生态产业共生系统仿真研究

通过ABM方法研究生态产业共生系统,利用STARLOGO软件平台,并结合案例分析生态产业共生系统的宏观规律。研究结果表明,(1)对于规模相当的不同的生态产业共生系统,在资源输入一定情况下,直接利用输入资源的企业总规模大于对系统内废弃物再利用的企业总规模是有利于系统稳定的:(2)对于特定的生态产业共生系统,系统稳定性对系统参数改变时的敏感性是不一样的,其中对污染物产出指标最敏感,对污染物产生量与系统产出的比例关系其次,对资源输入指标最不敏感;(3)系统时间序列稳定性的变化主要由节点处企业Ⅱ的不稳定性导致。     

生命周期方法在产业共生系统环境效益评价中的应用——研究进展及问题分析

近年来,产业共生作为产业生态学最具特征的领域引起了相关研究者的广泛关注。当前的研究逐渐从产业共生系统的定性描述分析转向定量的系统评价上。传统的产业共生系统环境效益评价仅仅关注共生系统本身,而忽视了占环境影响20%—50%的上、下游过程及替代过程的环境影响,为了得到客观的、系统的环境影响评价,将生命周期分析方法引入产业共生效益评价显得尤为重要。首先回顾了生命周期分析方法在产业共生研究中的发展过程,接着评述了3种生命周期分析方法在产业生态研究中的优劣势。并重点分析了将生命周期思想引入产业共生效益评价方法存在的功能单位设定问题及系统边界的选择问题。最后,呼吁为避免隐形污染的转移,必须尽快将生命周期分析的方法和管理理念引入我国生态工业园设计、规划、评价和管理的全过程中。     

共生理论视角下创新农业生态经济研究范式

共生理论认为异质共生生物在其生存过程中会表现出相互依存的关系。试图将这一论点移植到农业生态经济研究中,用以处理农业生产中生态效益与经济效益之间矛盾的问题。为此,把农业生态经济视为由生态单元与经济单元组成的异质共生体,分析了该共生体的结构与共生模式,并采用Logistic方程与数值模拟方法,探讨农业生态经济共生体的共生机制,揭示共生单元间的演化规律与成长特征。研究表明:共生模式在农业实践上创新应用的主要目标是将共生体从寄生共生模式向互惠共生模式转型,并提出正向转型的激励策略。共生单元的选择必须具有兼容性,共生单元间有明确的共生界面,促使物质、能量和信息的交流,以增加共生体内自由能。共生关系正向发展要遵循共生演进规律,偏利共生模式是演进到互惠共生模式的必经过程。培育互惠共生适存的共生环境对促进共生体演进至关重要。这些研究成果为农业生态经济研究提供一个新范式,并开创一条研究新思路与方法。     

生态产业共生系统节点稳定性

在当今市场经济形势下,环境保护有着更长远和现实的意义.生产过程的污染物全过程治理已经是最有效的手段之一,如何在市场经济条件下,通过生态产业共生系统的建设,达到经济发展和环境保护双赢是目前的热点,同时也是难点,因为,如何实现市场经济条件下生态产业共生系统的稳定性是核心的关键点.从环境经济学角度出发,以生态产业共生系统的节点稳定性为研究内容,通过节点间相互关联的企业之间的污染物循环利用的关系分析,建立生态产业共生系统中企业之间的节点间污染物循环利用共生经济学模型,在市场经济条件下,基于模型的数学解,通过观察节点处对污染物进行循环利用企业受市场经济影响导致的产品供给变化,研究系统外界市场经济扰动对节点污染物循环利用的供需平衡的影响.研究结果表明,当市场经济条件下,共生系统节点间污染物供给企业的自身的产品价格弹性等于1或小于1时,节点稳定性是有条件的,如果污染物供给企业的自身的产品价格弹性大于1,节点会在稳定点附近周期性振荡,甚至出现混沌现象.结论是市场经济条件下,通过建立生态产业共生系统达到经济发展和环境保护双赢,则必须建立节点间污染物循环利用的市场经济学响应机制,以保障系统的稳定性,真正实现社会、经济和环境的可持续发展.     

