基于GIS的“树流感”在中国潜在适生区预测

"树流感"的学名是栎树猝死病,该病自1996年在美国加利福尼亚州首次暴发以来,已造成了欧洲及北美大量林木的死亡.引起"树流感"的病菌栎树猝死病菌(Phytophthora ramorum)具有传播速度快、传播方式多、寄主种类繁多、症状表现缓慢、隔离与防控非常困难等特点,因此急需提前预测该病在我国的潜在适生区从而及时采取措施预防该病的传入与扩散.本文选取影响病菌繁殖与传播的4个气象因子(累年月均最高温、累年月均最低温、累年月均降水量、累年月均相对湿度),基于AHP-模糊综合评价方法和气候相似性分析方法,预测"树流感"在我国的适生度,综合2种方法的适生度分布预测结果,并把该结果与"树流感"潜在寄主植物分布进行叠置分析,得到"树流感"在我国的潜在分布区.结果表明,2种方法综合比2种方法各自得到的潜在最适宜区域面积都有一定的减小;但不管哪种方法,得到"树流感"在中国的适生分布从西南往东北方向都是呈降低的趋势,在靠近沿海纬度较低的区域,适生度明显较高.最终得到"树流感"潜在最适宜区域包括福建、江西、湖南,以及浙江、安徽、湖北、贵州、广西、广东和台湾的部分区域.本文的研究将对提高政府和民众对外来有害生物危害的认识,保障我国森林资源和生态环境、维护经济利益,具有重要的理论意义和实际价值.     

基于小世界网络的多智能体及传染病时空传播模拟

提出建立一种新的基于小世界网络的多智能体传染病时空传播模型, 模型中多智能体系统用于反映个体间的时空动态相互作用, 而小世界网络用来表示多智能体之间的社会关系. 模型主要由智能体属性定义、移动规则、邻域、社会关系网络的构建以及智能体状态转换规则几部分所组成. 其中, 智能体社会关系网络的构建以及状态转换规则的确定是模型的核心. 与传统的传染病传播模拟模型相比, 该模型引入了个体对感染“记忆”的时间衰减效应、个体间的空间距离以及社会关系对感染的影响. 利用所提出的模型, 选取广州市为实验区, 在Swarm平台上模拟了流感的时空传播过程. 与传统的传染病系统动力学SEIR模型以及基于多智能体系统的传染病传播模型相比, 该模型的模拟结果与实际观测数据更为接近. 建立可用于真实地理环境的传染病时空传播模拟模型, 将有助于把握传染病的时空传播规律, 为相关部门控制传染病的蔓延提供科学的决策依据.     

基于元模型的高致病性禽流感传播风险研究

高致病性禽流感的爆发与环境影响因子及候鸟的迁徙有很强的相关性, 基于MODIS的NDVI产品数据, 提取了禽流感的一些主要环境影响因子, 利用逻辑斯谛回归的方法生成了高致病性禽流感爆发的风险图, 并利用贝叶斯最大熵模型分析了高致病性禽流感疫情的时空相关性. 结果表明, 水体和高速公路是影响HPAI爆发和传播的关键因子, 水禽候鸟是高致病性禽流感传播的主要传染源. 此外, 高致病性禽流感具有很高的时间和空间自相关性. 基于这些发现, 对2004年1月23日~2月17 日中国大陆地区高致病性禽流感的爆发风险进行了模拟, 构建了基于环境影响因素的高致病性禽流感预测模型.     

中国植被净生产力的比较研究

利用3个光能利用率模式(CASA, GLOPEM和GEOLUE)和2个生态过程机理模式(CEVSA和GEOPRO)以不同空间分辨率和不同输入参数对中国植被净生产力(Net Primary Production, NPP)进行时空模拟, 对5个模式模拟的中国的NPP进行了时间序列和空间格局的对比分析所得结论如下: CASA, GLOPEM及CEVSA 3个模式对中国NPP的月、季和年的时空模拟符合中国植被季节变化规律和季风气候下的中国植被的空间变化规律, 近20 a来中国NPP变化趋势以增长为主; 5个模式模拟的中国平均NPP季节的值为春季约为(0.571±0.2) Gt C左右, 夏季约为(1.573±0.4) Gt C左右, 秋季约为(0.6±0.2) Gt C左右, 冬季约为(0.12±0.1) GtC左右; 中国植被净生产力年值约为(2.864±1) Gt C/a; 5个模式较好地模拟了中国不同类型生态群落的生物量的季节特征和空间格局状况. 研究为中国利用造林、再造林、森林和农田管理等人为活动引起的碳增汇用于抵消中国承诺的温室气体减排指标的计算及碳收支平衡的研究提供参考, 为植被净生产力总量的国家本底的确定提供了依据.     

