“面子”的起源：最早的“嘴脸”

正我们有"面子",在演化上拜谁所赐?中国古生物学家朱敏研究员带领的跨国研究团队,2013年9月25日在《自然》杂志上报道了来自云南曲靖4.19亿年前的志留纪盾皮鱼类——初始全颌鱼(Entelognathus primordialis),揭开了"面子"起源的面纱[1]。颌骨是构成面部骨骼的主体,长着上下颌骨的脊椎动物称为有颌类,种类数占现生脊椎动物的99.7%。从骨骼结构上来说,有颌类似乎就应该是有"嘴脸"或"面子"的动物。探寻我们"面子"的起源之谜,自然要     

极端干旱荒漠的“荒漠化”

本文所研究的极端干旱荒漠(简称极干荒漠)的“荒漠化”是指, 由于全球变化和人类活动在内的种种因素造成的极端干旱荒漠的土地退化. 极干荒漠占中国干旱区总面积的36.9%左右, 包括部分沙漠、戈壁、高寒荒漠、盐渍化土地、“吐加依”和劣地等类型, 其中约50%左右的土地有一定的生产力, 而且往往是荒漠地区的生物地球化学循环系统的终端, 不仅有重要的科学研究价值和新发现的巨大潜势, 并且是国民经济发展的新前沿阵地, 在能源、矿产、水资源、生态、生物多样性、旅游和特色农业等方面具有重大意义. 在当今人口越来越多、耕地越来越少的全球化的世界, 面对这些大面积还具有生产潜力的“边缘”土地, 需要重新认识和评价. 由于极干荒漠地区自然条件十分严酷, 沙尘暴肆虐,土地退化极为严重, 面临全球变化和愈来愈严重的人类干扰的挑战, 发生了一系列生态和环境的重大事件. 如荒漠盆地生物地理结构与格局和生物地球化学循环过程遭到极大的改变和破坏; 荒漠中有价值的野生动植物种质资源和珍贵基因的丧失; 荒漠自然历史和文化遗产的破坏和丧失等. 极干荒漠的荒漠化的客观存在, 是对国民经济发展和人民生活的灾难, 在当前我国国民经济强大实力和需求下, 充分发挥科学的作用, 打造出由土地-水-荒漠化防治的高端技术, 建立极干荒漠的荒漠化新概念及其治理与保育的时机已成熟. 本文根据多年考查实验, 提出极干荒漠的荒漠化分类、特征、保育和重建技术措施等.     

台风“麦莎”对电离层TEC的影响

利用50余个GPS台站的观测资料, 研究了台风“麦莎”对电离层TEC的影响. 分析表明, 台风在登陆前已经影响到电离层, TEC出现增大趋势, 在登陆前一天台风及其周边区域的TEC与月中值的差值可超出5 TECU左右; 随着台风的登陆, 这种影响开始减弱, TEC的增大量和增大区域均减小; 台风登陆一天之后, TEC达到最小值, 并小于月中值. 通过将台风路径与离台风较远的3条参考路径上TEC的变化进行比较, 发现台风对TEC的影响完全可以分辨, 也与文献记载的台风期间foF2的变化一致.     

评“矩阵的半张量积: 一个便捷的新工具”

“矩阵论”(或者说“线性代数”)与“微积分”被认为是自然科学研究中两个最基本的数学工具. 与微积分相比, 矩阵方法的历史远为悠久. 成书于两千年前的《九章算术》就把线性方程组系数排成方阵进行求解, 中文中“方程”之名就是从这里产生的. 而近代矩阵论的形成, 则主要是19 世纪的一些数学家的工作,包括: Gauss(高斯)、Cayley(凯莱)、Sylvester(谢尔沃斯特)等. 今天, 几乎在自然科学的每一个领域的研究中, 都可以找到矩阵的影子.     

照亮地球深部的“明灯”——高温高压实验

地球是人类赖以生存和发展的家园,相对于其表层系统(大气圈、水圈、生物圈),人类对地球深部的认识仍然非常有限。地质学/地球化学方法通过研究地表出露的来自地球深部的岩石矿物和来自外太空宇宙的陨石等样品,来推测地球内部物质的性质。地球物理方法则利用地震波来探测地球内部的结构。半个多世纪以来兴起的高温高压技术,使得科学家能够在实验室中模拟地球内部的极端压力和温度环境,同时结合各种现代化分析测试手段,对岩石和矿物在极端高温高压条件下的性质状态进行原位研究,极大地促进了我们对地球内部的物质组成和结构的认识。因此,高温高压实验技术已经成为人类探索地球深部结构和物质组成的“明灯”。     