生态产业共生网络形成机理及其系统解析框架

生态产业共生网络是由各种类型的企业通过经济、社会和环境方面的密切合作而形成的企业及企业间关系的复杂系统,其基本出发点是企业间必须具备环境合作,根本目的是提高资源生产力和生态效率。从形成生态产业共生网络的微观要素——企业环境责任入手,从环境伦理的角度阐释生态产业共生网络中企业的五类环境责任,并探讨其形成和运作机制——企业环境责任的市场化运作模式及约束机制。在此基础上,提出了基于技术可行性分析、经济可行性分析和社会环境可行性分析的生态产业共生网络三级解析框架,并对其解析方法做了探讨。     

农工共生型生态产业园的构建——以郑州经开区为例

生态产业园已成为我国循环经济建设和可持续发展的重要载体之一,但我国的生态产业园明显存在着产业结构趋同、区域特色不鲜明等问题。提出了农工共生型生态产业园的概念,这是一类以工业园区为核心,集园区周边各类型农业相关企业、合作组织、农民、乡镇及农田为一体的一种"社会-经济-自然"复合区域产业共生体系。农工共生型生态产业园可以实现核心园区与周边腹地的协同发展,可以提升区域整体的生态效率。给出了农工共生型生态产业园的发展模式、建设意义及设计原则。并以农业大省河南省中唯一的国家级经济技术开发区为研究案例,结合当地区域特色及资源优势,构建了由3条产品链及一条服务链所组成的农工共生型产业生态系统。农工共生型生态产业园是产业共生理论在区域层面的具体实现,是复合生态系统理论在产业园层次的创新性应用。     

基于生命周期视角的产业资源生态管理效益分析——以虚拟共生网络系统为例

资源流代谢失调是造成产业生态环境问题的主要原因之一,对其实施基于共生网络的生态管理是解决问题的一项重要的举措。运用全生命周期的思想构建了产业资源共生网络及其管理框架,并运用全生命周期评价的方法,借助生命周期评价软件GaBi4,分别选取EI99 (Eco-Indicator 99)、CML2001 EP评价体系,以武汉市造纸产业为例,通过设计合理的资源流网络关系及中水、废纸和污泥利用共生路径构建虚拟造纸产业共生网络,对比分析了共生设计系统与原有共生系统的各生态环境影响。并运用市场价值法对共生设计系统的经济效益进行了分析。结果表明:共生设计系统总的环境影响、生态系统质量、人体健康、资源损耗值的环境影响分值分别为1166.445、814.509、148.893、203.045,比原有系统分别减少23.91%、19.15%、46.56%、22.26%;其中富营养化、气候变化的影响分别比原有系统降低56.25%、16.62%。同时共生设计系统通过污水、废纸及污泥的回用,在不考虑市场波动的情况下,可获得1018-7252万元的经济效益。可见,通过构建共生网络的生态管理是提高资源利用效率的有效手段之一,在一定条件下可取得明显的环境和经济效益。     

基于GIS的产业生态学研究述评

产业生态学由于缺少关于空间分析的工具,使得研究结果因缺乏空间维度信息而影响对管理效率和精准度的支持。基于GIS的产业生态学相关研究已成为产业生态学研究的一个新的方向。为总结已有的研究成果并展望未来的研究方向,运用文献计量及对比分析的手段,系统分析了国内外基于GIS的产业生态学的相关研究进展,得出以下结论:当前基于GIS的产业生态研究主要集中在物质代谢、产业共生和生命周期评价3个方面,将GIS技术引入到物质代谢研究中,可以更好的展示物质代谢的时空分布格局,为物质代谢研究提供了一种新的方法;基于GIS技术,不仅可以更加高效地挖掘潜在的产业共生机会,还可应用于生态产业园的规划管理如企业的选址、空间布局等以及废弃物的回收再利用方面;将GIS与LCA耦合在一起,可以很好地补充、完善和管理传统数据,有助于探索产品、活动或工艺的环境影响的空间特性以及进行土地利用相关的环境影响评价。另外,国内外研究的侧重点也不尽相同。在物质代谢研究中,国内研究较少,仅在城市尺度上进行了基础设施的物质代谢及其存量分析,国外在国家、城市尺度上研究了铜、锌等金属的物质代谢情况;在产业共生研究中,国内侧重于生态产业园的研究,而国外侧重于城市尺度的产业共生机会识别的研究;在LCA的研究中,国内开展了基于GIS的生命周期评价数据库和产品材料信息管理系统的研究,而国外侧重于进行区域化的生命周期评价、进行土地利用影响类型的相关评价以及污染物的追踪,国内在该方面尚处于起步阶段。国内外在研究方法上存在共性,都是基于GIS的空间分析方法、缓冲区分析方法以及数据库技术等。未来将GIS作为一个平台,面向产业转型展开产业生态学综合理论方法的研究,可以为产业的可持续性管理提供有效支持。     

国内外产业共生网络研究比较述评

产业共生网络是指基于物质及能量交换以及知识及基础设施共享而形成的在不同产业主体之间的合作共赢网络,是产业转型升级的重要保障。作为产业共生的运作方式,产业共生网络的研究国外从20世纪90年代开始从概念到实例就展开了一系列探讨,国内自2002年也开始在网络结构等方面开展相关研究。尤其在2008年以后,产业共生网络的研究方向不断拓宽,研究成果丰富多样。为明晰国内外产业共生网络研究的发展态势,促进产业共生网络理论体系的发展并使其得到有效应用。本文从共生网络内涵、结构、功能及评价、演化、管理调控等方面比较分析了国内外产业共生网络的研究进展,并对产业共生网络的发展前景做了展望。未来产业共生网络研究在不同尺度的比较及推演、数据信息平台的搭建以及产业共生网络演化模拟及管理调控的耦合等方面需重点关注。     