中国内地SARS输入输出流的疾病传播网络分析

关注传染病流行中个体在健康-受感染-发病-就诊-康复过程的时空变化模式以及区域之间的信息流与物质流的交互作用, 基于2002~2003年中国内地SARS流行病学调查数据, 选取SARS流行的3个典型个体空间位置信息: 工作单位或住址、发病地点以及报告单位, 定义SARS传播输入输出流, 并在此基础上构建了SARS输入流与输出流传播网络模型, 对SARS传播输入输出流的时空分布特征、节点特征参数的空间分布与时序变化以及网络结构特征等进行了全面系统的分析. 结果表明: (1) 北京和广东是输出病例和自传播病例最为严重的地区, 对于北京自传播病例的防控措施重点应是在SARS流行的后期; (2) 中国内地SARS传播网络具有明显的输出流聚集性质, 形成了以北京和广东为中心的两个输出聚集区域; (3) 广东是SARS传播扩散的起源中心与早期大部分区域感染病例的主要输入来源, 但没有对其周围形成显著辐射蔓延状况, 而北京直到流行中后期才与周围各区域产生输入输出的交互, 但却有显著空间辐射扩散能力; (4) 广东在整个SARS流行期具有大幅度的传播辐射范围, 而北京及其周围区域在流行中后期形成另一大幅度传播辐射范围, 尤其在后期河北等周围区域的辐射范围甚至略超北京; (5) 输入流网络辐射强度较低且辐射范围属中等水平, 而输出流网络辐射强度较高且辐射范围基本覆盖全国, 并且表现出逐渐增强的聚集性结构特征. 基于SARS传播输入输出流及其传播网络的分析有助于揭示SARS流行的潜在时空传播规律与整体时空演化特征, 为防控措施提供更有效的理论支持.     

飞向火星(二)

早在14年前,许多科学家试图通过分析采到的火星岩石、土壤等,来解开火星生命的秘密。他们通过火星取样,很可能找到活跃的有机体,或者正处在休眠状态。鉴于宇宙辐射都杀不死它们,破坏性可能更强。因此,美国的宇航局还认为,应该防止人类感染火星细菌,免得连抗生素也束手无策,一任病菌在森林、田野四处传播,造成人类像牛群一样成批死于“疯牛病”那种惨状。     

中国内地SARS输入输出流的疾病传播网络分析

关注传染病流行中个体在健康-受感染-发病-就诊-康复过程的时空变化模式以及区域之间的信息流与物质流的交互作用,基于2002~2003年中国内地SARS流行病学调查数据,选取SARS流行的3个典型个体空间位置信息:工作单位或住址、发病地点以及报告单位,定义SARS传播输入输出流,并在此基础上构建了SARS输入流与输出流传播网络模型,对SARS传播输入输出流的时空分布特征、节点特征参数的空间分布与时序变化以及网络结构特征等进行了全面系统的分析.结果表明:(1)北京和广东是输出病例和自传播病例最为严重的地区,对于北京自传播病例的防控措施重点应是在SARS流行的后期;(2)中国内地SARS传播网络具有明显的输出流聚集性质,形成了以北京和广东为中心的两个输出聚集区域;(3)广东是SARS传播扩散的起源中心与早期大部分区域感染病例的主要输入来源,但没有对其周围形成显著辐射蔓延状况,而北京直到流行中后期才与周围各区域产生输入输出的交互,但却有显著空间辐射扩散能力;(4)广东在整个SARS流行期具有大幅度的传播辐射范围,而北京及其周围区域在流行中后期形成另一大幅度传播辐射范围,尤其在后期河北等周围区域的辐射范围甚至略超北京;(5)输入流网络辐射强度较低且辐射范围属中等水平,而输出流网络辐射强度较高且辐射范围基本覆盖全国,并且表现出逐渐增强的聚集性结构特征.基于SARS传播输入输出流及其传播网络的分析有助于揭示SARS流行的潜在时空传播规律与整体时空演化特征,为防控措施提供更有效的理论支持.     

