高浓度O_3对城市蒙古栎凋落叶分解和养分释放的影响

采用开顶箱(OTCs)模拟法和分解袋法,以O_3自然浓度(40 nmol·mol-1)为对照,研究高浓度O_3(约120 nmol·mol-1)对城市自然环境下生长的10年生蒙古栎凋落叶分解和养分释放的影响,分解时长达150 d.结果表明:高浓度O_3未对蒙古栎凋落叶的分解产生显著影响.高浓度O_3抑制了蒙古栎凋落叶C、K释放,分解150 d,高浓度O_3处理K残留率为23.9%,显著高于对照(17.1%).高浓度O_3在分解前期(0~60 d)抑制了凋落叶N、木质素的释放,在分解后期(60~150 d)起促进作用.高浓度O_3处理与对照木质素/N变化趋势一致且无显著差异.除分解中期(60 d)外,对照P残留率始终高于高浓度O_3处理.C/P变化趋势与P相反,在整个分解过程中,高浓度O_3处理C/P高于对照,而且C、N、K残留率以及C/N与凋落叶干质量剩余率呈显著正相关.因此,高浓度O_3将对蒙古栎林的营养循环产生一定影响.     

不同浓度O_3对黄檗幼苗叶片生理特征的影响

以4年生黄檗(Phellodendron amurense Rupr.)幼苗为实验材料,利用开顶箱模拟法,开展了4个不同浓度O340(对照)、80、120和200 nmol·mol-1的气体熏蒸实验,测定并分析了黄檗叶片光合色素含量、净光合速率、膜脂质过氧化产物和抗氧化酶活性等生理指标的变化规律。结果表明:与CK相比,随着O3浓度增加和处理时间延长,黄檗幼苗叶片叶绿素总含量、类胡萝卜素含量和净光合速率显著下降(P0.05),最大降幅分别为52.76%、44.57%和54.67%;叶片离子渗漏率、丙二醛含量显著增加(P0.05),最大增幅分别为101.49%和70.21%。当O3浓度为80 nmol·mol-1时,叶片最大光化学效率(Fv/Fm)无显著变化,而O3浓度为120和200 nmol·mol-1时,Fv/Fm显著下降(P0.05),表明黄檗幼苗的光合系统功能在超高浓度臭氧下受到了显著伤害。叶片抗氧化超氧化物歧化酶活性在开始处理后的前14 d升高,随后下降,最大降幅为17.22%。O3浓度为120和200nmol·mol-1时,超氧阴离子(O2-·)含量显著升高(P0.05);O3浓度为80 nmol·mol-1时,O2-·含量在处理7 d与CK相比显著增加,随后无显著差异。表明黄檗幼苗在生长初期对中等高浓度(80 nmol·mol-1)臭氧熏蒸具有一定的适应和耐受性是因其具有较强抗氧化保护能力,更高浓度的O3或更长时间的熏蒸对叶片光合系统产生破坏。     

UV-B辐射对杜英凋落叶化学组成及其分解的影响

采用模拟UV-B辐射增强方法研究了UV-B辐射对中国亚热带常见树种杜英(Elaeocarpus sylvestris)叶片化学组成及其凋落后分解和养分释放的影响。结果表明:增强的UV-B辐射显著增加了杜英凋落叶中的N含量,显著降低了凋落叶中的C、P、K、木质素含量和C∶N、木质素∶N;在分解过程中,对照和UV-B辐射增强处理凋落叶的分解差异不显著,在前10个月的分解过程中均发生了N的富集,且对照凋落叶的N富集程度显著强于UV-B辐射增强处理;2组处理下凋落叶均发生了P和K的释放,但处理间差异不显著。     

高浓度臭氧对美国薄荷(Monarda didyma L.)叶片光合及抗性生理特征的影响

以一种常见药食两用植物——美国薄荷(Monarda didyma L.)为实验材料,利用开顶箱(OTC)模拟法,研究了不同臭氧浓度(40 (CK)、80、120和160 nmol·mol-1)下薄荷叶片生理生态指标的变化规律。结果表明:(1) 120、160 nmol·mol-1浓度的O3经过14 d的熏蒸对薄荷造成了明显的伤害,叶片表面出现了大量黄褐色斑块,80 nmol·mol-1处理下则无明显的可见伤害症状;(2)处理14 d时,高浓度O3熏蒸(160 nmol·mol-1)降低了薄荷叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、PSⅡ电子传递量子产率(ΦPSⅡ)和PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm),与对照相比分别下降了30.2%、53.1%、25.7%和3.6%;(3)处理14 d时,与对照相比,高浓度O3熏蒸(160 nmol·mol-1)使得薄荷叶片的丙二醛(MDA)含量显著增加(74.6%)、超氧阴离子(O2·-)产生速率显著上升(31.0%)(P 0.05);而超氧化物歧化酶(SOD)活性(19.5%)及可溶性蛋白含量(20.9%)显著下降(P0.05),表明高浓度O3导致了严重的膜脂过氧化和氧化胁迫,并且破坏了植株抗氧化系统的功能;脱落酸(ABA)含量显著增加(31.0%),表明O3熏蒸显著促进了植物叶片的衰老和脱落(黄叶率增加)。因此,O3污染可能会对薄荷等芳香类植物的生长及其食用和药用价值带来不利的影响。     

