从生态学角度对生物入侵的思考

本文首先对生物入侵的相关概念和内涵进行了介绍,归纳总结了外来种转化为入侵种的过程和主要入侵类型,并从生态学角度对入侵种的入侵机制加以阐述,分析了与入侵物种自身和引入地生态环境相关的假说及入侵种对人类造成的危害。结合上海城市植被的研究,阐述了上海外来物种现状,在对传统预防、控制措施综述分析的基础上,提出了基于生物演替理论的生态防治法,并对外来物种的功过进行了深入探讨。     

应用最大似然法检测丙肝病毒包膜蛋白编码基因的适应性进化

非同义-同义置换速率比值(d_N/d_S)是藉蛋白质编码序列评价选择压力的一种重要测度, 而基于密码子置换模型的最大似然法业已成为检测承受正选择的氨基酸位点及适应性进化的统计分析工具. 本研究应用最大似然法分析了丙型肝炎病毒的包膜蛋白编码序列, 从全世界18个常见的基因型/亚型中, 发现了4个正选择/适应性位点. 由于这些氨基酸位点位于不同的免疫表位, 本研究结果具有潜在的生物医学价值, 同时表明最大似然法可以作为一种检测高分歧度病毒蛋白中适应性进化存在与否的有效手段.     

应用分子全息对多氯代二苯并呋喃的QSRR研究

基于分子全息技术, 研究了135种多氯代二苯并呋喃化合物(PCDFs)气相色谱保留指数(GC-RI)与分子全息结构之间的关系, 应用偏最小二乘(PLS)回归技术建立了分子全息定量结构-色谱保留(QSRR)模型. 交叉验证相关系数q²_LOO=0.998, 非交叉验证系数r² = 0.998. 随机选出100种PCDFs化合物作为训练集, 其余作为测试集, 来验证分子全息QSRR模型的预测能力和稳健性. 采用最佳模型的建模条件对测试集进行PLS分析, q²_LOO为0.997, r²为0.998. 用训练集数据所建立的QSRR模型预测测试集中PCDFs化合物的色谱保留指数, 结果表明基于训练集所建立的QSRR模型可以对测试集中PCDFs化合物的气相色谱保留指数进行很好的预测.     

鲤科鱼类的c-myc CDS及其系统发育关系

鲤科鱼类在东亚的物种多样, 分布广泛, 物种特征尺寸差异明显, 弄清其功能基因的系统演变, 对于理解物种分化和功能进化具有重要意义. 以具有重要生长调控作用的c-myc基因为标记, 通过PCR扩增、克隆和测序, 共获得41种鲤科鱼类和外类群c-myc基因全序列, 发现并分析了c-myc编码区的两个高变异区. 基于c-myc CDS序列, 分别采用最大简约法(MP)、最大似然法(ML)和Bayesian法重建了鲤科鱼类的系统发育关系. 3种方法所得系统发育关系较为相似. 当以亚口鱼科的胭脂鱼(Myxocyprinus asiaticus)、鳅科的泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)和平鳍鳅科的中华间吸鳅(Hemimyzon sinensis)作为外类群, 3种方法重建的系统分支图均以较高的节点支持率支持鲤科鱼类中雅罗鱼系和鲃系的划分, 雅罗鱼系包括雅罗鱼亚科(Leuciscinae)的东亚种类、鲴亚科(Xenocyprinae)、鲌亚科(Cultrinae)、 亚科(Danioninae)东亚土著种类, 亚科(Gobioninae)和鳑鲏亚科(Acheilognathinae). 鲃系包括裂腹鱼亚科(Schizothoracinae)、鲃亚科(Barbinae)、鲤亚科(Cyprininae)和野鲮亚科(Labeoninae). 斑马鱼(Danio rerio)、麦氏 (D. myersi)和三线波鱼(Rasbora trilineata)应从雅罗鱼系或鲃系中分出, 形成另外的一个系群. 亚科是一个多起源的复合类群, 其中一些种类归属存在较多问题, 对 亚科一些种类有必要重新划分. c-myc CDS翻译成蛋白质后, 逐个分析具有简约信息氨基酸变异发现氨基酸位点变异与鱼类特征尺寸之间无相关性. 同时分析并发现c-myc编码区内两个高变异区序列变异既不能体现物种分化关系, 也与物种特征尺寸无相关性. 本研究还发现每一类群位于分支图基部较为原始的种类一般鱼类物种尺寸较小, 可能是对原始生态和生存压力适应的结果.     

