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圈养与野外近人环境猕猴肠道菌群的比较分析

野生动物学报 2024年第2期45卷 269-275页

作者：赵欣然王晓晨中国科学院动物所动物生态学与保护生物学重点实验室北京100101

通过对来自北京动物园10只圈养猕猴(Macaca mulatta)和来自河南济源五龙口风景区10只处于野外近人环境中的猕猴的粪便微生物进行鸟枪法测序,分析两种不同环境下猕猴的肠道菌群组成和差异。结果表明:20份样品共检测出9个门、18个纲、22... 详细信息

通过对来自北京动物园10只圈养猕猴(Macaca mulatta)和来自河南济源五龙口风景区10只处于野外近人环境中的猕猴的粪便微生物进行鸟枪法测序,分析两种不同环境下猕猴的肠道菌群组成和差异。结果表明:20份样品共检测出9个门、18个纲、22个目、31个科、46个属和226个种。通过分析发现,圈养和野外近人环境群体共享了绝大部分细菌(200种),但是近人环境群体相比于圈养群体,独有更多种类的微生物。圈养猕猴肠道微生物主要由厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和绿弯菌门(Chloroflexi)组成。处于野外近人环境中的猕猴肠道微生物主要由厚壁菌门、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门组成。圈养猕猴和近人猕猴属水平上的肠道微生物结构存在显著差异(p=0.001)。圈养猕猴和野外近人环境猕猴肠道菌群组成的多样性与差异,可为猕猴的圈养以及景区野生动物管理提供指导和理论基础。

关键词：猕猴肠道菌群鸟枪法测序宏基因组分析

基于辐射传输模型探究机载高光谱激光雷达的植被垂直生化组分探测能力

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 2083-2092页

作者：郝一硕牛沂芳王力毕恺艺中国科学院空天信息创新研究院遥感与数字地球重点实验室(中国科学院)北京100101 中国科学院大学北京100049

自然环境下的植被群落,由于各种群之间以及种群与环境间的竞争与选择,常呈现出一定的垂直结构,对于同一植株的不同生长阶段,在垂直方向也有着不同的生理生化参数。对这种三维立体分布特征进行探测,能够进行生态环境立体化定量评价,对森... 详细信息

自然环境下的植被群落,由于各种群之间以及种群与环境间的竞争与选择,常呈现出一定的垂直结构,对于同一植株的不同生长阶段,在垂直方向也有着不同的生理生化参数。对这种三维立体分布特征进行探测,能够进行生态环境立体化定量评价,对森林碳储量估算和生物多样性保护等具有重要意义。传统的被动光学遥感以及激光雷达在植被生化参数垂直探测方面有较大的局限性,而高光谱激光雷达(Hyperspectral LiDAR,HSL)这一新型探测仪器的出现为探测植被生理生化参数垂直分布提供了新的手段。但由于受到硬件方面的限制,HSL在机载平台下对森林复杂立体场景的适用性尚未得到充分研究。故首先基于HSL原型样机在实验室开展小尺度的室内测量,以火炬花植株为目标,验证其对空间信息和光谱信息的一体化提取能力;随后进一步使用三维辐射传输模型构建具有垂直异质性特征的森林场景,模拟机载HSL设备实现森林的高光谱三维点云提取,结合植被指数和随机森林模型对场景中三种不同植被冠层的叶绿素浓度和类胡萝卜素浓度进行反演。结果表明:室内实验证实了HSL回波信息可以有效区分植株不同高度处光谱曲线的差异,火炬花上部红色叶片和下部绿色叶片的归一化植被指数分别小于和大于0.5;基于三维辐射传输模型成功构建了虚拟森林场景的机载HSL高光谱三维点云,在得到的24组植被指数中,有17组指数表现出良好的探测精度(平均绝对百分比误差MAPE研究显示出HSL设备是一种立体化提取植被光谱信息的有效手段,在探测森林等复杂植被场景的生化组分垂直分布方面具有巨大的应用潜力。

