速增加的重要原因，且土地在利用过程中碳减排的潜力较大。因此，从不同土地利用方式视角研究福建省碳排放量，采用基尼系数来衡量福建省各设区市碳收支的空间差异，探索区域内土地利用碳收支规模和空间分异；运用社会网络分析方法对福建省土地利用碳排放空间网络结构的整体特征和设区市在网络结构中的角色进行考察，有助于从基础层面对人类活动所造成的环境影响进行评估，及时调整土地利用方式从而促进低碳经济发展。结果表明：2006-2018年福建省土地利用净碳排放量逐年递增，呈现东高西低的空间分布特征，建设用地是主要碳源，而林地起到主要碳汇的作用；区域内碳补偿率逐年递减且存在明显的空间差异，经济较发达的区域碳补偿率低于经济欠发达的区域，生态承载系数东西差距不断加强，东部地区碳排放的比例明显超过了碳吸收的比例；福建省土地利用碳排放在空间上具有明显的关联性和溢出效应，碳排放空间关联网络越来越复杂、稳定，各设区市在网络中所处地位和作用存在明显的不均衡性，厦门市在整个碳排放网络中占据领导地位，其他城市的碳影响力在网络中的地位及作用随着经济联系逐渐加强正在逐步提高；对网络空间聚类发现，第一模块和第三模块对模块内外均有溢出效应且密度值较大，属于"双向溢出模块"，其余第二、四模块均属于"净收益模块"。在研究的基础上将福建省各设区市分为3类区域：低碳优化区、碳总量控制区和碳汇功能区，并提出协同减排的差异性对策建议。     

夏季绿洲生态环境对荒漠背景地表能量过程的扰动

利用观测试验资料,对比分析了夏季典型晴天敦煌绿洲与周围荒漠戈壁背景地表过程的差异,揭示了绿洲生态系统对干旱区荒漠背景地表过程的扰动特征。结果表明:绿洲地表净辐射日平均要高出周围荒漠戈壁背景60 W/m2以上,约占绿洲净辐射的1/4以上。对绿洲高出的净辐射贡献最大的是绿洲相对低的地表长波辐射,其次是较高的太阳总辐射。而绿洲相对较低的大气长波辐射对高出的净辐射有较大的负贡献,特别是地表反射辐射也有很小的负贡献。绿洲高出的地表净辐射主要贡献于加强潜热和地热流量,还有一部分被绿洲地表能量不平衡差额所占,它实际上可能由一般地表热量平衡所不考虑的垂直热量平流来输送。而绿洲明显低于荒漠背景的感热通量则节省了一部分净辐射能量。     

改进型气升式反应器能耗的研究

首次研究了操作条件和反应器结构（导流筒直径和静态混合元件数）对改进型气升式反应器功耗的影响。结果表明,优化导流筒结构可以实现节能降耗。曝气量相同时,在导流筒直径为4.0cm,静态混合元件数为39的条件下,改进型反应器的功耗最小,比普通反应器平均降低23.6%。达到相同供氧能力时,在导流筒直径为5.5cm,静态混合元件数为13的条件下,改进型反应器的功耗最小,比普通反应器平均降低43.9%。在改进型反应器中,升流区功耗最大,占70%～80%;底隙区次之,占20%左右;气液分离区最小,小于10%;降流区功耗可以忽略不计。最大体积功耗出现在底隙区。升流区是解决反应器能耗问题的重点。     

137Cs示踪技术研究坡耕地黑土侵蚀和沉积特征

准确地测定研究区137Cs背景值,建立137Cs流失量与土壤再分布速率之间的定量模型是137Cs示踪技术的关键。通过野外选择参照样地和利用热核爆炸源137Cs背景值模型来确定研究区137Cs的背景值,在此基础上用体现耕作迁移的质量平衡模型估算黑土坡耕地不同地貌部位的土壤再分布速率,并对主要参数进行敏感性分析。结果表明(1)研究区实测的137Cs背景值为2376.81±108.46Bq/m2,模型预测值为2318.4Bq/m2,模型预测远离西北核试验基地的地区较为准确。(2)研究区中坡位(坡肩和坡背)137Cs含量最低,侵蚀最为强烈,平均侵蚀速率为33.56t/(hm2·a)和21.67t/(hm2·a);坡麓和坡足则明显表现沉积,平均沉积速率为-4.93t/(hm2·a)和-24.61t/(hm2·a)。(3)模型预测的侵蚀速率与耕层质量深度(d)、张驰深度(H)正相关,而与137Cs年沉降易被迁移的比例(γ)和颗粒校正因子(P)反相关。并且,模型对参数d、p的敏感性分别高于参数H和γ。     

北方森林土壤呼吸和木质残体分解释放出的CO2通量

北方森林因其面积大、土壤碳储量高以及对全球暖化响应敏感而在全球碳平衡和气候系统中起着至关重要的作用。土壤呼吸和木质残体分解释放出的 CO2 通量是北方森林生态系统输入大气圈的最主要的碳源。量化这个通量并深刻理解其中的机理过程 ,是评价和预测北方森林在全球变化中的作用必不可少的内容。综述了北方森林生态系统土壤呼吸和木质残体分解释放出的 CO2 通量随生态系统类型及环境条件而变化的一般格局以及自养呼吸和异氧呼吸在土壤表面 CO2 通量中的相对贡献 ;分析了影响北方森林土壤呼吸的主要生物物理因子 ;讨论了该领域研究存在的问题和今后的研究方向 ;并强调木质残体分解释放出的 CO2 通量虽然在以往的森林生态系统碳平衡研究中常被忽略 ,但在火灾频繁的北方森林中不容忽视