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eDNA监测空间分辨率量化方法研究——以长江中游干流平水期为案例

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长江流域资源与环境 2024年第4期33卷 855-869页

作者：杨海乐许兰馨周琼刘志刚吴金明中国水产科学研究院长江水产研究所农业农村部淡水生物多样性保护重点实验室湖北武汉430223

eDNA监测技术有助于提高水生生物种类组成监测和种群健康监测的效率,而eDNA监测的空间分辨率未量化阻碍了常态化系统化eDNA监测的实施。为了量化eDNA监测的空间分辨率,探索建立了一个基于流域生物信息流分析框架和eDNA监测空间分辨率概... 详细信息

eDNA监测技术有助于提高水生生物种类组成监测和种群健康监测的效率,而eDNA监测的空间分辨率未量化阻碍了常态化系统化eDNA监测的实施。为了量化eDNA监测的空间分辨率,探索建立了一个基于流域生物信息流分析框架和eDNA监测空间分辨率概率化表述的量化方法,并在长江中游开展了案例研究。2020年6月(平水期)在长江中游设置30个采样断面,断面间隔在30 km左右,开展eDNA采样,进行高通量测序(原核生物用16S rRNA基因扩增子测序、真核生物用线粒体COI基因扩增子测序),根据流域生物信息流分析框架计算eDNA所能监测到的生物信息输移的量化特征,确定eDNA监测空间分辨率(系列)值及其可信度、覆盖度。结果显示长江中游平水期,eDNA监测原核生物达到90%以上覆盖度对应的空间分辨率为27 km(可信度为84.18%),监测真核生物达到90%以上覆盖度对应的空间分辨率为6 km(可信度为41.38%),达到80%以上覆盖度对应的空间分辨率为13 km(可信度为50.64%);监测原核生物达到90%以上可信度对应的空间分辨率为58 km(覆盖度为82.30%),监测真核生物达到90%以上可信度对应的空间分辨率为78 km(覆盖度为38.61%),达到80%以上可信度对应的空间分辨率为50 km(覆盖度为49.70%)。研究结果可为其它eDNA监测空间分辨率估算工作提供方法借鉴,为长江中游eDNA监测断面设置提供量化参考。

关键词：环境DNA监测空间分辨率可信度与覆盖度流域生物信息流流域生态学

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中华鲟物种保护的若干问题探讨

水生生物学报 2024年第9期48卷 1603-1609页

作者：刘焕章中国科学院水生生物研究所武汉430072

中华鲟是国家一级保护动物,长江中的旗舰物种。IUCN在2009年就将其评估为极度濒危。2013年首次发现中华鲟没有野外繁殖。此后,虽然在2014和2016年有再次野外繁殖,但是自2017年以来,已经连续7年没有发现中华鲟野外繁殖,中华鲟已经面临野... 详细信息

中华鲟是国家一级保护动物,长江中的旗舰物种。IUCN在2009年就将其评估为极度濒危。2013年首次发现中华鲟没有野外繁殖。此后,虽然在2014和2016年有再次野外繁殖,但是自2017年以来,已经连续7年没有发现中华鲟野外繁殖,中华鲟已经面临野外灭绝的风险。应该采取什么样的措施进行中华鲟的保护,是当前各方面都非常关心的议题。有学者提出了要在葛洲坝和三峡水利枢纽修建鱼道,以及在三峡库区以上江段放流中华鲟的建议。这些建议是否合适?如何才能切实有效地保护中华鲟物种?其中的科学问题迫切需要厘清。作者的研究团队长期进行中华鲟的保护生物学研究,本文拟对我们团队的研究结果作一介绍,同时对大家关心的中华鲟保护工作中的一些问题进行讨论,期望能为中华鲟的保护工作提供参考。

关键词：中华鲟放流三峡水利枢纽物种保护鱼道极度濒危保护生物学研究三峡库区

3D打印钛合金抗疲劳设计制备取得突破性进展

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表面工程与再制造 2024年第2期24卷 44-46页

作者：中科院金属研究所中科院金属研究所

3D打印,又名增材制造(Additive manufacturing,AM),因其得天独厚的自由成形能力极大地满足了高端装备和构件对高集成性、多功能性、轻量化、一体化的需求,被认为是制造领域的颠覆性技术。因而,3D打印材料在航空航天等领域得到极大关注... 详细信息

3D打印,又名增材制造(Additive manufacturing,AM),因其得天独厚的自由成形能力极大地满足了高端装备和构件对高集成性、多功能性、轻量化、一体化的需求,被认为是制造领域的颠覆性技术。因而,3D打印材料在航空航天等领域得到极大关注和初步应用。然而,与传统制造技术相比,3D打印制备的材料在循环载荷下的疲劳性能普遍较差,严重制约了其作为结构承力件的广泛应用。因此,如何提升3D打印材料与构件的疲劳性能是国内外学术界与工程界热切关注的焦点问题。

