Plant physiology in theory and practice: An analysis of the WBE model for vascular plants

The theoretical model of West, Brown and Enquist (hereafter WBE) proposed the fractal geometry of the transport system as the origin of the allometric scaling laws observed in nature. The WBE model has either been criticized for some restrictive and biologically unrealistic constraints or its reliability debated on the evidence of empirical tests. In this work, we revised the structure of the WBE model for vascular plants, highlighting some critical assumptions and simplifications and discuss them with regard to empirical evidence from plant anatomy and physiology. We conclude that the WBE model had the distinct merit of shedding light on some important features such as conduit tapering. Nonetheless, it is over-simplistic and a revised model would be desirable with an ontogenetic perspective that takes some important phenomena into account, such as the transformation of the inner sapwood into heartwood and the effect of hydraulic constraints in limiting the growth in height.     

基于多源数据分析的北京市中心城绿色空间时空演变研究（1992—2016）

随着城市化不断推进,北京市中心城社会经济发展和环境破坏严重威胁着绿色空间发展,理清绿色空间的演变机制为绿地系统规划方案制定提供重要的理论依据。研究以北京市中心城为对象,选择1992年、2000年、2008年和2016年4个重要节点,对其遥感影像进行解译,探究北京中心城绿色空间的时空变化并分析其转变影响因素。研究表明,研究期北京市中心城耕地、林地和湿地及水域面积减少,草地面积增加,总绿色空间大面积减少;中心城用地间的转换主要集中在耕地向建设用地、林地的转换,林地和草地向建设用地的转换上;社会经济发展对北京市中心城绿色空间面积演变影响显著,自然因素对绿色空间演变起到一定限制作用,政策因素对于结构性大型绿色空间的建设具有积极的推动作用。     

多因素影响下的大学校园绿地访问行为对情绪的调节作用研究

基于对北京3所高校的在校大学生（n=609）的调查数据,通过相关分析发现校园绿地访问行为对大学生的情绪具有调节作用,并主要体现在对积极情绪的调节;通过多元线性回归分析发现,在控制了“人口学特征”“潜在动机”“环境认知”“环境特征”的基础上,绿地访问行为仍然对积极情绪的提升具有促进作用（⊿R2=0.023）;校园绿地访问行为受多重因素影响,其中“潜在动机”最主要,对访问频率、访问平均时长、活动类型都有较高影响,此外“环境特征”对访问频率影响较大,而访问时长和活动类型则受“人口学特征”影响较多;基于上述结论,对以促进健康为导向的大学校园绿地规划设计提出了建议。     

不同林龄胡杨克隆繁殖根系分布特征及其构型

以中龄林和成熟林胡杨为研究对象,采用挖剖面和根窗的方法,研究胡杨繁殖根系分布、根系构型,以及胡杨根蘖与繁殖根系构型之间的关系。结果表明:(1)细根(d<2 mm)的根长密度、根表面积密度,随深度增加呈现指数函数分布;(2)中龄林细根的根长密度、根表面积密度在0—90 cm各层都是显著大于成熟林的对应指标(P<0.05),成熟林的中等粗根(5 mm0.05),且两种林龄的一级侧根数、分枝角度亦无显著差异(P>0.05);(5)对比两种林龄不同根序上的根蘖芽发现,二级根上不定芽个数均是同组一级根上不定芽个数的3—4倍;基于以上对胡杨根系的功能权衡的分析,得出:细根对胡杨根系构型有重要的影响,在胡杨根系功能权衡中扮演重要角色。     

金塔绿洲不同林龄多枝柽柳根系分叉数与分支角度的关系

根系构型影响根系空间分布和营养吸收效率,反映了植物适应环境胁迫的生存策略。采用标准化主轴估计（Standardized major axis estimation,SMA）的方法,分析了甘肃金塔北海子国家湿地公园3年生和6年生多枝柽柳（Tamarix ramosissima）根系分叉数与分支角度的异速生长关系。结果表明：随着林龄的增长,湿地群落盖度、高度逐渐增加,多枝柽柳种群的盖度、密度、高度和地上生物量以及根系深度、分叉数、比根长、比表面积、各级根系直径随之增加,根系分支角度和根冠比逐渐减小;多枝柽柳根系分叉数与分支角度回归方程的标准主轴斜率逐渐增大（P<0.05）,随着林龄的增长,多枝柽柳根系分叉数的增加速度逐渐大于根系分支角度的生长速度,二者在林龄间呈现出差异化的异速生长关系。随着林龄的增长,多枝柽柳根系构型模式由"扩散型"转变为"紧缩型",体现了种群应对生境胁迫和竞争的生态适应机制。     