利用稳定氮和碳同位素分析渤海湾食物网主要生物种的营养层次

本研究利用稳定氮和碳同位素比值构建了渤海湾食物网主要生物种的营养层次. 其中, δ¹³C值范围为-25.38‰~-11.08‰, 并且在水生生物体内没有稳定的富集现象, 梭鱼的生活习性(洄游经济鱼种)和食性可能导致其δ¹³C值明显高于其他鱼种. δ¹⁵N值范围为4.08‰~13.98‰, 随营养层次升高有明显富集趋势, 富集因子为3.8‰. 利用δ¹⁵N建立了稳定同位素比值与营养层次的关系模型, 预测出浮游动植物、无脊椎生物、鱼类和海鸟的营养层次分别为1.46~2.10, 1.91~3.32, 2.55~4.23和2.98~4.28.     

稻属AA型物种叶绿体基因组的适应性进化

稻属AA型物种包含栽培稻和与其最近缘的野生稻物种,是稻属植物中一个重要的类群.为了探究稻属AA型物种叶绿体基因组的适应性进化,以AA型稻属物种中已经公布的6个叶绿体基因组为对象,利用PAML和Selecton对叶绿体基因进行适应性进化的分析.研究发现,4个基因(matK,ccsA,psbB和rpoC2)经历了正选择作用,并对基因的正选择位点进行了定位,初步分析了正选择位点的变异特点,探讨了正选择位点与蛋白质结构保守性的关系.本研究为深入了解稻属的叶绿体基因及其适应性进化提供了重要参考.     

湍流提升火焰条件矩封闭模拟

采用k-ε-g湍流模型、23步反应机理和径向平均条件矩封闭(Conditional Moment Closure)CMC技术, 模拟了氢气湍流提升火焰结构, 并探讨了火焰稳定机理. 作为针对湍流提升火焰进行耦合CMC模型的多维大涡模拟LES的第一步, 计算考虑了湍流对燃烧的作用, 数值格式采用高精度Padé格式, 推导并采用了基于特征波分析的多组分条件矩Navier-Stokes特征边界条件NSCBC, 本研究暂不考虑热释放对湍流的影响, 模拟集中于火焰提升区域. 与国际上公布的相关实验数据的比较表明, 模型精确地预测了提升高度、Favre径向平均温度和组分浓度. 研究结果表明, 径向平均CMC模型能够较好重构目前仍争议较大的提升火焰稳定机理.     

入侵生态学最新研究动态

生物入侵是生态学研究的热点问题.近年来,诸多研究在入侵机理及入侵后效等方面取得一系列进展.在全球变化背景下,外来生物凸显出形式更为多样的入侵过程并为入侵生态学带来新的挑战.本文紧扣生物入侵的发生机理、途径及其生态学后效等关键问题,从入侵机制、生物入侵对生态系统及人类健康的影响、全球变化下的入侵响应等方面介绍了入侵生态学近期取得的最新进展;指出在入侵生态学未来的研究中,生物入侵与人类健康、全球变化下的入侵态势、水域生态系统中的外来生物入侵等问题将会引起更大重视.     