寒武纪的“蚯蚓”——鳃曳动物*

鳃曳动物在寒武纪曾经辉煌一时,但因躯体构型以及生活方式等诸多因素限制,其各大支系随后相继绝灭,唯有鳃曳形目一息尚存至今。研究表明鳃曳形目自寒武纪以来形态未发生较大变化,无论在宏观还是分子水平都属于活化石,这种进化保守性以及新近发现的寒武纪胚胎化石对于了解动物的变态发育起源至关重要。     

封面说明

"细胞壁"与"树"之间本来没有任何联系,但这里的"树"不是生物学概念,而是几何学概念.Steiner树或Steiner问题起源于费马.360多年前,费马提出命题:修建连接3个村庄的道路网,使其长度最短.将费马问题推广成最一般的形     

高粱psbA基因启动子“-35”元件的突变效应

应用化学合成的２０ｎｔ寡核苷酸引物,诱导高粱ｐｓｂＡ基因启动子“－３５”元件（ＴＩＧＡＣＡ）中的第１位Ｔ碱基和第３位Ｇ碱基发生突变,获得３个突变体ＡＴＴＡＣＡ,ＧＴＧＡＣＡ和ＡＴＧＡＣＡ,在菠菜叶绿体蛋白质提取物系统中,检测突变的及野生型的高粱ｐｓｂＡ基因启动子与蛋白质的结合能力。凝胶阻滞实验结果表明,野生型的具有很强的蛋白质结合条带,单碱基突变的ＡＴＧＡＣＡ和ＧＴＧＡＣＡ的蛋白质条带的强度明显下     

晚第四纪“吉兰泰-河套”古大湖的初步研究

通过野外考察、探坑剖面观测和遥感影像分析, 发现吉兰泰盐湖周围存在高湖面遗留的地貌、沉积和生物证据. 在海拔1060, 1050, 1044和1035 m共有4道古湖岸堤, 分别高出现代盐湖37, 27, 21和12 m. 在海拔1070~1080 m之间(高出现代盐湖47~57 m)存在古湖滨砂砾石沉积, 若干地点保存有古湖岸堤形态; 在乌兰布和沙漠腹地的贺日木西尼也发现1080 m高程及其以下的湖滨砂砾石和典型湖相沉积, 以及从海拔1050~1035 m, 长11 km的典型砂嘴. 河套黄河南岸黄河水文站砂场、什拉召砂场也发现古湖岸堤, 杭锦旗巴拉贡砂场发现发育在冲洪积砂砾石层上的湖滨砾石沉积. 沿狼山-阴山南麓若干剖面点发现湖岸侵蚀台地及湖滩岩和湖滨相沉积. 在黄河进入河套的乌海附近发现水下三角洲沉积, 黄河出口的托克托台地存在典型湖相沉积. 在湖滨沉积物中, 普遍保存有蓝蚬、萝卜螺和扁卷螺等水生软体动物壳体, 部分湖相细粒沉积物中也可见到介形虫壳体. 出露较好的湖相沉积剖面具有典型的进积型垂向层序, 较高湖岸堤普遍保存有湖滩岩. 这些证据说明, 曾存在一个覆盖吉兰泰和河套平原大部分地区的巨大古湖, 湖面海拔可达1080 m, 建议称作“吉兰泰-河套”古大湖. 光释光测年结果表明, 该古大湖存在于距今5~6万年前. 海拔1060~1035 m间的4道湖岸堤代表了5~6万年到全新世早期间的湖面波动, 而真正吉兰泰盐湖状态仅形成于距今5500年以来. “吉兰泰-河套”古大湖的发现, 对进一步深入研究河套地区晚第四纪黄河发育、乌兰布和-库布齐沙漠的形成演化以及区域气候变化和新构造运动都具有重要意义.     

黄鳝二价体的一种“类刷形染色体”现象

在部分粗线期分裂相中发现一种未曾见报道的二价染色体结构特征——“类刷形染色体”现象.具此特征的二价体上,可观察到一条沿纵向长轴分布的核状结构和许多在两侧分布的环状结构.本文对上述现象进行了分析和讨论.     

“城市干岛”对北京夏季高温闷热天气的影响

利用北京1940~2000 年的气候资料, 对北京夏季高温闷热天气的年代际变化进行了初步研究. 20 世纪40~70 年代, 北京夏季高温闷热天气日数逐年代减少; 70~90 年代, 高温闷热天气日数逐年代增多. 虽然上述年代高温闷热天气日数的变化趋势与气温的变化趋势一致, 但高温闷热天气日数在40 年代最多, 而不是在相对最热的90 年代(90 年代的平均气温比40 年代高1.0℃左右). 从形成北京地区夏季高温闷热天气的天气系统和北京地区高温闷热天气日数与副热带高压活动的相关性的分析来看, 90 年代的高温闷热天气日数应比40 年代多, 但事实并非如此. 为了解释这一看似矛盾的现象, 分析了80 年代以来北京地区“城市干岛”的演变趋势. 结果表明, 虽然80 年代以来北京地区的气温也和全球其他地方一样呈现出变暖的趋势, 夏季的“城市热岛”强度也呈现增强的趋势, 进而增加了北京夏季发生高温闷热天气的可能性, 但由于城市化发展带来的“城市干岛”效应使北京城区夏季的相对湿度减小, 加上高温时人体舒适度对相对湿度的变化更敏感, 从而对冲掉了部分由于气温变暖和城市热岛增强而增加北京发生高温闷热天气的可能性.     

