陆地植被生态水文过程前沿进展:从植物叶片到流域

陆地植被生态水文过程是生态学、水文学和全球变化研究关注的前沿领域,更是生态水文学的关键理论基础之一.近年来围绕植被生态与水相互作用的研究范畴涵盖了从植物细胞到大陆尺度的几乎所有空间尺度,在不同尺度上分别在生态学和水文学各自视角取得了较大进展.但从生态水文学交叉学科角度,迫切需要整合生态学与水文学多尺度相关研究进展,系统性地归纳和总结跨尺度理论和方法进展,梳理理论前沿热点问题.为此,本文从近年来关于陆地植被生态水文过程与模拟研究进展中,系统提炼和总结了以植物水分利用与调控机制、碳氮水耦合循环过程与模拟、水循环关键过程的生态作用、植被生态作用下的径流形成与变化、植被生态水循环变化对大气降水过程的反馈影响等为主要研究热点的理论前沿方向,系统总结了这五方面在不同尺度及跨尺度方面所取得的主要进展,特别关注了基于过程机理的定量模型方面的发展状态.基于这些前沿热点面临的挑战性难题,提出了未来需要重点关注的核心问题,包括探索植物水分利用与调控的多尺度关联机制、发展基于过程机制的碳氮水耦合循环精准模拟方法、径流形成与动态变化的生态因素甄别与定量刻画等.对深入理解生态水文学国际前沿发展趋势,引导我国生态水文学学科的发展方向等有参考意义.     

从群体到个体脑功能网络的分割及应用

脑成像研究显示,人的心理过程和认知行为是复杂多样的.认知功能定位并不局限于某一特定脑区,而是与脑功能网络密切关联.近些年,基于图论的分析方法推动了对脑功能网络的认识.功能磁共振最新研究发现,脑功能网络具有较大的个体差异性;它主要表现在不同功能网络分布空间和连接程度上的差异.因此,在个体水平上进行功能网络的分割和定位十分必要.相对于任务态,静息态功能磁共振具有实施方便、结果稳定性高等优点,是比较常见的功能网络的构建基础.本文着重介绍了不同的基于静息态数据进行的功能网络分割方法,主要包括聚类分析方法以及独立成分分析方法.在此基础上,又进一步阐释了个体功能网络分割方法以及研究进展.随后,从进化论的角度,本文认为脑功能网络在个体间存在差异的原因主要是由于人脑不同区域演变的不同程度以及高级认知需要导致的.最后,介绍了利用个体间脑功能网络差异的临床应用,以及对未来认知神经研究的展望.     

植物重力感受:从淀粉体沉降到蛋白极性再定位

<正>1880年Charles Darwin在The Power of Movement in Plants一书中曾详细记载对植物向性生长的观察结果,包括向重性、向光性、向水性等^[1].重力是地球表面无时无刻不存在的一种环境因子,植物向重性生长是经过长期适应重力环境并演化形成的植物生长和发育特性.植物地上器官,     

宇宙学:从Robertson到今天

把罗伯特近(Howard Percy Robertson)对宇宙学的杰出贡献提给这次纪念讲演,对我来说是一个巨大荣誉,这感受,通过阅读罗伯特逊过去的优秀作品目录而进一步增强了。要评价罗伯特逊的工作,就必须了解其背景。爱因斯坦创立了广义相对论,它是现代的引力理论。在这理论中,引力和宇宙学都被几何化了。爱因斯坦本人想象了一个空间上封闭的、时间上独立的宇宙。弗里德曼(Alexander Friemann)找到了——或者说猜到了——爱因斯坦方程的一个非静止的宇宙解。哈勃(Edwin P.Hubble)关于遥远星系红移的发现,进一步证实了这样的观念,即宇宙通过其膨胀而进化。     

前列腺素:从实验室到临床

这里,我要讲一讲,在瑞典早期前列腺素研究背景及我参加的临床研究的近期发展。 1945年,我参加卡洛林斯卡学院生理学学会会议时,主持签发会议录的冯·欧拉(Von Euler)博士问我,对研究山羊精囊腺中的少量脂质提取物是否感兴趣。我同意了,从此开始了前列腺素的研究。     

西格尔:从1921到1981

世界上有多少人知道表彰数学家一生成就的最高奖是沃尔夫数学奖?世界上又有多少人知道首届沃尔夫数学奖获得者之一是西格尔?     