一种新的比较分子/虚拟受体相互作用分析法

将虚拟受体的概念与比较分子场法有机结合起来, 得到了一种新颖的3D-QSAR研究方法: 比较分子/虚拟受体相互作用分析法(CoMPIA). 该方法通过定义受体原子探针并利用遗传算法优化探针在药物分子周围的最佳分布情况来找寻模型最优解和虚拟受体模式, 从而有效提高了建模的质量和结果的可解释性. 使用CoMPIA对31个经典甾体化合物进行了系统的QSAR研究, 所得模型拟合复相关系数R²、交叉检验Q2以及对测试集预测结果的均方根误差RMSEP分别为0.940, 0.868和0.502, 该结果优于多数文献报道.     

影响有机污染物在空气颗粒物与空气之间分配行为的分子间作用力

有机污染物在空气颗粒物与空气之间的分配系数(K_p)对于描述其在大气中的行为具有重要意义, 是进行生态风险评价的基础数据. 基于18种正构烷烃、21种多氯联苯、16种二英类化合物和13种多环芳烃的K_p值, 采用理论分子结构描述符和偏最小二乘(PLS)回归, 建立了K_p的多参数线性自由能关系(LFER)模型. 该模型具有较好的稳健性和预测能力, 可用于结构类似化合物K_p值的预测, 并有利于对分配机理的解释. 结果表明, 色散力是影响有机化合物在空气和颗粒物相间分配的主要因素, 电荷转移作用和分子位阻大小对K_p值也有一定影响. 同时, 对不同种类化合物分别建模, 结果表明, 影响几类化合物分配的机理相似, 偶极-偶极、偶极-诱导偶极作用对正构烷烃、PCBs和PCDD/Fs 的K_P值有微弱的贡献.     

物种间不确定性相互关系分析: 一种基于非参数估计的变系数模型

物种间相互作用的研究通常假定物种间相互作用具有某种固定的模式, 因此线性或者非线性参数回归模型(如指数分布或者logistic 模型)被广泛用来描述物种间的相互作用.然而, 这些模型假定了相互作用关系物种之间具有特定响应函数, 而这个假设可能并不适用于真正的生物群落, 如物种间相互作用关系随不同环境变化的混沌系统. 为了用一个更精确的方法来描述这种关系, 我们以榕树-榕小蜂为模式系统, 建立了一个变系数分析模型进行物种间相互关系的分析. 在这个模型中, 用非参数估计方法分析物种间相关系数如何随其他变量(函数)的变化而变化. 当其他因素对相关系数的影响效应可以用一个指定的参数模型来描述时, 新方法就会转化为传统的参数相关分析. 对于经验数据的分析, 新方法更具有普遍性和灵活性, 其与传统方法不同之处在于我们可以研究物种间的相互作用是否会随着某些因素变化而变化, 或者找出维持或改变物种间的相互作用其他关联因素. 这种方法在理论研究和应用研究(如流行病学和群落管理)领域都有着重要的应用价值.     

汉语词组网的组织结构与无标度特性

定义了汉语词组的随机文本模型(Monkey模型), 揭示了真实汉语词组网具有无标度特性, 指出了节点的平均度与总节点数的比值()基本上是个常量. 通过模拟词组网络的演化, 发现了按字频选择汉字是导致词组网幂律度分布的重要原因. 适当地调节汉字的选择概率可以使汉语的Monkey语言表现出与自然语言类似的统计特性, 大k时涌现幂律度分布, 且幂指数大约是6. 对比Monkey语言和真实汉语得出, 人类能更好地运用汉字资源并以简洁的方式表达意图, 从而证明了汉语词组网的组织结构服从自然界普遍存在的最小代价原则.     