滇中亚高山人工林凋落物分解对模拟氮沉降的响应

2018年2月至2019年1月,利用尼龙网袋法对滇中亚高山华山松和云南松两种人工林开展模拟氮(N)沉降下凋落叶和凋落枝原位分解试验,N沉降水平分别为对照(CK, 0 g N·m^-2·a^-1)、低N(LN, 5 g N·m^-2·a^-1)、中N(MN, 15 g N·m^-2·a^-1)和高N(HN, 30 g N·m^-2·a^-1)。结果表明: 华山松凋落叶和凋落枝年分解率分别为34.8%和18.0%,分别高于云南松凋落叶的32.2%和凋落枝的16.1%。模拟N沉降下,LN处理使华山松凋落叶、枝分解95%所需时间较对照分别减少0.202和1.624年,MN处理分别减少0.045和1.437年,HN处理则分别增加0.840和2.112年;LN处理使云南松凋落叶、枝分解95%所需时间较对照分别减少0.766和4.053年,MN处理分别增加0.366和0.455年,HN处理分别增加0.826和0.906年。经过1年的分解,低N处理促进了华山松和云南松凋落物(叶、枝)的分解,而高N处理表现为抑制作用;N沉降对两种林型凋落物分解的影响与凋落物中纤维素和木质素含量密切相关。可见,凋落物基质质量在一定程度上决定了凋落物分解对N沉降的响应情况,尤其是纤维素和木质素含量。     

马尾松与阔叶树种混合凋落叶分解过程中总酚和缩合单宁的变化

采用凋落物分解袋法,研究四川低山丘陵区马尾松与檫木、香椿、香樟3种阔叶树种的混合凋落叶及纯马尾松凋落叶分解过程中总酚和缩合单宁的变化特征.设置马尾松:檫木质量比为6:4、7:3、8:2,马尾松:香椿质量比为6:4、7:3、8:2,马尾松:香樟质量比为6:4、7:3、8:2混合处理.结果表明:经过180 d的分解,纯马尾松凋落叶缩合单宁的降解率为84.4%,混合凋落叶缩合单宁的降解率均高于纯马尾松凋落叶.在所有组合中,马尾松:香樟6:4混合凋落叶的缩合单宁和总酚降解率最高,分别为90.3%和68.6%,凋落叶的混合促进了马尾松凋落叶缩合单宁和总酚的分解.随着分解时间的延长,马尾松与3种阔叶凋落叶所有混合处理缩合单宁的降解率均呈现先上升后趋于稳定的趋势.而纯马尾松凋落叶、马尾松:香樟(7:3)和马尾松与香椿的所有混合处理总酚的降解率呈现在分解前90 d上升此后下降的趋势;马尾松与檫木的所有混合处理及马尾松:香樟6:4和8:2混合处理总酚降解率呈现上升趋势.混合凋落叶分解过程中,单宁和总酚的变化特征还与凋落物基质质量、凋落物分解相关酶(多酚氧化酶、过氧化物酶、亮氨酸氨基肽)的活性有关.     

模拟氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落叶分解过程中基质质量的影响

为理解氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落物分解过程的影响,采用立地控制实验和凋落物分解袋法,研究了低氮沉降(L,50 kg N hm~(-2)a~(-1))、中氮沉降(M,150 kg N hm~(-2)a~(-1))和高氮沉降(H,300 kg N hm~(-2)a~(-1))对华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落叶分解过程中基质质量的影响。结果表明:N沉降抑制了凋落叶的分解,并随着N沉降量的增加,抑制作用增强。N沉降遏制了凋落叶的C、N释放和纤维素降解,促进了P释放。N沉降提高了凋落叶的C/P比,中氮和高氮处理提高了凋落叶C/N比。N沉降显著增加了凋落叶N、木质素和纤维素的含量,分解1年后,各N沉降处理的木质素/N和纤维素/N均显著高于对照。N沉降提高了质量残留率与C/N、木质素/N和纤维素/N的相关性,降低了与C/P的相关性。可见,模拟N沉降显著影响了华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落叶分解过程中的基质质量,进而影响了凋落叶的分解过程。     