木乃伊:从天然到人工

木乃伊本是天然形成,为什么后来变成了人工制作? 在埃及开罗博物馆,人们能看到这样一个场景:一只狗躲在墙后的三角形阴影中,好像刚刚逃离埃及的烈日,正靠在墙上恹恹而睡.仔细打量后才发现,这实际上是一具干尸:这只狗在3000年前就已经死了,但它的头毛、皮肤保存得如此完好,一眼望去,仿佛它还活着,正在那里打盹儿.在埃及干燥的沙漠气候下,尸体埋在沙中,就有可能形成这种天然木乃伊.     

人类:从傲慢到谦恭

20世纪60年代,美国生物学家蕾切尔·卡森以一本振聋发聩的小册子<寂静的春天>,开创了环境保护的新时代.她写道:"它们(杀虫剂)使得鸟儿的歌唱和鱼儿在河水里的欢跃静息下来,使树叶披上一层致命的薄膜,并长期滞留在土壤里--造成这一切的(人类活动的)本来目的,可能仅仅是为了少数杂草和昆虫."     

细胞壁:决定植物细胞命运的信使

以前认为植物细胞壁是些没有作用的空盒子,现在揭示出：它在植物发育过程中是决定细胞命运的有力信号机。自从17世纪英国科学家罗伯特·胡克（RobertHoorke）用早期的显微镜对植物进行了研究之后,就了解到植物细胞被僵硬的壁所包被。今天,任何一本生物学教科书的专业词汇,叙述细胞壁的经典的狭义作用时,都把它们描写成一种被动地包装着有活性的细胞生命物质的纤维素盒子。新的研究表明,细胞壁承担着决定植物细胞命运的活性作用。壁是一条长廊,包含有碳水化合物和蛋白质——但其本性仍然是个巨大的秘密——能和细胞内部及外部的其它…     

从“氧气”到“氧”:从实物到概念

从科学史的视角来探究科学的发生发展,不仅可以一窥科学历程的全貌,还可以对科学概念的演进、科学理论的兴衰、科学思想的进步、科学方法的完善以及科学文化的传播作深入细致的考察。吴以义先生在海外学习研究科学史数十年,深谙其旨趣。他的工作主要集中在科学革命时代以及中国文化与西洋文化比较交流等方面,著有《从哥白尼到牛顿:日心学说的确立》《海客述奇:中国人眼中的维多利亚科学》等多本专著,立意、文笔俱佳。本刊酝酿多年的"科学史专栏"终于启动,给大家带来了吴先生探讨"氧化"概念的开篇之作。本栏目会向更多科学史家约稿,读者们可以在历史的语境下更加立体地理解科学,欣赏科学。     

太空作物:从梦想到现实

在南太平洋海底俄罗斯“和平号”轨道站的残骸中 ,有一个保加利亚建造的微型温室———太空小麦首次在那里培育成功。温室计划负责人塔尼亚·伊万诺娃认为 :“我们在历史上树起了一个里程碑 ,第一次证实了一种有机物在失重情况下可按正常生命周期发育生长。”伊万诺娃说 ,这 50 8颗第一批太空小麦种子于1999年初收获于“和平号”轨道站。这些麦种再次播种 ,并在当年收获了第二茬 ,产量是第一茬的 2倍。然而 ,设在加州的美国航空航天局艾姆斯研究中心的生态学家杰伊·斯基尔斯说 ,由于太空没有引力 ,这对作物的生根造成了影响 ,不同的光照条…     

关于植物发育生理的研究工作——记中国科学院召开的植物发育生理座谈会

新中国成立以来,随着米丘林生物科学的发展,在全国许多有关科学研究机构、高等学校以及个别米丘林生物科学爱好者方面,广泛地进行了植物发育生理的试验研究。为了肯定过去试验     

