湿地植物生长模型在红树林湿地人工恢复调控中的应用--以珠江口淇澳岛红树林湿地恢复为例

选取珠江口淇澳岛红树林人上恢复为例,借助湿地大型植物生长控制模型,通过3种不同预案的设置,定量分析外来种无瓣海桑与生态侵入种互花米草之间的竞争关系。研究表明：在有互花米草的滩涂上人工种植的无瓣海桑．在其生物量小于互花米草生物量时,初始生物量大的超过互花米草所需时问短于初始生物量小的;当无瓣海桑生物量超过互花米草生物量后．无瓣海桑生长基本小受互花米草的影响,同时互花米草的生物量开始下降。在人工付出劳动相同的情况下（即人人工割除互花米草的频度）．初始生物量大的无瓣海桑超过互花米草生物量所需的时间短于初始生物最小的无瓣海桑。     

草甘膦对加拿大一枝黄花和伴生植物白茅种间竞争关系的影响

大量使用草甘膦防除外来植物将会改变入侵植物与邻近植物之间的相互关系。该文通过分析不同浓度草甘膦对植物生长和种间竞争关系的影响,以揭示除草剂作用下植物种间关系的变化规律,为进一步研究草甘膦的生态效应提供理论参考,为优化农药使用提供数据支持。2016年6至8月,在国家林业局杭州湾湿地生态系统定位观测研究站,采用盆栽控制试验方法,将入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)和土著植物白茅(Imperata cylindrica)分别进行单独种植和混种种植,喷施7种浓度的草甘膦后测定植物的生长特征。结果显示:草甘膦处理显著抑制了加拿大一枝黄花和白茅的生长。随着草甘膦处理浓度升高,加拿大一枝黄花的株高增长量明显降低、绿叶数不断减少,0.3–1.5 m L·L–1处理组单种、混种加拿大一枝黄花的绿叶数均随时间呈递增趋势,而1.8 m L·L–1处理单种、混种加拿大一枝黄花基本枯萎死亡;白茅的分蘖死亡数和枯萎叶片长均随草甘膦处理浓度递增而不断增长,0.3–0.6 m L·L–1处理组单种、混种白茅分蘖数和绿叶长度随时间呈增加趋势。草甘膦处理显著影响植物种间竞争关系,随着处理浓度上升,混种加拿大一枝黄花和白茅之间的竞争关系不断减弱。种间竞争关系显著影响了加拿大一枝黄花的生物量分配,面对竞争时加拿大一枝黄花将更多的生物量分配到根部,因而增加了根冠比;种间竞争抑制了白茅分蘖数的增加和生物量的积累,但不影响其植株生物量的分配。草甘膦处理和种间关系的交互作用同样显著影响加拿大一枝黄花和白茅生物量的增加,但对两种植物根冠比的影响均不显著。结果表明:不同植物对草甘膦的耐受性不同,与本土植物白茅相比,生长能力强的入侵植物加拿大一枝黄花对草甘膦处理具有更强的耐受性;低浓度草甘膦处理减弱了两种植物之间的竞争关系,可能会干扰入侵地植物群落的结构和动态。     

根系间的相互作用——竞争与互利

植物根系间的相互作用分为竞争和互利两种形式 ,它是决定植物群落动态变化和群落结构的重要因素。根系间的竞争包括植株个体自身根系的竞争以及个体与个体根系间 (同种或异种 )的竞争两方面 ,前者的发生在农林系统中是不可避免的并且很难调控 ,后者可以分为种间植物根系的竞争和种内植物根系的竞争。还阐述了根系的竞争能力和与其密切相关的根系生长率、根组织的新陈代谢、植物的生长形式和根系的空间结构等植物特性 ,同时介绍了根系对水和养分的竞争机理、形式、影响以及竞争强度计算方法。接着具体分析包括根系错位在内的各种根系互利现象和相关机理。影响根系间相互作用的限制性因子有土壤营养的异质性、大气 CO2 浓度、地下草食生物、根系生产力和生物量、根系结构、形态和生理调节、土壤养分的扩散性以及植物间距等。随着科技的进步和各门学科的发展 ,未来根系的研究方向主要体现在结合实践优化农林系统中不同物种间的作用关系、预测根系竞争在全球气候变化下的发展规律、更新实验研究方法及手段研究作用机理等 3个方面。     