关键词：森林立体场景机载高光谱激光雷达三维辐射传输模型植被生化组分

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外来物种入侵与本土物种分布区扩张的异同

生物多样性 2024年第1期32卷 130-145页

作者：韩丽霞王永健刘宣中国科学院动物研究所动物生态与保护生物学院重点实验室北京100101 华中农业大学园艺林学学院武汉430070 中国科学院大学北京100049

当今全球变化背景下,物种分布区正发生着快速变化,一类是人类活动介导下的生物入侵过程,另一类是本土物种的自然分布区扩张。两者之间既具有相似之处,亦有明显差异。探讨两者间异同是发展外来入侵物种管控和本土物种保护策略的基础科学... 详细信息

当今全球变化背景下,物种分布区正发生着快速变化,一类是人类活动介导下的生物入侵过程,另一类是本土物种的自然分布区扩张。两者之间既具有相似之处,亦有明显差异。探讨两者间异同是发展外来入侵物种管控和本土物种保护策略的基础科学问题。本文以两栖爬行类、鸟类和哺乳类等陆栖脊椎动物为例,在阐述外来物种入侵过程的基础上,将其与本土物种的分布区变化进行比较并阐述了两者间的异同。我们发现,伴随经济贸易发展和人口流动,外来物种正在加剧入侵;同时,发生分布范围变化的本土物种数量也在迅速增加。两者在分布区变化过程中的驱动因子、时空尺度、发生速度、物种特征的预测能力以及对新分布区的影响方面具有明显差异:人类活动介导下的外来物种入侵通常会经历长距离迁移,甚至跨越生物地理区系,并在入侵区快速扩散,物种特征在预测外来物种入侵过程中起着重要作用,对当地生物多样性造成严重威胁;本土物种分布区扩张通常发生在原生范围的邻近区域,发生速度较慢,物种特征在预测分布区扩展中的作用有限,且对新区域的负面影响较小。由于在短期内很难全面判定外来物种和发生分布区变化的本土物种的生态影响,我们建议应对新分布区内的外来物种和本土物种进行密切监测和长期研究,对其可能引发的生态学效应进行早期预警和评估,以最大限度地限制其潜在危害并保护生物多样性。

关键词：生物入侵生物多样性保护全球变化生态位动态分布区扩张

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新污染物的海洋行为与最终归宿

科学通报 2024年第6期69卷 655-658页

作者：宋金明戴佳佳中国科学院海洋研究所中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室青岛266071 中国科学院大学海洋学院青岛266400 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071

新污染物(emerging contaminants,ECs/emerging pollutants,EPs)与常规污染物不同,是指在环境中具有生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征,对生态环境和人体健康存在较大风险,但尚未纳入管理或现有管理措施不足的有毒有害化学物质.... 详细信息

新污染物(emerging contaminants,ECs/emerging pollutants,EPs)与常规污染物不同,是指在环境中具有生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征,对生态环境和人体健康存在较大风险,但尚未纳入管理或现有管理措施不足的有毒有害化学物质.人工合成的化学物质和材料在新污染物中最受关注,常被分为持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)、内分泌干扰物(endocrine disrupting chemicals,EDCs)、抗生素(antibiotics)和微塑料(microplastics)等几大类.

关键词：有毒有害化学物质持久性有机污染物内分泌干扰物新污染物生物累积微塑料人体健康生态环境

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睡眠稳态的电生理机制

生物化学与生物物理进展 2024年第2期51卷 369-377页

作者：肖雪陈栋刘佳丽王亮中国科学院心理健康重点实验室(中国科学院心理研究所) 北京100101 中国科学院大学心理学系北京100049

大脑需要稳态系统来维持神经元的正常活动。睡眠不足会影响到有机体的生理功能,因此清醒时不断累积的睡眠压力会迫使哺乳动物进入睡眠状态,长时间清醒(睡眠剥夺)则会延长或加深随后的睡眠,这一现象被称为睡眠稳态(sleep homeostasis)。... 详细信息