太白红杉顶芽与分枝格局的适应性分析

野外调查发现太白红杉 (L arix chinensis)枝条顶芽死亡比例较高 ,顶芽死亡对分枝格局产生较大影响 ,可形成 3种分枝类型 : 型、 型和 型。对 3种分枝类型枝条的芽数量、计盒维数以及植冠不同部位的分枝类型比例、顶芽死亡比例、主侧枝平均枝长和主侧枝总数量分别进行了统计分析。结果显示 ,芽数量 : 型 (115 .3) < 型 (15 4 .8) < 型 (2 0 9.9) ;计盒维数 : 型(1.30 5 ) < 型 (1.4 0 0 ) < 型 (1.5 37) ;顶芽死亡比例由树冠上层至下层逐渐提高 ,而冠层东南西北 4个方向的顶芽死亡比例无显著差异 ;主侧枝平均枝长由树冠上层至下层逐渐增加 ,而主侧枝总数量则逐渐降低 ;由于风、光照、坡度和坡向的影响 ,冠层4个方向间的主侧枝平均枝长和总数量均存在显著差异 ; 型分枝使植冠半径扩大 , 型分枝快速扩展植冠的横向空间 , 型分枝在扩展空间的基础上并实现对空间的有效占据。研究表明太白红杉枝条中一定比例的顶芽死亡增加了分枝形态的多样性 ,表现出顶芽和分枝格局的环境适应性 ,有利于提高树冠的空间占据能力     

CO2浓度倍增与干旱胁迫对油松（Pinus tabulaeformis）相对分枝级水力结构的影响

在密闭式生长箱内经过13个月高CO2浓度培养的5年生油松(Pinus tabulaeformis)为实验对象,采用改良冲洗法研究了CO2浓度倍增(720μmolmol-1)与干旱胁迫交互作用对油松相对分枝级水力结构参数的影响.通过测定油松不同分枝级的水力结构参数分别在720μmolmol-1 CO2和380μmolmol-1 CO2(大气现有CO2浓度)浓度下随着干旱胁迫的变化,得出不同分枝级的导水率(Kh)、比导率(Ks)和胡伯尔值(Hv)在2个CO2浓度下均随着干旱胁迫的增加而逐渐下降,叶比导率(Lsc)在720μmolmol-1CO2浓度下随着干旱胁迫的增加非线性变化(0级>2级>1级)不同于380μmolmol-1 CO2(0级>1级>2级).同期干旱胁迫条件下,720μmolmol-1CO2浓度下的Kh、Ks、Lsc 和Hv均大于380μmolmol-1 CO2且差异显著.根据整株苗木的水势将苗木的水分状况分为4个梯度,在正常水分(-0.45～-0.65MPa)、轻度干旱(-1.15～-0.75MPa)和中度干旱(-1.95～-1.35MPa)胁迫时,3个分枝级均在720μmolmol-1CO2条件下的Kh和Ks较380μmolmol-1 CO2增加,说明交互作用能提高导水能力,同时加快水分运输效率.在重度干旱(＜-2.80MPa)胁迫时Kh比380μmolmol-1 CO2增加,而Ks比380μmolmol-1 CO2减小,即交互作用提高了水分运输的安全性,却减少了有效性.     

阿拉善高原2种荒漠植物根系构型及生态适应性特征

根系构型决定了植物对资源的吸收方式,根系构型的变化是植物对环境的生态适应和有效生存策略。在阿拉善高原西南缘红砂（Reaumuria soongarica）-珍珠猪毛菜（Salsola passerina）混生群落采用传统挖掘法收集两种植物根系,基于量化的根系形态指标,利用几何拓扑学及分形理论分析了根系构型特征,探讨了该地区2种植物对干旱生境的生态适应策略。结果表明：红砂和珍珠猪毛菜根系均以水平分布占优,根系浅层化分布明显,混生的两种植物占据不同的生态位;2种荒漠植物均具有较大的比根长（SRL）和比表面积（SRA）,红砂SRL=21.3 cm/g,SRA=7.6 cm²/g,珍珠SRL=22.4 cm/g,SRA=6.5 cm²/g,有利于水分和养分的获取;红砂根系拓扑指数（TI）、修正拓扑参数（q_a和q_b）分别为0.86、0.52、0.49,珍珠猪毛菜对应参数分别为0.93、0.76、0.73,表明2种植物根系均趋向于鱼尾形分支结构;根系分形维数值（FD_红=1.488、FD_珍=1.422）较小,而分形丰度值（lgK_红=1.855、lgK_珍=1.774）较大,表明2种植物分支相对简单,但空间拓展能力强,有利于对营养空间的占有。上述特征可能是阿拉善西南缘红砂-珍珠猪毛菜群落2种荒漠植物植物对干旱贫瘠生境的重要生态适应策略。     

Structural principles for the propeller assembly of beta-sheets: the preference for seven-fold symmetry.

Twisted beta-sheets, packed face to face, may be arranged in circular formation like blades of a propeller or turbine. This beta-propeller fold has been found in three proteins: that in neuraminidase consists of six beta-sheets while those in methylamine dehydrogenase and galactose oxidase are composed of seven beta-sheets. A model for multisheet packing in the beta-propeller fold is proposed. This model gives both geometrical parameters of the beta-propellers composed of different numbers of sheets and patterns of residue packing at their sheet-to-sheet interfaces. All the known beta-propeller structures have been analyzed, and the observed geometries and residue packing are found to be in good agreement with those predicted by models. It is shown that unusual seven-fold symmetry is preferable to six- or eight-fold symmetry for propeller-like multi-sheet assembly. According to the model, a six-beta-sheet propeller has to have predominantly small residues in the beta-strands closed to its six-fold axis, but no strong sequence constraints are necessary for a seven-fold beta-propeller.