亚热带樟树和枫香林土壤呼吸动态特征

土壤呼吸是构成森林生态系统碳平衡的重要组成部分, 在全球碳平衡中扮演着十分重要的角色. 樟树(Cinnamo- mum camphora)是中国亚热带地区地带性植被常绿阔叶林的优势树种, 枫香(Liquidambar formosana)是次生演替早期的优势树种, 研究以这两种树种为主要组成的森林土壤呼吸有助于了解亚热带地区森林碳源汇时空分布格局及碳循环过程驱动因子. 本研究的目的是: (1) 比较樟树林和枫香林日、季动态特征; (2) 确定土壤温度和含水量对土壤呼吸日、季动态影响, 验证土壤呼吸与土壤温度和含水量之间的关系模型, 为模拟樟树和枫香林的土壤呼吸速率变化格局提供科学依据.     

基于DEM的中国东部南北样带森林、农田净初级生产力时空分布特征

利用1999年5月至2000年4月期间接收的NOAA AVHRR图像进行了植被指数NDVI分布图的计算; 讨论了其对全年NPP分布规律的贡献, 并据此分区计算出相应的NPP分布图; 又进一步将其与中国中原地区、华南地区森林、农田NPP野外实测样点数据相结合, 建立了遥感NPP分布估算的定量模型; 在此基础上, 将NPP与DEM进行了配适分析, 得到了中国东部南北样带的森林、农田三度或三向分布规律性直观的、 定量的和详细的时空分析结果. 作者认为, 以往对中国NPP分布的研究由于受到图像分辨率较低(8 km)或定性分布规律分析的影响, 所得出的结论与实况有比较大的出入. 而通过中国东部南北样带分析所得出的结论是“山地森林植被与平原区农业植被NPP值的高低在不同区域存在较大差异, 在华南地区前者高于后者; 黄淮海平原农业区比其周边低山带NPP值高; 而东北区NPP值由高至低的排列顺序为中高山森林带、平原和低山带”. 而且, 大多数农业区NPP值在25~35 t·hm^–2·a^–1地带性差异不明显等结论. 总之, 遥感时空三维模型所表达的地带性NPP平均分布状况, 展现出较高分辨率的定位、定量的三向地带性分布信息, 较详细地刻画了其特殊地段或极端NPP分布的特征, 并得到定量或半定量的形成机理分析结果的证明.     

SARS:启动全球科学家系统的按钮

今年3月初,美国的传染病专家们紧张关注着一种前所未闻的人类传染病在亚洲一些地区蔓延并传播到加拿大.这种疾病被称为SARS(severe acute respiratory syndrome),国内俗称非典型性肺炎.事实上,国内第一例SARS患者2002年11月出自广东佛山;第二、三例患者2002年12月出自广东河源.河源的患者一下子感染了8人,包括身边的医护人员和家属;连开救护车的司机和在救护车上护送的医护人员也病倒了.此时中国广州胸科研究所的钟南山院士已经感觉到,无论从临床症状还是从传染能力方面看,这种病都不像是一般的疾病,它的传染性和致命性都很强.2003年1月21日,以钟南山为首的专家组起草了一份有关中山市不明原因肺炎的调查报告,首次将这种病命名为"非典型性肺炎",即现在统称为SARS的疾病.自2003年1月下旬起,这种疾病就在广东蔓延开来,随后进入香港以及世界的部分其他地区;4月份又引发了北京市SARS疫情的爆发,并波及华北和全国14个省区市.对于全世界的专家来说,SARS的爆发提出了一个严峻的课题,因为人类对这种新型的致命传染病既无有效的诊断和治疗方法,更无预防疫苗.     

甲型H1N1 流感城镇间公路交通传播研究

2009 年甲型H1N1 流感通过公路交通在我国城镇间广泛传播并造成巨大损失, 掌握其传播规律对城市化建设和减轻疫情造成的损失具有重要意义. 本文以长沙市为研究区, 分析了甲型H1N1 流感沿公路交通传播的规律及风险因子, 构建了结合扩散速度和人群流动的疫情扩散模型, 模拟甲型H1N1 流感在长沙市城镇间的传播过程. 结果表明, 公路沿线及道路交叉区域发病率较其他区域高, 高速公路和县道分别在疫情快速发展期和顶峰期对疫病的传播扩散产生重要影响, 长途汽车站在城镇间疫病的传播过程中是重要的风险因子. 模型结合了疫情传播强度预测与流行区域预测, 较其他模型更完整地还原了疫病的时空传播过程.     