取样面积对森林木本植物空间分布格局分析的影响

通过物种的空间分布格局推断潜在的生态学过程或影响机制,是生态学研究的主要内容之一.然而,许多研究发现,即使同一物种,其空间分布格局也可能存在很大差异,其原因除各研究所采用的方法不同外,研究尺度(取样面积)的不同可能也是差异的主要原因.本研究基于长白山25 hm2温带阔叶红松林样地胸径?1 cm木本植物数据,使用相对邻近密度?函数,探讨不同取样面积对样地内木本植物空间分布格局分析结果的影响.结果发现:(1)在取样面积较小时(1 hm2),大多数物种呈随机分布,随着取样面积的增加,呈聚集分布的物种所占的比例逐渐增加;(2)大部分物种的聚集程度随取样面积的增加而增加,但各物种的聚集程度存在显著差异;(3)在取样面积较大时(?1 hm2),物种的聚集程度随物种多度的增加而降低,但在取样面积较小时(1 hm2),物种聚集程度与多度的关系则不明显.该研究结果进一步加深了我们对物种空间分布格局的认识,进而有利于更好地理解其潜在生态学过程或影响机理.     

果蝇近缘物种间性腺特异ncRNA表达图谱存在显著差异

以果蝇为材料, 检测ncRNA在物种间表达的保守性. 选取在黑腹果蝇(D. melanogaster)研究中获得的12个性腺特异表达的ncRNA基因, 用RT-PCR技术分别对黑腹果蝇及其近缘物种D. simulans, D. yakuba, D. pseudoobscura和D. virilis的头部、精巢和卵巢进行了ncRNA转录信号的检测. 结果显示, 在果蝇中, ncRNA的表达与否及表达强度(表达图谱)在种间有显著差异, 并体现出组织特异性的明显变 动, 表明ncRNA的表达在近缘物种间的保守性很低.     

一个可能的植物入侵机制: 入侵种通过改变入侵地土壤微生物群落影响本地种的生长

测定了紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)重度入侵地土壤(对照于轻度入侵地土壤)的pH, 有机质, N, P, K养分状况和细菌群落特征(Biolog EcoPlate^TM)的变化; 并通过紫茎泽兰的水浸提液处理土壤, 检测了紫茎泽兰对土壤细菌群落作用; 然后通过盆栽实验研究了土壤性质的改变对外来植物紫茎泽兰入侵过程的意义. 土壤性质分析结果表明, 2个样地间的土壤pH, 有机质, 全N, 全P和全K差异较小, 而重度入侵地土壤的NH₄⁺-N, NO₃^--N和有效性P, K比轻度入侵地显著地提高, 2个样地间的土壤细菌群落结构存在明显的差异; 紫茎泽兰水浸提液处理的轻度入侵地土壤在细菌功能群结构上与原土壤存在较大差异, 而与重度入侵地土壤具有很高的相似性. 盆栽实验结果表明, 当生长于重度入侵地土壤时, 紫茎泽兰和三叶鬼针草的生长不受影响, 但本地植物生长受到明显的抑制, 在用活性炭除去土壤中可能残留的紫茎泽兰化感物质后, 仍然表现出相同的规律. 在以上结果中, 土壤养分状况的差异无法解释生长于二种土壤上的本地植物生长的差异, 而土壤细菌群落特征在样地间的变化与本地植物的生长表现出明显的相关性, 暗示着改变土壤细菌群落可能是紫茎泽兰入侵过程的一个重要组成部分. 土壤微生物群落可能在外来植物与本地植物的关系中起到了重要的“桥梁”的作用, 外来植物可以通过改变重度入侵地土壤微生物群落结构阻碍本地植物的生长和更新.     

基于GIS的人口统计数据的空间化探讨

人口信息的空间化是当前地理科学和社会科学共同的热点问题。土地利用信息数据包含了影响人口分布的大量信息。利用SPSS数学统计软件的分析和数学建模功能及ArcGIS的强大空间分析功能,通过建立土地利用类型对人口分布的影响因子库,实现了人口统计数据的空间化。     

基于自组织逾渗的金融市场模型

基于逾渗理论和Cont-Bouchaud模型, 从投资群体结构的自组织动态演化的角度出发, 建立了金融市场微观模型. 该模型能够生成与真实股价相似的时间序列. 模型生成的收益率分布中心符合具有尖峰胖尾特征的Lévy分布, 与实证研究相符. 收益率分布的中心峰值即零回复概率与取样时间间隔之间存在幂律关系, 幂指数为−0.61, 与恒生指数实际情况相近.     