基于火积耗散率最小的“盘点”导热构形优化

基于构形理论, 以火积耗散率最小为优化目标, 对“盘点”导热进行了构形优化, 并确定了圆盘中高导热材料采用辐射状布置还是树状布置的临界点. 结果表明, 两种材料导热系数之比和高导热材料所占体积比的乘积决定了该临界点的位置; 基于火积耗散极值原理可以设计出圆盘传热性能最优的构形. 对比分析以火积耗散率最小和最大温差最小为目标的优化结果, 发现分别对应两种优化目标的最优构形明显不同. 当两种材料导热系数之比和高导热材料所占体积比的乘积值为30时, 对于前者, 高导热材料采用辐射状布置还是树状布置的临界点为圆盘无量纲半径等于1.75, 而后者的临界点为圆盘无量纲半径等于2.18. 前者的最优构形相比后者的最优构形可以较大程度降低圆盘的平均传热温差, 明显地改善了传热性能.     

“气候门”与20世纪增暖的千年历史地位之争

2009年哥本哈根世界气候大会召开前夕的“气候门”(climategate)事件,将科学界对过去千年温度变化的“曲棍球杆曲线”(hockey stick)之争推向顶点。介绍了这一争议的始末,并根据相关文献对这一争议中的两个关键问题“中世纪暖期与小冰期是否在全球广泛存在、20世纪是否为过去千年最暖”进行了综述。结果显示：尽管大尺度的地表温度重建结果存在不确定性,但随着近20年来全球代用资料的不断丰富和研究方法的改进,大尺度温度变化重建结果的不确定性逐步降低,争议各方的观点正在逐步接近。特别是最新的研究结果显示：虽然20世纪增暖迅速,温暖程度也很明显,但在过去千年中并不是空前的。     

血管内皮生长因子在小鼠胚胎植入“窗口”的表达和功能

血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)是一种特异作用于血管内皮细胞,与血管生成密切相关的生长因子.目前已知VEGF参与胚胎植入及胚胎的血管发生. 但是仍不清楚VEGF在植入“窗口”期的表达情况和具体功能.实验应用离体和间接免疫荧光-激光共聚焦扫描等方法对VEGF在胚胎植入“窗口”的表达和功能进行了研究.研究发现, VEGF的分布在体外培养的处于植入“窗口”期的小鼠胚泡及其扩展的滋养层细胞和子宫上皮细胞单层上;VEGF抗体能够显著降低在体小鼠胚胎的着床数;在共培养体系中,VEGF抗体能够显著降低小鼠胚泡在子宫上皮细胞单层上的黏附率和扩展率, 此作用具有剂量依赖关系.实验表明,VEGF是一种在胚胎植入过程中起重要作用的细胞因子,VEGF可能作为植入胚胎及接受性子宫内膜之间的“局部介导者”(local mediator),参与母胎间的信息传递, 促进胚胎植入.     

利用“重复地震”估算丽江-宁蒗断裂带的深部滑动速率

利用云南数字地震台网1999~2006年的波形资料来研究丽江-宁蒗地区的地震活动和滑动速率. 双差法重新定位后的地震图像展示了丽江和宁蒗地区的地震活动存在明显差异, 在研究时段内76%以上的地震发生在该断裂带南部的丽江地区; 震源深度分布与研究区的深部构造较为相符. 通过波形互相关分析, 识别出92组相似地震对和70组多重相似对, 大部分相似地震活动表现为非周期性, 重复间隔从数分钟到数百天不等. 基于两组“重复地震”估算出深部约23 km处的滑动速率约为5 mm/a, 这一结果和地质资料以及同时期GPS资料结果相符, 可能是真实的构造运动反映.     

