“生态系统的稳态”中核心概念梳理及案例分析

生态系统稳态的核心是稳定的营养结构和完善的能量流动、物质循环及信息传递。稳态下,生态系统能量与物质的输入与输出保持平衡,生物成分间通过竞争、捕食等种间关系赋予生态系统一定限度的反馈调节。阐述在教学中如何把握这部分知识的核心概念,帮助学生理解生态系统反馈调节的基础和机制,分析生态平衡被打破时的恢复与重建,提高能量利用效率、保持或改善无机环境,并为学生梳理知识体系,纠正理解错误,提高学习效率。     

生态系统的信息传递及其利用

信息传递是生态系统的基本功能之一。在传递过程中伴随着一定的物质和能量的消耗。但是信息传递不象物质流那样是循环的,也不象能流那样是单向的,而往往是双向的,有从输入到输出的信息传递,也有从输出向输入的信息反馈。按照控制论的观点,正由于这种信息流,才使生态系统产生了有一定范围的自动调节机制。生态系统中包含多种多样的信息,大致上可以分为物理信息、化学信息、营养信息和行为信息。下面简单介绍各类信息及其在实践上的应用。 (一)物理信息及其应用生态系统中的各     

浅谈中学生物教学中的反馈调节

<正>反馈调节的概念最初出现在工程学中。所谓反馈,就是系统的输出变成了决定系统未来功能的输入;一个系统,如果其状态能够决定输入,就说明它有反馈机制的存在。要使反馈系统能起控制作用,系统应具有某个理想     

封面故事

<正>生物系统中存在大量相对独立的、具有特定生物功能的网络模块,其中自调控(或自反馈)环路是最典型、最简单的调控网络模块。对于某些模式生物,自反馈环路已经被辨识,例如,在模式生物E.coli的转录网络中,超过40%的转录因子都依赖于     

常见生物生长模型的时差性分析及其应用

生长曲线是估计生物年龄的重要方法之一.在实际工作中,有时会出现对生物年龄的计算起点时间存在着一定差异的情形.例如在一些有关哺乳动物生长的研究中,年龄有出生年龄和受精年龄的区分.这种年龄计算时间上的差异可能导致一些生物生长模型出现不同的拟合结果.本文分析了4种常见的三参数生长模型（Spillman、Logistic、Gompertz和Bertalanffy）的时差性特征.结果表明,这4个方程均具有时差不变性,即无论时间(年龄)起点如何,它们对生物生长数据的拟合结果都一致.文中还引用了小毛足鼠体质量生长数据,采用两种年龄进行了实例比较.     

进化论系列讲座(三十一) 涨落与有序结构形成

<正>前文说到,普利高津的耗散结构理论把远离平衡态作为自组织现象产生的必要条件之一。除此之外,系统产生不稳定现象却又能形成稳定的有序结构的另一个必要条件,是系统的动力学过程中包含的非线性反馈步骤。反馈的概念来自于控制论——系统输出的信息又被输入回系统,调节控制系统的再输出,这一过程称之为反馈。反馈有正反馈和负反馈两种基本类型。一般情况下,负反馈是维持系统稳定的反馈,正反馈则是放大系统偏离的反馈。     

医学院新生生物学知识的调查

医学院校的《医用生物学》课程一般在第一学年第一学期开设,教学的对象是刚跨进大学校门的新同学。通过摸底测验的方式了解学生掌握生物知识的程度,认识中学与大学生物学教学衔接的规律,对提高教学质量是十分必要的。此文也可向中学生物学教学提供反馈信息。调查方法从我校1985级随机抽选7个班的新生作     

植物——土壤反馈研究进展

该文综述了植物—土壤反馈研究的定义、途经、方法和国内外的研究现状以及存在的问题。植物—土壤反馈是指植物改变根际土壤的生物和非生物特征,同时被改变的也能提高或降低该植物的生长,形成正的或负的反馈,从而影响植物群落组成及植物间相互作用。植物—土壤反馈研究对于理解植物群落演替、生态系统多样性与生产力形成与维持机制,认识生态系统对气候变化和生物入侵等全球生态事件的响应具有重要的理论意义。外来物种快速生长和繁殖及其可能的负反馈可能会导致本地种被竞争排除,未来气候变化可能导致物种组成发生变化及生物多样性丢失,但资源互补和植物—土壤反馈效应则可能使植物群落具有较高的生产力和多样性。因此,未来植物—土壤反馈关系应该加强以下几方面研究:(1)开展不同生态系统植物—土壤反馈关系的比较研究;(2)植物—土壤及土壤—植物等群落水平的反馈研究;(3)特别是要加强分子和基因工具在植物土壤—反馈关系中的应用,揭示植物—土壤反馈关系的分子机理。     