关键词： 3D打印传统制造技术制造领域抗疲劳设计增材制造多功能性航空航天颠覆性技术

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混合工质预冷的氢液化流程优化及工艺分析

低温与超导 2024年第7期52卷 75-82,88页

作者：朱璟琦杨坤熊联友北京中科富海低温科技有限公司北京100190 中科院理化技术研究所北京100086

针对混合工质预冷及氢膨胀深冷的氢液化工艺,分析氢液化流程混合工质配比和氢膨胀等熵效率等相关工艺参数对系统功耗的影响,优化了流程工艺参数。通过Aspen Hysys对氢液化工艺流程稳态进行模拟计算,并用改进型正交实验的优化方法对预冷... 详细信息

针对混合工质预冷及氢膨胀深冷的氢液化工艺,分析氢液化流程混合工质配比和氢膨胀等熵效率等相关工艺参数对系统功耗的影响,优化了流程工艺参数。通过Aspen Hysys对氢液化工艺流程稳态进行模拟计算,并用改进型正交实验的优化方法对预冷段参数进行优化。结果表明:预冷循环系统最低比功耗下的混合工质配比:甲烷10.2%、乙烷29.3%、丙烷39.3%、氮气21.2%,深冷循环系统比功耗较初始参数降低了7.8%。

关键词：混合工质氢液化稳态模拟正交实验参数优化

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微纳尺度金属疲劳研究取得新进展

表面工程与再制造 2024年第3期24卷 59-60页

作者：中科院金属研究所中科院金属研究所

近年来,新能源、人工智能及信息通讯等领域的快速发展使得相关器件尺寸不断微小化,器件所用材料的特征尺度也不断向亚微米甚至纳米尺度减小。然而,这些微纳米尺度材料在长期服役过程中的疲劳可靠性已成为业界关注的焦点。

关键词：信息通讯金属疲劳人工智能疲劳可靠性微纳米尺度特征尺度微纳尺度微小化

广东新丰江水库极端旱情期浮游藻类功能群特征及与环境因子的关系

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湖泊科学 2024年第2期36卷 416-429页

作者：张辉彭宇琼邹贤妮张婷婷廖志惠林小平乔永民陈瑞广东省河源生态环境监测站河源517000 暨南大学水生生物研究所广州510632

为了解极端旱情对新丰江水库的浮游植物功能群(functional group)的演替规律及驱动机制,在干旱期以月为频次开展浮游植物和水质调查。结果表明,水库旱情期(2021年)浮游植物功能群可归类为23个,其中功能群A/E/F/J/K/L_(o)/M/MP/NA/P/SN/T... 详细信息

为了解极端旱情对新丰江水库的浮游植物功能群(functional group)的演替规律及驱动机制,在干旱期以月为频次开展浮游植物和水质调查。结果表明,水库旱情期(2021年)浮游植物功能群可归类为23个,其中功能群A/E/F/J/K/L_(o)/M/MP/NA/P/SN/TB/X1/X2/X3/Y频率较高,且A/E/F/J/L_(o)/MP/P/X3/Y为优势功能群,水库功能群变化趋势为A/E/MP/P/X3(1月)→E/L_(o)/MP(2月)→A/E/L_(o)(3月)→A/E/L_(o)(4月)→A/L_(o)(5月)→A/L_(o)/Y(6月)→A/F/L_(o)/MP/Y(7月)→A/F/L_(o)/Y(8月)→A/F/L_(o)(9月)→A/F/L_(o)/MP(10月)→A/E/F/L_(o)/MP/Y(11月)→A/E/L_(o)(12月)。适应贫营养生境的功能群A/E/L_(o)/Y等为旱情期藻类群落结构的主体优势类群。相关分析(Spearman)和冗余分析(RDA)结果表明,旱情期影响水库浮游植物功能群组成的主要驱动因子是水温和透明度。水库月度生态状态指数(Q)值范围为4.07~4.87,达到极好水平,说明旱情对新丰江水库浮游植物群落结构影响相对较弱。

关键词：新丰江水库极端旱情功能群环境因子

“无减数融合”生殖方式的发现及其育种实践意义

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科学通报 2024年第19期69卷 2704-2706页

作者：鲁蒙周莉桂建芳中国科学院水生生物研究所武汉430072

多倍化通常被认为是物种形成的重要驱动力之一,对物种性状革新和生态适应性演化具有重大影响[1~3].同时,多倍化也是作物和鱼类驯化的关键因素,许多作物和养殖鱼类在演化过程中都经历过一到两轮的多倍化事件,表明多倍化的优势和变异使得... 详细信息

多倍化通常被认为是物种形成的重要驱动力之一,对物种性状革新和生态适应性演化具有重大影响[1~3].同时,多倍化也是作物和鱼类驯化的关键因素,许多作物和养殖鱼类在演化过程中都经历过一到两轮的多倍化事件,表明多倍化的优势和变异使得这些多倍体具有高产、优质、抗逆性强等优良农艺性状,从而被人们选择进行种植和驯养[4~6].