喜旱莲子草和接骨草竞争对模拟增温的响应

研究外来入侵植物与本地植物种竞争对气候变暖的响应, 对于预测未来气候变化背景下入侵植物的入侵趋势、理解其入侵机制以及筛选生态替代种具有重要的意义。以入侵我国的外来植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和本地植物种接骨草(Sambucus chinensis)为材料, 通过两种植物单栽、纯栽和混栽, 采用红外辐射加热器模拟增温, 研究了两种植物竞争对模拟增温的响应。结果表明: (1)在模拟增温期间(2013年5-12月), 增温组空气平均温度比不增温组提高了0.47 ℃, 相对湿度降低了1.87%; (2)混栽的喜旱莲子草除根冠比与单栽无显著差异外, 其余各生物量和根系形态指标均显著低于单栽喜旱莲子草; 无竞争、种间竞争和种内竞争三种竞争间, 接骨草除根冠比、细根与总根生物量比、比根长和比根表面积无显著差异外, 其余指标均呈现无竞争>种间竞争>种内竞争的趋势; (3)无竞争、种间竞争和种内竞争三种条件下, 喜旱莲子草各指标在增温和不增温处理间差异均不显著, 而接骨草总生物量和根生物量在无竞争和种间竞争条件下增温处理均显著低于不增温处理, 在种内竞争条件下则相反; (4)增温使接骨草的相对拥挤系数降低, 接骨草对温度升高反应敏感, 而喜旱莲子草则表现出一定的适应性。由此推测, 在中度遮阴陆生生境中, 接骨草有望成为喜旱莲子草生物替代控制的材料。     

喜旱莲子草和接骨草竞争对模拟增温的响应北大核心CSCD

研究外来入侵植物与本地植物种竞争对气候变暖的响应,对于预测未来气候变化背景下入侵植物的入侵趋势、理解其入侵机制以及筛选生态替代种具有重要的意义。以入侵我国的外来植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和本地植物种接骨草(Sambucus chinensis)为材料,通过两种植物单栽、纯栽和混栽,采用红外辐射加热器模拟增温,研究了两种植物竞争对模拟增温的响应。结果表明:(1)在模拟增温期间(2013年5–12月),增温组空气平均温度比不增温组提高了0.47℃,相对湿度降低了1.87%;(2)混栽的喜旱莲子草除根冠比与单栽无显著差异外,其余各生物量和根系形态指标均显著低于单栽喜旱莲子草;无竞争、种间竞争和种内竞争三种竞争间,接骨草除根冠比、细根与总根生物量比、比根长和比根表面积无显著差异外,其余指标均呈现无竞争>种间竞争>种内竞争的趋势;(3)无竞争、种间竞争和种内竞争三种条件下,喜旱莲子草各指标在增温和不增温处理间差异均不显著,而接骨草总生物量和根生物量在无竞争和种间竞争条件下增温处理均显著低于不增温处理,在种内竞争条件下则相反;(4)增温使接骨草的相对拥挤系数降低,接骨草对温度升高反应敏感,而喜旱莲子草则表现出一定的适应性。由此推测,在中度遮阴陆生生境中,接骨草有望成为喜旱莲子草生物替代控制的材料。     

基于改进的Lotka-Volterra种间竞争模型预测退化高寒草地人工恢复演替结果

结合青藏高原地区黑土滩型退化高寒草甸改建成人工草地后恢复过程中植物群落组分的数量特征变化,基于中心差分法、相对误差热图、ODE算法等研究方法进行计算机模拟,对Lotka-Volterra种间竞争模型进行非线性化改进,建立了适于高寒草地人工恢复演替过程中的竞争效应预测模型,与经典的Lotka-Volterra种间竞争模型进行对比验证,实证了改进模型的可解性和准确性。并分析了改进的Lotka-Volterra模型的系统动力学行为,预测人工恢复植物群落各组分的竞争结局,判断人工草地恢复演替状况。结果表明:(1)随着恢复年限的增加,栽培植物(垂穗披碱草或草地早熟禾)与原生植物在经历一个激烈的竞争阶段后逐渐趋于动态平衡,表明人工种植的垂穗披碱草、草地早熟禾等本土植物,可以促进青藏高原地区"黑土滩"型退化高寒草甸的有效恢复;(2)综合各分组的恢复演替阶段特征,可食牧草、栽培植物和顶极植物均从第7年开始竞争力呈现明显下降的趋势,因此建议在对人工草地的恢复管理中,7—10年间进行适度的人为干预,如施肥、灭鼠害以及适当去除有毒有害杂草等;(3)综合各类植物的竞争演替预测情况,均从第20年左右开始逐渐趋于动态平衡。因此,根据该模型分析,从生态恢复的角度来看,"黑土滩"型退化草地进行人工恢复至少需要20年以上,才能获得较为稳定的植物群落。     