大脑需要稳态系统来维持神经元的正常活动。睡眠不足会影响到有机体的生理功能,因此清醒时不断累积的睡眠压力会迫使哺乳动物进入睡眠状态,长时间清醒(睡眠剥夺)则会延长或加深随后的睡眠,这一现象被称为睡眠稳态(sleep homeostasis)。探明睡眠稳态的电生理机制有利于改善睡眠,治疗相关疾病,但目前仍存在许多问题。鉴于此,本文围绕睡眠稳态的电生理机制,首先关注睡眠稳态公认的电生理标志物——慢波活动,接下来介绍神经元放电率的相关研究,最后从脑区差异、睡眠阶段、学习记忆和物种差异几个方面进行展望。

关键词：睡眠稳态慢波活动放电率电生理

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多重空间尺度的神经表征

生物化学与生物物理进展 2024年第3期51卷 590-597页

作者：吴文雅王亮中国科学院心理健康重点实验室(中国科学院心理研究所) 北京100101 中国科学院大学心理学系北京100049

空间环境具有多重尺度特性,具体分成可操作的近尺度空间、可导航的单视点空间和环境空间,以及大尺度的地理空间,有效表征不同尺度的空间环境对于人和动物的日常生活至关重要。空间尺度的表征与其对应的功能需求有关,近尺度空间表征由顶... 详细信息

空间环境具有多重尺度特性,具体分成可操作的近尺度空间、可导航的单视点空间和环境空间,以及大尺度的地理空间,有效表征不同尺度的空间环境对于人和动物的日常生活至关重要。空间尺度的表征与其对应的功能需求有关,近尺度空间表征由顶叶负责;可导航空间表征在海马和皮层都表现出从后往前的“由粗到细”的梯度性;抽象社会空间的尺度表征则表现出二分性。未来研究应关注空间尺度表征的时间动态性及其对认知地图存在形式的影响。

关键词：空间尺度近尺度空间可导航空间海马长轴梯度表征

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我国种子丸粒化研究现状及展望

中国生态农业学报（中英文） 2024年第4期32卷 605-615页

作者：谢锦韩立朴中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室石家庄050022 中国科学院大学北京100049

种子是农业的“芯片”,在农业现代化进程中发挥重要作用。丸粒化是适应精量播种需要的新型种子处理技术,将填充剂、粘合剂、营养物质、保护剂、生长调节剂、染色剂等物料分层或混合包裹在种子表面,不仅能改变种子形状和大小,还具有保护... 详细信息

种子是农业的“芯片”,在农业现代化进程中发挥重要作用。丸粒化是适应精量播种需要的新型种子处理技术,将填充剂、粘合剂、营养物质、保护剂、生长调节剂、染色剂等物料分层或混合包裹在种子表面,不仅能改变种子形状和大小,还具有保护种子、促进逆境下种子萌发和幼苗生长的作用。从种子萌发到幼苗建植是作物生产周期中最为脆弱的生育阶段,利用种子丸粒化技术促进种子萌发、提升幼苗素质对作物增产具有重要意义。本文综述了种子丸粒化技术的发展过程,种子丸粒化的作用原理、工艺流程及质量检验标准;总结了丸粒化技术在蔬菜和花卉、粮食和经济作物、牧草和绿肥、药用作物、林木的应用现状,明确了各自的研究重点和难点。在此基础上,提出今后的研究需加强跨学科交流协同,利用基因组学、代谢组学等高新技术加强种子休眠和萌发的信号途径研究和信号分子提取,明确丸粒化种子萌发的环境阈值,关注专用型丸粒化物料和特异性丸粒化工艺的研发,建立健全丸粒化种子质量标准,评估种子丸粒化对环境的长期影响,以期为促进我国种子处理技术快速发展提供理论支持。