生物标志物及其在生态系统研究中的应用

生物标志物是环境和地质体中记载着原始生物母质分子结构信息的有机化合物, 其含量可以指征特定生物来源对天然有机质的相对贡献, 其组成和同位素信息还可以记录有机质的转化及环境信息。与传统元素及组分分析相比, 生物标志物为研究天然有机质的来源、动态变化和转化特征提供了具有高度专一性和灵敏度的工具, 因此, 近年来被广泛地应用于生态学和生物地球化学研究中。特别是, 与生态系统观测以及控制实验相结合, 生物标志物在揭示微生物的活性与碳源变化、土壤有机碳的稳定机制及其对全球变化的响应等方面显示了广阔的应用前景。近些年开发的生物标志物单体同位素分析也在生态系统碳氮周转与食物网研究等方面显示了巨大的研究潜力。基于此, 该文综述了生态系统研究中常用的生物标志物的种类、分析方法和应用方向, 总结了生物标志物研究目前存在的问题, 并对未来的研究方向进行了展望, 旨在为使用生物标志物的生态学和环境科学研究者提供参考。     

生物标志物及其在生态系统研究中的应用

生物标志物是环境和地质体中记载着原始生物母质分子结构信息的有机化合物,其含量可以指征特定生物来源对天然有机质的相对贡献,其组成和同位素信息还可以记录有机质的转化及环境信息。与传统元素及组分分析相比,生物标志物为研究天然有机质的来源、动态变化和转化特征提供了具有高度专一性和灵敏度的工具,因此,近年来被广泛地应用于生态学和生物地球化学研究中。特别是,与生态系统观测以及控制实验相结合,生物标志物在揭示微生物的活性与碳源变化、土壤有机碳的稳定机制及其对全球变化的响应等方面显示了广阔的应用前景。近些年开发的生物标志物单体同位素分析也在生态系统碳氮周转与食物网研究等方面显示了巨大的研究潜力。基于此,该文综述了生态系统研究中常用的生物标志物的种类、分析方法和应用方向,总结了生物标志物研究目前存在的问题,并对未来的研究方向进行了展望,旨在为使用生物标志物的生态学和环境科学研究者提供参考。     

植物中的核质转运相关蛋白

细胞内各个生命过程的有序进行需要生物大分子在细胞核与细胞质之间有选择、有控制地转运.而细胞核膜的存在为大分子的自由穿梭设置了屏障,因此生物大分子在细胞核与细胞质之间的转运要依赖于一些受体蛋白.输入蛋白β(importinβ)是首先从人类细胞中发现的生物大分子向细胞核输入的受体,其后相继鉴定出多个与输入蛋白β具有同源性的细胞核转运受体,命名为类输入蛋白β.这些转运受体介导的转运过程在生物有机体之间高度保守,在动物及酵母中调控核质穿梭以及各个信号过程的组分与分子机制研究较为清楚,但在植物中相对匮乏.本文在介绍细胞核转运受体共有结构特点和转运机制基础上,重点综述了植物细胞核转运受体的最新研究进展以及这些受体在植物信号转导中的重要调节作用.     

通过合成基因线路实现细胞分类

合成生物学是生物学与工程学结合的新兴学科,通过人工将生物元器件组合成线路引入细胞,使细胞获得对信息进行处理并做特定输出的新功能。近年来,针对疾病治疗的合成生物学研究发展迅猛,基因线路的工程化特性使通过它对疾病进行更精确、灵活的干预成为可能,在基因治疗中有广泛的应用前景。精确干预的前提是综合多种输入信号并识别出特定种类的细胞,如特异性识别出癌细胞的溶瘤病毒。疾病的发生往往伴随着细胞内多种调控网络的改变,从中提取出关键信号分子作为基因线路的输入至关重要。现综述哺乳动物细胞中对不同的信号输入进行感知的基因线路细胞分类器,为未来模块化整合信号输入、设计基因线路提供新的思路。     