土著菌根真菌和混生植物对羊草生长和磷营养的影响

植物种间相互作用直接影响植物生长、根系可塑性及养分吸收,而与植物共生的丛枝菌根真菌可以改变植物个体和种间养分资源的分配,具有协调种间竞争的潜力.以我国北方草甸草原建群种羊草(Leymus chinensis)和混生植物紫花苜蓿(Medicago sativa)及独行菜(Lepidium spetalum)为供试植物,通过模拟盆栽试验,研究了土著菌根真菌和混生植物对羊草生长、根系形态及磷营养的影响.试验结果表明,土著菌根真菌能够与羊草及紫花苜蓿形成良好共生,而独行菜根内基本未形成菌根共生结构.土著菌根真菌显著降低了羊草及独行菜的生物量,但促进了紫花苜蓿的生长;混种紫花苜蓿显著促进了羊草的生长,而混种独行菜则显著抑制了羊草的生长.土著菌根真菌对羊草根系形态的影响表现出与植株生物量类似的趋势,但不同混生植物对羊草根系生长均无显著影响.土著菌根真菌和混生植物对羊草植株磷含量均无显著影响.与混生植物相比,羊草具有较高的比根长和磷吸收能力,这也解释了其负向菌根依赖性.研究证实了菌根真菌和植物种间相互作用均是影响草原优势植物生长和根系发育的重要因素,深入研究其交互作用对于科学管理草地生态系统,维持植物群落的稳定性和生态系统生产力具有重要意义.     

松嫩平原碱化草地植物－环境系统的仿真模拟

本研究以系统仿真的方法对松嫩平原碱化草地植物－环境系统进行模拟。模型的系统变量包括植物种的地上、地下生物量,土壤水分、有机质、可溶性和交换性Ｎａ￣＋和Ｃａ￣＋＋浓度和植物的凋落物生物量。模型所考虑的过程有：不同土壤碱化条件下的植物生长季节动态;土壤水、盐运动;植物的蒸腾作用;土壤表面的蒸发;凋落物的积累和分解;土壤有机质的积累和矿化;地下生物量对土壤持水和导水特性的控制作用,以及收获强度对系统平衡的影响等。模型成功地解释了植物生物量形成过程与环境之间的动态耦合、相关作用。模拟结果说明：与地下生物量密切相关的土壤非毛管孔隙度与土壤的碱化和脱碱过程有极强的相关作用,这种作用是通过改变土壤的饱和持水量来实现的。非毛管孔隙度随地下生物量增加．导致饱和含水量增加和脱碱作用加强。收获强度过大导致地下生物量的减少、非毛管孔隙度的减少和碱化作用的加强。     

施氮对空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)和莲子草(Alternanthera sessilis)种间关系的影响

自然界的氮素释放总是呈现出空间和时间上的异质性,但关于异质性氮释放对于入侵植物和本地植物种间关系影响的研究相对较少。将入侵植物空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)和同属本地植物莲子草(Alternanthera sessilis)分别进行单种种植(12株,无种间竞争)和混种种植(每种6株,有种间竞争),模拟大气氮湿沉降设置由两种不同施氮总量(15g N m~(-2)a~(-1)和30g N m~(-2)a~(-1))和两种不同施氮频率(每5天1次和每15天1次)交叉组成的4种施氮处理,并以不施氮为对照。施氮总量的增加显著促进了两种植物的生长,但对两种植物的种间竞争关系没有显著影响。施氮频率对两种植物的生长以及种间竞争关系都没有显著影响。两种植物在面对竞争时表现出不同的生物量分配策略,空心莲子草将更多的生物量分配到茎,而莲子草将更多的生物量分配到根。在全球变化的背景下,大气氮湿沉降可能会改变两种植物的种群结构和动态,但可能对这两种植物的种间关系影响较小。     

不同水分条件下混种密度对芦苇和反枝苋种间竞争的影响

与本地植物的种间竞争是影响外来植物能否成功入侵的关键因素之一,该研究通过受控模拟试验研究了本地植物芦苇(Phragmites australis)和外来入侵植物反枝苋(Amaranthus retroflexus)在淹水和干旱两种水分条件下混种密度(6∶2、4∶4和2∶6)对其种间竞争的影响。结果表明:(1)芦苇和反枝苋的相对产量与相对产量总和均小于1,即两种植物存在种间竞争。(2)种间竞争使芦苇和反枝苋的生长均受到了不同程度的抑制,表现在两者的株高和生物量均随着竞争者密度的增加而降低。(3)植株地上部分和地下部分的氮浓度表现出与株高和生物量相同的趋势,且在不同水分条件下存在差异。(4)芦苇和反枝苋分别在淹水和干旱环境下具有较强竞争力,但在各自较高混种密度下亦具有较强竞争力。可见,芦苇和反枝苋的种间竞争受到了水分和混种密度的影响。因此,在有反枝苋分布的湿地中,植物生长初期可通过增加土壤水分和/或增加芦苇等本地植物的种群密度以降低反枝苋的种群密度来限制其竞争能力,防止反枝苋在湿地中生长建群和扩散入侵。     