基于Logistic模型的煤电产业共生系统稳定性分析

煤电产业共生系统中煤炭企业与电力企业之间的关系与生物种群中物种之间的互利共生关系存在一定的相似性,煤电产业共生系统要实现自身的完善与稳定发展,其内部互利共生关系的企业间必须达到利益上的均衡。借鉴自然界生物种群竞争与合作的共生演化理论与思想,用企业产值来反映煤电产业共生系统演化过程的外生变量,建立了企业产值增长的竞争与合作型Logistic模型。在厘清稳定点的条件之后,通过协同演化博弈分析对煤电产业共生系统演化过程进行了模拟。研究结果表明:(1)煤电产业共生系统的稳定不仅取决于煤电企业进入对方造成的分散力与集聚力之间的较量,还取决于各自在系统内外所取得效益的比较;不仅取决于核心企业的决定性作用,还很大程度上取决于相关企业为进入系统所做出的努力和采取的措施,同时,还与企业的初始产值、竞争力、合作性以及产值增长率等有着密切的关系;(2)煤电产业共生系统要实现长期可持续发展,必须保持产业共生系统互补的共生系统结构以及较高的生产活力。     

霍山石斛与内生真菌共培养体系的建立

将霍山石斛试管苗与内生真菌(SH-01菌株)共生培养,测定其生长状态,筛选最佳共生培养基。研究该培养体系下内生真菌对石斛试管苗生长和移栽成活率的影响。结果表明,适合共生培养基为1/2 MS 10 g/L蔗糖 10 g/L琼脂,内生真菌在共生培养过程中对石斛试管苗的生长有显著的促进作用。     

Why do symbiotic copepods matter?

Currently, less than 10% of the members of the World Association of Copepodologists are working actively on symbiotic copepods. This surprisingly small guild of workers is thought to result from a general lack of understanding of the importance of symbiotic copepods. Symbiotic copepods as a whole comprise more than one-third (4224/11956 or 35.33%) of known copepods. They are found not only in the five major orders of Copepoda (Calanoida, Harpacticoida, Cyclopoida, Poecilostomatoida and Siphonostomatoida), but also in association with all major phyla of marine animals, ranging from sponges up to mammals (cetaceans). Discussion on these subjects is augmented with information on the impact of symbiotic copepods on aquaculture, and their exhibition of unusual biological phenomena. It is concluded that copepodologists today need to pay more attention to the symbiotic copepods, if copepodology is to become a major subject of modern biological sciences.     

昆虫病原线虫与其共生细菌共生关系的研究进展

昆虫病原斯氏和异小杆线虫与共生细菌的共生关系是这类线虫作为害虫生物防治因子的基础。从线虫共生细菌的信息、营养、抗菌和病原作用,以及线虫对共生细菌的保护和媒介作用综述昆虫病原线虫与其共生细菌的共生关系;描述这一共生关系的影响因子;同时,讨论了未来的研究方向和应用前景。     

Nodulation studies on legumes exotic to Australia: Hedysarum coronarium

Abstract Symbiotic experiments in glasshouse, controlled environment cabinet, and field were conducted with four lines of sulla ( Hedysarum coronarium ) and 15 strains of Rhizobium spp. This plant is highly Rhizobium -specific and appropriate strains are most unlikely to occur naturally in Australia. Under several sets of experimental conditions, H. coronarium nodulated abundantly and effectively with homologous rhizobia introduced from Spain and Italy. The optimum temperature for nitrogen fixation was relatively low (approx. 21°C) but significant interactions between line of host, strain of rhizobia, and growth temperature were frequent. The rhizobia were persistent in soil.     

The oxidative environment: a mediator of interspecies communication that drives symbiosis evolution

Symbiotic interactions are ubiquitous in nature and play a major role in driving the evolution of life. Interactions between partners are often mediated by shared signalling pathways, which strongly influence both partners'' biology and the evolution of the association in various environments. As an example of ‘common language’, the regulation of the oxidative environment plays an important role in driving the evolution of symbiotic associations. Such processes have been occurring for billions of years, including the increase in Earth''s atmospheric oxygen and the subsequent evolution of mitochondria. The effect of reactive oxygen species and reactive nitrogen species (RONS) has been characterized functionally, but the molecular dialogue between partners has not been integrated within a broader evolutionary context yet. Given the pleiotropic role of RONS in cell–cell communication, development and immunity, but also their associated physiological costs, we discuss here how their regulation can influence the establishment, the maintenance and the breakdown of various symbiotic associations. By synthesizing recent developments in redox biology, we aim to provide an interdisciplinary understanding of the influence of such mediators of interspecies communication on the evolution and stability of symbioses, which in turn can shape ecosystems and play a role in health and disease.     