关键词：种子丸粒化加工工艺质量标准抗逆性

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京津冀农牧业氮素环境排放特征和脆弱风险评价

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第6期32卷 1043-1053页

作者：杨颂祺张楠楠柏兆海王选马林中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室石家庄050022 中国科学院大学北京100049

为满足人们日益增长的食物需求,农牧系统发展迅速,进而导致源于农牧生产系统的氮素损失增加,给生态环境和人体健康带来巨大威胁,因此农牧系统精准优化调控具有重要意义。农牧系统氮素损失风险评价则是系统精准优化调控的重要前提。鉴于... 详细信息

为满足人们日益增长的食物需求,农牧系统发展迅速,进而导致源于农牧生产系统的氮素损失增加,给生态环境和人体健康带来巨大威胁,因此农牧系统精准优化调控具有重要意义。农牧系统氮素损失风险评价则是系统精准优化调控的重要前提。鉴于此,本文利用NUFER-county模型对京津冀地区农牧业氮素环境排放进行估算,并根据《河北省现代农业发展“十三五”规划》划定的京津冀5个农业生态功能区,结合文献综述,确定不同地区不同形态氮素损失风险阈值,并划定该地区氮素损失风险脆弱区,从而实现根据区域功能分区进行区域尺度不同形态氮素损失风险的精准划定。本研究发现,京津冀地区农牧系统总氮损失约为157.001万吨,单位面积氮素损失量为221.64 kg·hm^(-2),氮素损失风险总体较高,所有区域均存在风险。就空间分布来看,氮素损失较为严重的地区为山前平原高产区、生态涵养山区和都市高值农业区,且不同形态氮素损失拥有相似的空间变异规律,主要与当地的农业生产强度、化肥施用量和畜禽养殖量有关。此外,京津冀地区整体来看,氨挥发损失风险较高,硝酸盐损失风险相对较低。基于以上内容,未来可以针对京津冀不同农业生态功能区的氮素损失风险区进行分区分步优化,积极推广应用农牧业氮素分区精准管理调控措施,降低并尽可能消除农牧业导致的氮素损失风险,这对于该地区农牧业未来的绿色可持续发展具有重要意义。

关键词：农业生态区京津冀地区氨排放硝酸盐损失氨挥发风险脆弱区硝酸盐损失风险脆弱区

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长江经济带淡水养殖单位面积产量、碳排放规律及空间差异

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农业资源与环境学报 2024年第2期41卷 410-419页

作者：赵晓日樊相文刘玲马林柏兆海中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室石家庄050022 中国科学院大学北京100049

淡水渔业资源是长江经济带重要的资源之一,但快速发展的淡水养殖强烈影响着水体CH4和N2O的排放,进而造成环境危害。本研究基于全国和地方渔业统计年鉴构建了2019年长江经济带县级尺度的渔业数据库,解析了长江经济带淡水养殖单位面积产... 详细信息

淡水渔业资源是长江经济带重要的资源之一,但快速发展的淡水养殖强烈影响着水体CH4和N2O的排放,进而造成环境危害。本研究基于全国和地方渔业统计年鉴构建了2019年长江经济带县级尺度的渔业数据库,解析了长江经济带淡水养殖单位面积产量及空间差异,并根据建立的数据库综合分析了淡水养殖模式温室气体排放的特征。结果显示,2019年长江经济带中游淡水养殖单位面积产量最高,为6.9 t·hm^(-2),下游最低,约为6.0 t·hm^(-2)。整合温室气体排放数据发现,长江经济带淡水养殖总温室气体排放量为1.5×10^(7)t(以CO_(2e)计),其中粗放型和半集约化养殖模式排放量最高,约占总排放量的66.8%,集约化排放量占比最少,约占4.5%。因此,发展绿色养殖模式、减缓温室气体排放是实现长江经济带淡水养殖可持续发展的关键途径。

关键词：长江经济带淡水养殖温室气体养殖模式空间特征