大气CO2升高和蚯蚓活动对土壤C、N的影响

以加倍CO2浓度（750μmol/mol）处理和正常CO2浓度（370μmol/mol）生长下的棉花凋落叶为试验材料,以威廉腔蚓Metaphire guillemi（Michaelsen,1895）和不同的CO2浓度（750μmol/mol和370μmol/mol）为作用因子,分析了蚯蚓、CO2浓度通过叶片分解对土壤C、N含量的影响。结果表明：接种蚯蚓和加入凋落叶的联合作用对有机C有显著提高作用。接种蚯蚓对土壤全N含量影响不显著,但CO2浓度升高和蚯蚓联合作用对土壤全N含量有显著影响。CO2、叶片、蚯蚓3因子联合作用对土壤C、N含量有显著提高作用,且与蚯蚓和叶片联合作用对土壤C、N含量的影响相比,其效果更显著。结果显示,CO2浓度的升高通过改变植物凋落物C含量及其营养成分,影响了其潜在的降解有效性,同时大气CO2浓度的升高影响凋落物在蚯蚓体内降解过程,从而对凋落物的有效降解产生显著影响,最终改变土壤C、N含量。     

大气臭氧浓度升高对银杏叶片活性氧代谢及相关基因表达的影响

采用开顶式气室熏蒸法,设置自然条件下臭氧(O₃)浓度(对照,约40 nmol·mol^-1)、80、160及200 nmol·mol^-14个臭氧浓度,观测了不同浓度臭氧条件下银杏叶片可见伤害、活性氧生成量、抗氧化酶活性及相关基因表达变化情况,分析大气臭氧浓度升高对植物活性氧代谢的影响.结果表明: 160和200 nmol·mol^-1 O₃熏蒸明显伤害银杏叶片,80 nmol·mol^-1与对照无差异,无可见伤害.O₃处理20 d后,160和200 nmol·mol^-1条件下银杏叶片的超氧自由基(O₂^-·)产生速率显著高于80 nmol·mol^-1和对照,而80 nmol·mol^-1与对照无差异;O₃处理40 d后,160和200 nmol·mol^-1熏蒸下叶片过氧化氢(H₂O₂)含量显著高于80 nmol·mol^-1和对照,而过氧化氢酶(CAT)活性显著高于80 nmol·mol^-1和对照,各臭氧处理抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均低于对照.熏蒸40 d后,CAT、APX基因的转录表达持续加强;防御素(GbD)的表达强度则随着臭氧浓度的增加及熏蒸时间的延长而呈显著加强.高浓度臭氧胁迫可使银杏叶片活性氧生成量增加、抗氧化酶活性下降、相关基因表达水平上调,有明显可见叶片伤害.     

臭氧和增温对醉蝶花(Cleome spinosa)氧化伤害及抗氧化酶活的影响

采用开顶箱气室(OTCs)研究不同臭氧浓度(80和160 nmol·mol-1)及增温(比对照的大气温度增加2℃)对园林观赏植物醉蝶花(Cleome spinosa)氧化及抗氧化特性的影响。结果表明:(1)经过160 nmol·mol-1高浓度臭氧急性熏蒸7 d后,醉蝶花叶片出现了明显的伤害症状,叶片表面呈现较大面积的漂白褪绿斑块,其他处理下无明显可见伤害症状;(2)与对照相比,高浓度臭氧(160 nmol·mol-1)处理下醉蝶花叶片丙二醛(MDA)含量、相对电导率、过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性均分别显著升高175.7%、259.9%、111.4%、54.3%(P0.05),而超氧自由基(O2-·)产生速率显著降低67%(P0.05);臭氧浓度80 nmol·mol-1处理下,MDA含量显著升高65.5%(P0.05),CAT活性显著下降65.9%(P0.05),说明醉蝶花在臭氧浓度80 nmol·mol-1左右时具有较高的臭氧耐受性,而臭氧浓度160 nmol·mol-1左右时植物叶片遭受臭氧胁迫,主要通过增强POD和SOD等抗氧化酶活性来抵御氧化伤害;(3)单独增温导致醉蝶花叶片的MDA含量和相对电导率显著升高62.1%和58.1%(P0.05),但O2-·产生速率和CAT活性显著低于对照(P0.05),分别降低了28.8%和71.1%,POD和SOD活性与对照相比差别不大,可能是增温使植物自身代谢增强产生这种现象;(4)与单独臭氧处理相比(80 nmol·mol-1),臭氧(80 nmol·mol-1)增温复合处理下植物叶片CAT、POD、SOD均分别显著升高141.7%、72.1%、107.9%(P0.05); O2-·产生速率显著下降51%(P0.05),说明臭氧和增温复合处理使醉蝶花遭受的臭氧胁迫加剧。该研究结果可为我国应对高浓度臭氧污染的突发急性事件下的园林及城市绿化植物选择和栽培提供科学依据。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism