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.     

“技术交流”栏目征稿启事

2014年《生命的化学》将开辟“技术交流”栏目，为广大科技工作者提供实验技术方面知识交流和经验共享的媒介平台。栏目稿件来源广泛，包括大学及大中专院校、科研院所生命科学类科研人员、技术平台工作人员以及仪器试剂公司研发人员、医院基础研究人员与临床医生等。稿件内容涵盖：     

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。     

不同来源和粒径的胶体对光合细菌生长的效应

天然胶体是近岸海域细菌和浮游植物可利用氮的一个重要来源 ,其含量的增加可促进藻类的繁殖和生长 ,有时甚至引发赤潮。研究显示 ,细菌在高分子量胶体存在下的生长和代谢速率比在低分子量中的提高 3～ 6倍 ,暴露在阳光下的胶体有机物可释放生物可利用的富氮组分 ,进而提高细菌对胶体的分解。利用错流超滤技术从河流、河口、海洋水体和微藻培养液中提取胶体 ,研究了胶体来源和粒径对光合细菌 (PSB,沼泽红假单胞菌 Rhodopseudomonaspalustris)生长的影响。结果表明 ,在一定的胶体有机碳浓度范围 ,河流胶体 (0～ 2 81.0μmol/ L )、河口胶体 (0～ 12 1.2μmol/ L )、海洋胶体 (0～ 88.8μmol/ L )和生源胶体 (7.7～5 4 8.6μmol/ L )都能促进 PSB的生长 ,分别使其相对增长率平均提高了 4 7.3%～ 196 .2 % ,3.6 %～ 9.3% ,8.1%～ 10 .4 %和2 .4 %～ 6 .9%。其中 ,PSB在河流胶体中的相对增长率的平均值 (Y)与有机碳浓度 (CDOC)呈对数相关 (Y (% ) =- 193.7 70 .7ln CDOC) ,表明高浓度的河流胶体 ,对 PSB生长的促进效果更显著。两种生源胶体中 ,海水小球藻胶体 (0～ 5 4 8.6μmol/ L )对PSB生长的促进作用大于球等鞭金藻胶体 (7.7～ 384 .4 μmol/ L) ;PSB在粒径为 10 k D～ 0 .2 2 μm的海洋胶体中的生长大于     

摄食对南方鲇耗氧和氨氮排泄的影响

采用流水式呼吸仪,在水温27.0±0.5℃条件下同时测定了南方鲇(Silurus meridionalisChen)摄食前后的耗氧率和排氨率。实验结果表明:摄食前标准耗氧率和标准排氨率分别为116.4±6.4mgO2/kg/h和6.9±1.4mgNH4 /kg/h。摄食后耗氧率和排氨率均呈现迅速上升,到达最大值后再缓慢下降,然后恢复到静止水平的变化趋势:最大值分别为358.8±11.4mgO2/kg/h和76.1±2.5mgNH4 /kg/h;最大值出现时间分别为10.8±1.4h和10.1±0.9h;摄食后耗氧率和排氨率发生改变的持续时间分别为36.0±2.3h和37.2±2.8h;耗氧总增量和排氨总增量分别为88.3±2.7mgO2和23.1±1.7mgNH4 。实验结果显示,鱼类排氨率在摄食后的变化过程与其耗氧率的特殊动力作用(SDA)具有类似的特征,表明二者在能量代谢机制上相互关联;南方鲇的SDA总耗能的79.4%由蛋白质分解代谢所提供。     

不同地区根霉分离株的RAPD多样性分析

为了研究微生物的分子多样性,在获得系列米根霉分离物的基础上,应用经筛选的13条随机引物,对来自不同地区的18株米根霉分离物进行了RAPD分析,聚类结果表明,18株分离物在0.75的相异水平上可以聚为6个群体,其分子多样性同地理来源之间具有一定的相关性。     

影响食肉目动物能量学的生态因子

在食肉目的62种动物中,体重的变异可以解释基础代谢率86.8%的变化。当栖息基底、食性、生境和纬度等4个因素与体重合起来一起分析,则可以解释基础代谢率98.7%的变化,即这些生态和行为因子可以解释代谢率残差变异的81.1%。身体成分也是影响基础代谢率的另一个因素,可以解释一些大型树栖种类的较低的代谢率。除体重因素外,导致真兽类基础代谢率变异的主要原因是:当生态因素适合时,高水平的能量消耗可以促进动物的高繁殖输出,而动物的某些习性和生存环境则会要求低能量消耗,从而使繁殖率降低。当以科为单元进行分析时,对结果没有影响。生理参数与分类单元之间大多数的相关性反映了生态和行为因素与分类系统之间的一种粗略的相关关系。除非系统学可以反映动物的生态学和行为学,否则系统学不能决定动物适应性特征的状态     

污水处理厂生物气溶胶抗生素抗性污染特征、来源及潜在风险

污水处理厂是抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）和抗生素抗性细菌（antibiotic resistant bacteria,ARB）重要的源和汇,生物气溶胶是ARGs和ARB自污水处理厂向周边环境释放的关键载体。目前缺乏对污水处理厂生物气溶胶抗生素抗性污染特征、来源及潜在风险的系统性总结。本文从采样方法、检测方法、逸散特征、来源、潜在危害和风险评估等方面对污水处理厂抗生素抗性污染研究现状进行综述。惯性采样法和过滤法是常用的污水处理厂抗生素抗性生物气溶胶主要采集方法,而宏基因组测序、组装和分箱为其ARGs组成、可移动性和宿主提供了有效的检测方法,抗多药类、抗杆菌肽类、抗氨基糖苷类、抗四环素类、抗β-内酰胺类、抗磺胺类、抗大环内酯类和抗糖肽类等抗性基因在污水处理厂PM₁₀、PM_2.5和PM_1.0颗粒物中广泛检出。格栅间、生化反应池和污泥处理单元是污水处理厂PM₁₀、PM_2.5和PM_1.0负载ARGs和ARB的主要释放单元。污水处理厂不同粒径生物气溶胶中致病性ARB的存在增加了抗生素治疗的难度,而污水和污泥对ARGs和ARB的释放起到了重要的源的贡献。本文在研究内容、研究技术和控制策略等方面也提出了相关展望,以期为污水厂生物气溶胶抗生素抗性污染的监测和防护提供参考和借鉴。