从战争中学习战争

2009年3月, 一种新的甲型H1N1流感自北美爆发并很快在全球传播. 目前, 感染人数已超过17000名, 世界卫生组织(WHO)宣布的警备级别也迅速上升到5级, 标志着人类与流感持续至少一个世纪的“军备竞赛”又进入了一个新的阶段. 就在6年前, 严重急性呼吸综合征(SARS)从我国爆发. 突如其来的、不知病因的流行病使处于医疗卫生预防和医学科学研究体系均准备不足状态下的我国医务工作者、科学工作者、政府官员乃至普通民众都经历了一次前所未有的考验, 最终在举国抗击SARS的努力下还是打赢了这场“遭遇战”. 随后, 相关卫生预防体系有了极大的改善, 科研投入大幅度增加. 我国科学家陆续在国内外学术刊物上发表了一系列有关SARS冠状病毒分析的论文, 标志着我国的病毒学及流行病学研究真正进入了后基因组时代.     

猝死之谜

查阅新闻,几乎每天都有人不明不白地猝死.2011年7月12日以来,我国台湾南投县信义乡有5人相继离奇猝死,迄今死因不明,引发当地老百姓的恐慌.6月25日,23岁的富士康深圳观澜厂区工人陈龙在宿舍洗澡时猝死,家属与厂方对死者的死因有分歧而协商赔偿无果,陈龙家属在富士康厂区前打横幅讨要说法.有些猝死案例的过程和结果都很清楚,分辨责任非常方便.但是,不少猝死案件迷雾重重,要弄清楚这些案例,则需要先进的医学技术和最新的科学理论.     

新冠病毒谱系或在蝙蝠中已传播几十年

<正>一项最新病毒学研究显示,新冠病毒或在40年至70年前从与之关系最紧密的蝙蝠病毒中分化出来,其意味着产生新冠病毒的病毒谱系,可能已经在蝙蝠中传播几十年了。蝙蝠病毒Ra TG13被鉴定为与新冠病毒关系最密切,同时提示新冠病毒爆发可能源于蝙蝠。但是,研究人员也在穿山甲体内发现了相似的冠状病毒,有观点认为,穿山甲可能是中间宿主。     

仅需一针，修复心脏功能

<正>近日,美国科学家展示了一种使用mR NA制剂重新编程T细胞以攻击心脏中成纤维细胞的新方法。研究人员在模拟心力衰竭的小鼠体内注射mR NA制剂,成功地重新编程了大量小鼠T细胞,使动物心脏纤维化显著减少,并恢复了大部分正常的心脏功能。     

一个迫近的危险的信号--大批候鸟死于H5N1亚型高致病性禽流感

自2003年以来,包括泰国、越南和中国在内的10个亚洲国家都相继或同时爆发了H5N1亚型高致病性禽流感.在这一次禽流感爆发中,不仅鸡、鸭、鹅受到了感染,一些哺乳动物如云豹、老虎和猫也难逃一劫,更值得注意的是,这一亚型禽流感还可感染人类,并至少造成60人死亡,引起了世人的广泛关注.     

LUCC时空过程研究的方法进展

历经过去十多年的发展, LUCC时空过程研究的方法渐成体系, 并不断完善. LUCC时空过程研究方法体系是以地理学为理论依据, 以遥感和地理信息系统为技术依托, 适应全球变化与人类可持续发展研究的科学需求而形成的学科领域. 它涵盖LUCC时空过程探测、驱动机理分析、过程刻画与模拟及宏观生态效应评价等多个方面, 促进了地理学、地球信息科学、宏观生态学的跨学科交叉, 并推动了LUCC时空过程研究的不断深入. 国内外的研究表明, LUCC遥感动态信息提取与分析技术的发展和LUCC时空过程模拟手段的创新, 促进了LUCC时空过程研究方法体系的发展, 并推动LUCC时空过程研究的日臻深入. 综合利用遥感动态信息探测与分析技术, 建立多源时空数据平台, 实现海量数据的存储与集成, 是支撑LUCC时空过程研究方法体系的重要能力建设之一. LUCC时空过程研究方法体系将为区域乃至全球尺度LUCC研究提供综合技术手段, 并最终成为LUCC时空过程研究的重要方法论.     