认知微生物:从对手到伙伴

正微生物是地球上生物多样性最为丰富的生物,包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、显微藻类等在内的一大类生物群体。它们是这个星球最早的居民,根据存在环境的不同分为土壤微生物、空间微生物、空气微生物、肠道微生物、海洋微生物等。它们个体微小,但在维持生物圈和为人类提供众多未开发的资源方面发挥着重要的作用。     

异种器官移植:从过去到未来

<正>科学家研究人兽嵌合胚胎的一个主要目的是异种器官移植,即将动物的组织器官移植到人类病患身上,挽救生命。当然,这种移植了动物组织器官的人类也属于嵌合体。其实,异种移植并不是最近才出现的新鲜事物,其历史可追溯到300多年前。这其中曾充斥过勇敢与狂热、欺骗与无知,最后才渐渐走上了科学的正途。     

王大珩:从光学家到战略科学家

身为“两院”院士的王大珩,堪称中国现代光学及光学工程的主要学术奠基人、开拓者和组织领导者。他的卓越工作,极大地推动了中国光学研究及光学仪器制造,特别是国防光学工程事业的发展,促成了中国光学研究事业从无到有、从弱到强的历史性跨越。晚年的王大珩,更以推动制定高科技“863计划”的参与者、国产大飞机项目的倡导者身份而为人们所熟悉和敬仰。他还是23位“两弹一星功勋奖章”获得者之一。他的一生,见证了中国科学事业从探索、起步到走上高速发展道路的艰难而又辉煌的历程。     

蒙特卡罗:从赌城到原子能科学

<正>蒙特卡罗(Monte Carlo)是世界著名的赌城,是摩纳哥的标志。起初,蒙特卡罗方法即赌博方法,后来发展成今天非常强大的数学计算方法,可以求解复杂的科学问题。蒙特卡罗方法系统性的研究开始于1944年前后。当时由于研制原子弹,需要研究中子在裂变物质中的运动规律,提出了一些不易用常规数学方法求解的问题。冯·诺依曼、乌拉姆和费米等科学家发展了这个用于直接模拟的蒙特卡罗方法,解决了这些当时不易解决的难题。如今蒙特卡罗方法在原子能科学技术中有着重要的应用。     

从设想到成功:LIGO的漫漫长路

正建立激光干涉引力波天文台(LIGO)经历了一个漫长的故事。1972年,麻省理工学院的物理学家雷纳·韦斯(Rainer Weiss)提出:可用他称为干涉仪的设备来探测时空中的涟漪。但是,直到2002年,位于路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德的巨大干涉仪才检测和获取数据。在经过了一项2.05亿美元的五年升级计划之后,2015年9月14日检测到了引力波信号。韦斯说,在加州理工学院理论物理学家基普·索     

物理学:从经典到现代的演变之路

物理学是建立在大量实验事实的基础上的.实验的特色在于精密而定量的测量,且多半在可控制和可重复的条件下进行.只有在取得大量经验规律后,才能建立融会贯通的物理体系(一般均采用数学形式表达),并要求针对特定问题推出具体预言,再通过进一步实验加以甄别,即证实或证伪.当然,随着研究范围的扩大、研究程度的深化和测量精度的提高,又会发现有些现象与原有理论相悖,导致对原有理论的修正,在某些情况下甚至推翻原有理论,建立新理论.近来由于计算技术的飞速发展,介乎实验和理论推导之间的计算模拟也发挥了愈来愈重要的作用.     

运动仿生的前沿:从感知到运动

正运动仿生是动物行为学和机器人学交叉的新领域,是仿生科学与工程的重要分支,其内涵包括揭示动物运动的机构结构、感知控制和行为规律,指导仿生机器人的设计.运动是动物的基本行为属性,也是仿生智能机器人等人造系统的重要特征之一.运动是动物对外部环境和内部状态变化的一种行为反应,该行为涉及到动物的环境感知、信息整合、运动指令产生、肌群驱动、关节运动、肢体与外界的相