Caveolae and calcium handling, a review and a hypothesis

Caveolae are associated with molecules crucial for calcium handling. This review considers the roles of caveolae in calcium handling for smooth muscle and interstitial cells of Cajal (ICC). Structural studies showed that the plasma membrane calcium pump (PMCA), a sodium-calcium exchanger (NCX1), and a myogenic nNOS appear to be colocalized with caveolin 1, the main constituent of these caveolae. Voltage dependent calcium channels (VDCC) are associated but not co-localized with caveolin 1, as are proteins of the peripheral sarcoplasmic reticulum (SR) such as calreticulin. Only the nNOS is absent from caveolin 1 knockout animals. Functional studies in calcium free media suggest that a source of calcium in tonic smooth muscles exists, partly sequestered from extracellular EGTA. This source supported sustained contractions to carbachol using VDCC and dependent on activity of the SERCA pump. This source is postulated to be caveolae, near peripheral SR. New evidence, presented here, suggests that a similar source exists in phasic smooth muscle of the intestine and its ICC. These results suggest that caveolae and peripheral SR are a functional unit recycling calcium through VDCC and controlling its local concentration. Calcium handling molecules associated with caveolae in smooth muscle and ICC were identified and their possible functions also reviewed.     

Genomics and Physiology of a Marine Flavobacterium Encoding a Proteorhodopsin and a Xanthorhodopsin-Like Protein

Proteorhodopsin (PR) photoheterotrophy in the marine flavobacterium Dokdonia sp. PRO95 has previously been investigated, showing no growth stimulation in the light at intermediate carbon concentrations. Here we report the genome sequence of strain PRO95 and compare it to two other PR encoding Dokdonia genomes: that of strain 4H-3-7-5 which shows the most similar genome, and that of strain MED134 which grows better in the light under oligotrophic conditions. Our genome analysis revealed that the PRO95 genome as well as the 4H-3-7-5 genome encode a protein related to xanthorhodopsins. The genomic environment and phylogenetic distribution of this gene suggest that it may have frequently been recruited by lateral gene transfer. Expression analyses by RT-PCR and direct mRNA-sequencing showed that both rhodopsins and the complete β-carotene pathway necessary for retinal production are transcribed in PRO95. Proton translocation measurements showed enhanced proton pump activity in response to light, supporting that one or both rhodopsins are functional. Genomic information and carbon source respiration data were used to develop a defined cultivation medium for PRO95, but reproducible growth always required small amounts of yeast extract. Although PRO95 contains and expresses two rhodopsin genes, light did not stimulate its growth as determined by cell numbers in a nutrient poor seawater medium that mimics its natural environment, confirming previous experiments at intermediate carbon concentrations. Starvation or stress conditions might be needed to observe the physiological effect of light induced energy acquisition.     

Ergot—a blessing and a scourge

Ergot, the black mass of a particular fungus on cereal grains, especially rye, was the cause of frightful epidemics in Europe more than a thousand years ago, and the ingested contaminated grain has occasioned disease in Russia as late as 1927 and in the United States a generation earlier. Medicinally administered, however, it provides a very important drug in the science of obstetrics.     

Gastrointestinal stromal tumors in a baboon, a spider monkey, and a chimpanzee and a review of the literature

Background  Gastrointestinal stromal tumors (GISTs) are believed to originate from the intestinal pacemaker cells (interstitial cells of Cajal) or their progenitor cells. Spontaneous tumors have been reported in dogs, horses, rhesus, and a chimpanzee and they have been produced experimentally in mice and rats. GISTs represent a diagnostic challenge because they cannot be differentiated from non-lymphoid mesenchymal tumors without using human c-kit (CD117) immunohistochemistry.
Methods  Three neoplasms were incidental findings at necropsy in the stomachs of a baboon and a spider monkey and in the rectum of a chimpanzee.
Results  The GISTs were initially diagnosed grossly and histologically with hematoxylin and eosin as leiomyomas. Immunohistochemical analysis revealed that all three were c-kit (CD117) positive.
Conclusions  These are the first reports of GISTs in the baboon and spider monkey and the second in a chimpanzee. The occurrence of GISTs in non-human primates may provide a unique opportunity to study these tumors.     

Race-centrism: a critique and a research agenda

This article reviews some of the most prominent books in the field of race studies in the USA and identifies their shared assumptions: that racial inequality is the primary principle of stratification in the USA; that is has transformed but not lessened since the civil rights era; that it can be explained by the racist inclinations of the white majority, which operates as a collective, strategic actor to preserve its dominance; and finally, that racial domination plays a similarly crucial role around the world. I explore what kind of questions would need to be answered in order to put these assumptions on firmer empirical and theoretical ground and outline a corresponding research agenda. Some empirical evidence is provided to question the assumption that race plays a dominant role around the world and is associated with more political inequality than ethnic divisions.