生态工业园共生网络的脆弱性

工业生态系统的稳定可持续运行是生态工业园区实现环境效益、经济效益和社会效益的重要保障,对生态工业共生网络脆弱性分析是工业生态学领域值得探讨的重要问题。运用复杂网络理论,从网络拓扑结构出发,论证该工业园具有小世界性和无标度性,为网络脆弱性分析奠定基础;通过攻击负载最大节点,利用网络效率和最大连通子图对网络的脆弱性进行分析,从而衡量节点失效对整个网络造成的破坏性。指出复杂网络在生态工业园共生网络中进一步研究的方向。     

SeSaMe PS Function:Functional Analysis of the Whole Metagenome Sequencing Data of the Arbuscular Mycorrhizal Fungi

In this study, we introduce a novel bioinformatics program, Spore-associated Symbiotic Microbes Position-specific Function (SeSaMe PS Function), for position-specific functional analysis of short sequences derived from metagenome sequencing data of the arbuscular mycorrhizal fungi. The unique advantage of the program lies in databases created based on genus-specific sequence properties derived from protein secondary structure, namely amino acid usages, codon usages, and codon contexts of 3-codon DNA 9-mers. SeSaMe PS Function searches a query sequence against reference sequence database, identifies 3-codon DNA 9-mers with structural roles, and creates a comparative dataset containing the codon usage biases of the 3-codon DNA 9-mers from 54 bacterial and fungal genera. The program applies correlation principal component analysis in conjunction with K-means clustering method to the comparative dataset. 3-codon DNA 9-mers clustered as a sole member or with only a few members are often structurally and functionally distinctive sites that provide useful insights into important molecular interactions. The program provides a versatile means for studying functions of short sequences from metagenome sequencing and has a wide spectrum of applications. SeSaMe PS Function is freely accessible at www.fungalsesame.org.     

生姜共生真菌的分离及其体外抑菌效应初探

为筛选得到优良植物病害生防菌,对广西生姜Zingiber officinale种植区健康生姜根系和叶片中的共生真菌进行了组织分离,以生姜茎腐病菌群结腐霉Pythium myriotylum和香蕉枯萎病菌尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种Fusarium oxysporum f. sp. cubense race 4为指示菌,通过平板对峙培养法和发酵液菌落直径法试验进行筛选评价,并结合形态学观察及ITS序列分析对筛选出的生防效果最好的共生真菌进行了鉴定。结果表明,从生姜植株共分离得到34株共生真菌,其中根系分离22株,叶片分离12株;对峙培养发现有6株共生真菌对生姜茎腐病菌和香蕉枯萎病菌均有抑制作用;其中菌株SBM-11拮抗作用最强,对生姜茎腐病菌抑制率达到93%,对香蕉枯萎病菌抑制率达到82%;SBM-11的发酵液对生姜茎腐病菌和香蕉枯萎病菌抑制率分别为82%、73%,与其他菌株发酵液抑制效果相比差异明显;结合形态和分子鉴定结果表明SBM-11菌株为绿色木霉Trichoderma viride,极具生防潜力。     

模式动物在共生微生物研究中的作用

共生微生物是一类定殖于宿主体表或体内, 可执行宿主本身无法完成的功能, 并依赖于宿主所提供的生长环境的微生物。众多研究表明, 人体肠道共生微生物与免疫、营养、代谢, 甚至精神健康等生理功能密切相关, 是重要的“微生物器官”。在早期的肠道微生物研究中, 模式动物就已经作为研究工具被使用。随着肠道微生物研究的不断深入, 模式动物作为不可替代的研究对象发挥了越来越重要的作用。本综述主要对几种重要的模式动物如斑马鱼(Danio rerio)、小鼠(Mus musculus)、猪(Sus scrofa domesticus)和猕猴(Macaca mulatta)在肠道微生物研究中的应用进行了总结, 介绍了各种模式动物的发展过程及特点, 各自在应用于研究时的优缺点, 以及利用这些动物模型在共生微生物领域所取得的一些标志性的科研成果。同时, 也就近年来在共生微生物领域新兴的一些模式生物如蜜蜂(Apis)、果蝇(Drosophila)、秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)等进行了一些探讨。旨在让该领域的研究者们了解模式动物与人体在共生微生物方面的异同, 为更好地利用这一研究工具提供参考。