关键词：优良农艺性状养殖鱼类育种实践多倍化生殖方式物种形成适应性演化多倍体

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棕鞭金藻异养-光照耦合高密度培养生产岩藻黄素条件优化

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水生生物学报 2024年第6期48卷 1029-1039页

作者：郭羽芬王诗洁陈宝峰王思门君乔志仙罗洪镇金虎淮阴工学院生命科学与食品工程学院淮安223003 中国科学院水生生物研究所水生生物分子与细胞生物学研究中心武汉430072 中国科学院水生生物研究所分析测试中心武汉430072

为探究棕鞭金藻生产岩藻黄素的综合性能,以期建立高效合成岩藻黄素的发酵工艺,研究首先对金藻发酵培养基中的碳氮比、维生素添加量进行优化。结果表明,当碳氮比为24、维生素添加量为3.75 mg/L维生素B_(1)和1.25 mg/L维生素B_(12)时,有... 详细信息

为探究棕鞭金藻生产岩藻黄素的综合性能,以期建立高效合成岩藻黄素的发酵工艺,研究首先对金藻发酵培养基中的碳氮比、维生素添加量进行优化。结果表明,当碳氮比为24、维生素添加量为3.75 mg/L维生素B_(1)和1.25 mg/L维生素B_(12)时,有利于金藻细胞内的岩藻黄素高效合成。此外,通过调控金藻光/暗培养模式,对其在不同条件下的细胞生长、最大光合效率和岩藻黄素积累情况进行比较研究,结果显示从种子培养到上罐发酵全过程进行光诱导后,胞内岩藻黄素含量显著提升。通过系统优化,金藻发酵后的胞内岩藻黄素含量和产量分别达到1.79 mg/g和33.6 mg/L,比优化前的发酵水平提高33.6%和31.2%。研究利用发酵优化技术强化了棕鞭金藻的岩藻黄素积累,为后续进一步进行大规模过程放大奠定了前期基础,也为其他微藻生产岩藻黄素提供了借鉴和参考。

关键词：岩藻黄素马勒姆杯棕鞭金藻异养-光照耦合培养微藻发酵

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输水明渠着生藻类群落结构特征对水动力条件的响应

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湖泊科学 2024年第2期36卷 364-376页

作者：段绍祎杨梦薇管光华朱宇轩毕永红武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室武汉430072 中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室武汉430072

明渠输水系统的着生藻类异常增殖会淤塞拦污栅,降低明渠输水能力,并增加清理工作压力。目前,有关着生藻类对水动力的响应研究多在天然河流、湖泊中开展野外原型观测,针对混凝土衬砌表面着生藻类的水动力研究仍然少见。由于混凝土基质与... 详细信息

明渠输水系统的着生藻类异常增殖会淤塞拦污栅,降低明渠输水能力,并增加清理工作压力。目前,有关着生藻类对水动力的响应研究多在天然河流、湖泊中开展野外原型观测,针对混凝土衬砌表面着生藻类的水动力研究仍然少见。由于混凝土基质与泥沙基质的显著差异,着生藻类在衬砌明渠和自然水体中对水动力的响应特性不同。为探究水动力对明渠着生藻类生长及群落结构的影响,特开展明渠中着生藻类的培养观测及水动力冲刷实验。通过分析着生藻类叶绿素a含量、群落结构、无灰干重、细胞密度等指标,以探究不同基质粗糙度、不同生长阶段的着生藻类对不同水动力条件的响应。结果表明:着生藻类建群过程具有3个明显阶段,分别为迟滞期、指数生长期、稳定期;随着流速增大,着生藻类生物量先上升后下降,当流速v>0.6 m/s时,着生藻类的生长被显著抑制;冲刷流速增大至v=0.8 m/s的2天后,着生藻类生物量显著减少,群落多样性下降。在着生藻类建群迟滞期(实验中约3周),该阶段提高流速对着生藻类生物量的冲刷剥离效果最明显;基质粗糙度越小,着生藻类建群迟滞期越长,通过水力冲刷的除藻效果越明显。本研究探索了不同水动力条件下明渠着生藻类的响应规律,有助于认识明渠着生藻类的群落特征,可为明渠输水系统内着生藻类水力调控提供重要依据。

关键词：着生藻类混凝土基质藻类生长水动力条件水力除藻藻类生态调控