中国潜在湿地分布的模拟

潜在湿地分布的空间信息对于提高湿地制图精度、理解湿地空间分布的变化规律以及制定湿地恢复政策等都具有重要意义.地形特征对湿地的分布具有决定作用,通过采用滤波方法识别真实洼地,并结合气候降水和蒸发资料,提高了地形特征(气候地形指数)的模拟精度;基于气候地形指数的空间分布特征及其与潜在湿地分布的时空关系,采用众数统计方法,模拟中国潜在湿地分布.该方法不仅具有一定的物理基础,而且避免了复杂分布式参数的获取和模型的数值求解,更适用于大尺度湿地分布研究.基于多年的气象数据资料的模拟结果表明:中国潜在湿地约为58.18×104 km2,其中沼泽湿地面积约为32.50×104 km2,水体面积约为25.68×104km2,主要分布在西北部的青藏、新疆地区,东北部内蒙、黑龙江和吉林地区,以及华北平原和长江流域.与已有湿地模拟结果对比表明:模拟结果在空间分辨率(90 m)和精度方面都有所提高;与全国湿地调查结果在空间分布格局上具有较高的一致性.该结果为进一步提高湿地遥感制图精度、制定湿地恢复策略等提供了重要的支撑.     

毒朊：感染的一种新的生物学原理——1997年度诺贝尔生理／医学奖评析

1997年度的诺贝尔生理/医学奖,已由瑞典卡罗林医学研究院向全世界宣布,授予美国生物学家斯坦利·普鲁辛纳(S.B.Prusiner)教授,以表彰他在退行性脑病的蛋白颗粒(毒朊)研究方面的贡献.普鲁辛纳开创性地发现了一种全新的致病因子类型,并阐明了其作用模型的原理.他发现克罗伊茨费尔特-雅各布病和羊瘙痒病均可通过一种感染因子传染,但感染因子中没有找到像细菌、病毒等其他类型病原体具有的遗传物质(DNA或RNA),随后提出了单一蛋白质可能是感染因子,并将这一蛋白质命名为毒朊(prion),意为蛋白源性感染颗粒.为了解释包括人在内的所有哺乳动物正常细胞都存在其编码基因,研究者假设毒朊存在有两种构型,空间变构是其致病的机制.分析总结人类家族性疾病,认为致病性毒朊可以通过常染色体显性遗传,且具有感染性特征.蛋白质变构致病假说的提出并不断得到实验的验证,使经典认为相对独立的遗传性和传染性得到了有机的统一.这一开拓性工作使人们首次意识到除了细菌、病毒、真菌和寄生虫外,变异蛋白质亦可传播疾病;同时为现代医学了解和掌握与痴呆有关的其他疾病(例如阿尔茨海默氏病)的生物学机制提供了基础,并为今后的药物开发和新的治疗方法的研究奠定了基石.本文将介绍蛋白质致病因子—毒朊的发现研究过程.值得提到的是     

NA随机变量的两个极限定理

NA(negetively associated)随机变量在可靠性理论及多元分析中有广泛应用,近来,对此类随机变量极限定理的研究已引起很多学者的关注.定义1称随机变量X_1,…,X_n(n≥2)为NA的,如果对于{1,…,n}的任何两个不相交的非空子集T_1和T_2,都有Cov(f_1(X_i,i∈T_1),f_2(X_j,j∈T_2))≤0,其中f_1和f_2是任何两个使上述协方差存在的对每个变元均非降(或均非升)的函数.称随机变量列{X_i,i∈N}是NA的,如果对任何自然数n≥2,X_1,…,X_n.都是NA的.近来的研究表明,NA序列有许多与独立序列极为类似的极限性质,这为NA序列在应用上提供了有力的理论依据.近来,我们证明了引理1 设{X_j,j∈N}为零均值的NA序列,且对某个p≥2,.记则存在仅与p有关的常数K_p>0,使对任何自然数a和n有,本文就用引理1建立了下面的极限定理.