重组胰岛素理论研究获重要进展

我国从事蛋白质结构功能研究的中科院生物物理所的科技人员,经多年实验分析,证实胰岛素A、B链确实存在着广泛的次级链相互作用,具有能相互识别的结构信息,从而能在一定条件下重组为有生物活     

基于多尺度参数相关分析的细胞培养过程优化与放大

细胞大规模培养过程是活体细胞代谢的过程,因此存在着基因、细胞、反应器多尺度相关关系。通过对生物反应过程中生理代谢特性参数检测,并分析参数的理化相关和生物相关,可以实现多尺度观察与调控。主要介绍了在生物过程优化与放大研究中,整合分析与细胞生理代谢特性相关的参数变化信息以及反应器流场特性参数变化信息,从而实现微观与宏观相结合的过程优化方法以及细胞生理和反应器流场特性相结合的过程放大策略。     

生物学教学中常见的几种负迁移及解决方法

迁移是一种学习对另一种学习的影响。这种影响既存在着有促进作用的正迁移,也存在着有干扰作用的负迁移。毫无疑问,生物学教学要促进的是正迁移。但是必须注意到,负迁移对学习有不可忽视的影响。因此,教师在帮助学生促进正迁移的同时,还要帮助学生克服负迁移的干扰。下面笔者结合自己的教学实践,对生物学教学中常见的几种负迁移及解决方法做些粗浅的探讨。１　生物教学中常见的８种负迁移１．１　日常概念对科学概念干扰引起的负迁移。日常概念又叫前科学概念,常指生活中形成的概念。日常概念与科学概念既可能一致,也可能冲突。在前…     

神经网络专题书目

当代自然科学面临的最大挑战之一是揭示脑的奥秘。60年代以来,随着各学科在发展过程中的自然交叉、融合,神经学科已同多种学科联姻,例如生物物理学、生化学、生理学、解剖学、药物学、心理学、免疫学等。很多其它学科的专家、学者也纷纷加盟于神经科学的研究。当前,神经科学正展现着一派蓬勃生机,神经网络研究已成为现代神经科学研究的主旋律之一。它利用神经元回路或神经网络对信息的反馈和处理,模拟某些神经过程和功能,为阐明神经系统的工作原理提供了重要启示,并促进了人工智能和计算机技术的进一步发展。     

果蝇昼夜节律生物钟机制研究进展

昼夜节律生物钟包括输入途径、生物钟本身和输出途径。果蝇作为昼夜节律生物钟研究的前沿模式生物需被进一步了解。本文对果蝇昼夜节律生物钟的钟基因、激酶和磷酸酶的调控、两个相互依赖的转录/翻译反馈环路、生物钟细胞和昼夜节律行为进行了综述。     

具有状态反馈收获项的第Ⅲ类功能性反应模型的分支与极限环

研究了带有功能性反应捕食项的捕食与食饵模型在线性状态反馈收获的作用下所呈现的复杂性质,其中包括正平衡点的存在与唯一性、平衡点的渐近稳定性、产生分支的原因与极限坏的存在性等,研究结果表明：通过调整反馈项的系数,可以改变该系统正平衡点的稳定性,从而使系统或是稳定在正平衡点处,或是在正平衡点处产生周期运动,本文的结果为研究再生性资源管理中的复杂性问题奠定了理论基础。     

用学习阶段理论探索生物教学中学与教的偶联

加涅在研究学习的信息加工模式基础上,将一个完整的学习活动划分为８个阶段,即动机阶段、领会阶段、获得阶段、保持阶段、回忆阶段、概括阶段、操作阶段及反馈阶段等。他认为,每一学习行为阶段,就是构成单个学习的内部与外部事件的系列或链索,而且每一阶段都有它各自的内部过程及各自影响它的外部事件,这些外部事件中主要是指与学习各阶段对应的相关教学事件。在生物教学中,充分研究与把握学生学习行为的８个阶段,精心设计生物教学过程,使教与学达到最佳偶联,有利于提高生物教学质量。１　动机阶段动机反映了学习者要控制、支配和…     

我校生物教学是怎样贯彻党的教育方针的

我校的生物教学,虽然在过去取得一定的成绩,但由于存在着“三脱离”的现象,因而在工作上存在一定的缺点。自从学习了中共中央、国务院“关于教育工作自指示”,陆部长的教育与生产劳动相结合的文件,以及联系思想,联系实际,进行了教学改革的学习,思想上的资产阶级教育思想受到了彻底批判,因而我们感到必须转变立场,在生物教学中要坚决的贯