中国金丝猴物种瘦素基因(Leptin)分子进化研究

灵长目疣猴亚科金丝猴属(Rhinopithecus)包括4个种, 即滇金丝猴(R. bieti)、黔金丝猴(R. brelichi)、川金丝猴(R. roxellana)和越南金丝猴(R. avunculus). 除越南金丝猴外, 其他3个种都分布于中国地区6大主要山脉的高海拔地区(>2000 m), 是目前已知栖息地海拔分布最高的非人类灵长类动物. 与其他疣猴亚科相比, 中国金丝猴物种有更好的适应于高海拔地区低温缺氧环境的能力, 是研究动物对极端环境适应性进化机制的绝佳模型. 然而, 迄今为止, 从分子水平上对它们或者其他非人类灵长类的高海拔适应研究却非常缺乏. 瘦蛋白(Leptin)是一类由脂肪细胞分泌的细胞因子类激素. 它可以通过增加能量的释放、基础代谢率和非颤拌性产热来增强动物适应寒冷环境的耐受能力, 在适应高海拔低温缺氧环境中的能量平衡方面起重要作用. 本研究测定并比较了滇金丝猴、川金丝猴和低海拔物种越南金丝猴以及其他疣猴亚科物种的Leptin基因序列, 探讨了Leptin基因在非人类灵长类高海拔适应性进化中的作用. 结果显示, 在7个所研究的疣猴亚科物种中, 序列之间没有发现氨基酸替换, 表明高海拔金丝猴和其他疣猴亚科物种相比, 在Leptin基因进化模式上一致. 与以前在高原鼠兔中发现Leptin基因存在适应性进化模式的结果不同, 本研究表明Leptin基因在同样高海拔生存的中国金丝猴物种中并没有起到同样重要的作用. 因此, 在鼠兔Leptin基因中所表现出来的适应性进化模式并不普遍存在于所有高海拔动物中, 至少在中国金丝猴物种中. 研究提示, 通过研究与能量代谢相关的其他核基因可能会为进一步揭示中国金丝猴属如何适应高海拔寒冷缺氧的极端环境分子机制提供重要信息.     

描述睡眠脑电多重分形特性的一种新参数

对于人脑如此复杂的系统, 传统的非线性动力学方法, 如关联维、李雅普诺夫指数、近似熵及去趋势波动分析等, 使用单一参数并不能充分描述脑电信号的复杂行为. 而多重分形理论使用奇异谱描述脑电信号的非线性动力学行为则能够得到更多的信息. 使用多重分形理论对睡眠脑电信号零点穿越间期序列进行研究, 提出了一种描述奇异谱不对称性的新的多重分形参数Δ_asα, 并与通常使用的多重分形参数Δα, 进行了比较. 单向方差分析的结果表明, 相对于Δα, 新提出的参数Δ_asα 给出了更好的睡眠状态区分, 尤其在清醒状态与睡眠状态及睡眠阶段3与睡眠阶段4的区分中, 优势更为显著.     

基于粉末X射线衍射的7-ADCA晶体结构解析

在0.01°/s, 步长0.01°的条件下对7-氨基-3-去乙酰氧基头孢烷酸(7-ADCA)粉末进行X射线扫描, 获得较高分辨率的衍射数据. 通过指标化计算确定其晶体结构所属晶系及空间群, 再运用Monte Carlo模拟退火得到三维晶体结构模型, 用Rietveld方法精修晶体结构和晶胞中各原子分数坐标. 结果表明, 该晶体属于单斜晶系, P2₁空间群, 晶胞参数为α=13.50 Å, β=6.01 Å, c=5.91 Å, α = γ = 90.00°, β = 101.96°, Z = 2, V = 469.10 ų.