福建泉州湾盐沼对台风“格美”的沉积动力响应

为了探讨海岸盐沼在台风条件下的海岸防护机制, 利用小型压力传感器、电磁式流速仪、Seapoint浊度计观测了互花米草盐沼、光滩在2006年“格美”台风登陆前后的水位、流速、流向、悬沙浓度等沉积动力参数. 结果显示: 互花米草盐沼内底层流速一般小于5 cm·s^-1, 明显低于光滩(5~35 cm·s^-1); 互花米草盐沼内底层流速大小对台风的响应不显著, 但其流向随台风作用强度的不同而出现较大差异; 台风过境对附近海域悬沙浓度的影响非常显著, 悬沙浓度达到正常天气情况下的13~19倍, 台风影响后期互花米草盐沼底层悬沙浓度高于光滩. 计算结果表明, 台风期间互花米草盐沼和光滩底层悬沙输运量是平常天气情况下的4倍左右; 落潮期间, 光滩底部切应力在大部分时间大于临界切应力, 滩面发生侵蚀, 台风登陆后的侵蚀通量为正常天气情况下的2~3倍不等, 而互花米草盐沼底层切应力一般小于临界侵蚀切应力, 符合悬沙沉降条件的时间段也比较长, 整个滩面很少发生侵蚀, 以沉降为主, 台风显著影响期间的悬沙沉降通量是正常天气情况下的3~6倍, 落潮期间的沉降通量是涨潮期间的1~2倍. 根据台风期间互花米草盐沼和光滩的沉积动力过程的对比, 前者有利于悬沙的堆积, 而光滩的沉积动力过程则使滩面发生侵蚀.     

物理学中的世纪难题：高能宇宙线的起源之“谜”*

  自从20世纪20年代宇宙线被发现以来,其起源问题一直为人们所困惑。这一未解之谜也因此被列入21世纪11大科学难题之中。在宇宙线起源的探寻中,不受磁场偏转影响的中性成分（如光子和中微子）很自然的成为宇宙线源头的信使。此外,通过测量受磁场影响微小的高能（>50 EeV）带电粒子,也可以获取源的信息。通过大量的实验研究,γ天文学取得了巨大成就,并有望破解世纪之谜。为了提高地面探测器的观测能力,发展宽视场和高灵敏度的巡天扫描探测手段有着至关重要的意义。位于中国西藏羊八井国际观测站的两个实验所采用的正是这种大气簇射的测量方法,它们分别是中意合作ARGO实验和中日合作ASγ实验。为获得更高灵敏度,笔者提出了在西藏羊八井建立集5种探测手段于一身的的大型复合实验阵列(LHAASO)。本文对宇宙线观测的发展历程以及前景做了详细介绍,在后半部分对LHAASO的物理背景和实验方案进行了详尽的阐述。     

面阵CCD作探测器的“亚象元”成象方法及实验

提出了一种新的面阵ＣＣＤ作探测器的高分辨率成象方法－亚象元成象,计算机仿真和实验结果表明它的可行性,可缩短光学系统焦距,提高图象的分辨率。由于无运动部件,适合在空间遥感器中应用。     

“世界屋脊”大地形坡面探测同化信息对下游天气的预警效应

采用WRF模式多时间层三维变分同化技术(3DVAR), 将青藏高原及其周边地区AWS自动气象站观测网多要素资料同化进数值模式的初始场, 对发生于2008年1月中国南方及长江中下游特大雪灾天气进行数值模拟试验. 由于青藏高原具有极其陡峭的大地形坡面, 且高耸于对流层中部, 故分布于高原大地形“坡面”不同高度的自动站网观测要素, 将与无线电探空探测获取的大气“廓线”信息存在着某种程度的关联性, 其不仅在观测点高度、梯度特征, 而且在观测时间频数、“定点”、“定高”及其同步性等方面均具有不同于平原自动站、常规探空的特殊功能优势. 高原大地形坡面自动站网信息同化场亦可提供高原东部下游天气系统高敏感区前兆性“强信号”, 并实现模式高原及周边区域初始场大气动力、热力三维结构客观化调整, 从而提升下游区域灾害天气系统模拟与预报能力. 研究表明, 青藏高原及其周边地区自动站的水汽、温度、气压等资料同化信息对于预报下游区域的降水预报至关重要.     

“接触引导”和重力场复合作用对L929细胞生长取向的影响

“接触引导”与外力场作用是影响细胞取向行为的两大因素. 本文通过软刻蚀技术在聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane, PDMS)表面制作微米级沟槽图案, 研究了当重力场方向平行于材料表面且分别垂直或平行于沟槽方向时, 图案与重力的复合作用对L929细胞取向行为的影响. 研究表明, 当重力场方向和沟槽方向平行时, 由于“接触引导”效应, 大部分细胞(约90%)仍然沿沟槽(细胞轴向与沟槽夹角在0°~30°区间内)生长; 而当重力场垂直于沟槽方向时, 沿沟槽生长的细胞虽仍然占多数(约70%), 但比例显著下降. 该研究表明, 与重力因素相比, 虽然由沟槽图案所引起的“接触引导”效应对细胞的生长取向起主导作用, 但是当重力场与沟槽方向垂直时, 重力作用显著降低了“接触引导”的程度; 而当两种因素方向相一致时, 两者对“接触引导”的发生无明显的协同促进作用.