华南植物园揭示长期酸雨背景下土壤团聚体介导微生物对有机碳累积及稳定性的影响机制
随着工业化的快速发展，酸雨仍然是全球范围内不可忽视的环境问题之一。近二十年来，我国华南地区酸雨的持续影响，导致土壤酸化日益严重，这也将极大地改变森林土壤中微生物群落结构组成，最终对土壤碳储存产生影响。然而，对于在某种程度上决定土壤碳累积及稳定性的土壤团聚体，长期酸雨背景下其粒径大小分布规律以及如何介导微生物对土壤有机碳累积和养分元素循环产生影响的相关研究仍然缺乏。 基于鼎湖山季风常绿阔叶林为期10年的模拟野外酸雨实验发现，长期酸雨处理显著抑制了土壤微生物活性，特别是降低了细菌和真菌的丰度，并导致碳分解相关的酶活性下降。相反，与磷和氮矿化相关的酶活性及其酶化学计量比值在长期酸雨影响下却显著增加。研究还发现，长期酸雨处理还导致了土壤团聚体粒径分布的明显变化，表现为大粒径团聚体向小粒径团聚体转化的趋势（图1）。然而，不同粒径土壤团聚体中微生物群落对酸雨处理的响应存在差异，倾向于寄居在大团聚体（macroaggregate（> 2000 μm））中的细菌群落比其他微生物群落更容易受酸雨处理的影响，而倾向于寄居在微团体（microaggregate（< 250 μm））中的真菌群落对酸雨处理的敏感性高于其他微生物群落。另一方面，酸雨处理对碳分解相关酶活性的抑制同样受土壤团聚体粒径大小和微生物群落分布的影响（图2），如大团聚体中与细菌群落密切相关的β-葡萄糖苷酶（β-glucosidase）活性下降尤为明显，而与真菌群落密切相关的酚氧化酶（PhOx）和过氧化物酶（Perox）活性则在微团聚体中受到显著抑制。 该研究表明，长期酸雨处理下大粒径团聚体向小粒径团聚体的转化以及微生物活性的抑制，加上惰性组分碳分解相关的氧化酶活性在小粒径团聚体中的显著下降，可能会减缓森林土壤有机碳，特别是惰性组分有机碳的分解速率，从而提高了有机碳的稳定性并延缓了其在土壤中的滞留时间，促进了土壤有机碳的储存和累积。然而，这一过程也加剧了土壤养分的失衡，特别是磷的限制。 相关成果已近期发表在土壤学领域Top期刊Soil Biology and Biochemistry（《土壤生物学与生物化学》）（IF2023-2024=9.8）上。广东省科学院广州地理研究所吴建平副研究员（鼎湖山站博士毕业生）为该论文第一作者，华南植物园张德强研究员和邓琦研究员为共同通讯作者，该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和广东省自然科学基金等项目的资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2024.109544图1. 模拟酸雨处理下土壤有机碳含量（a）以及不同粒径团聚体质量百分比的变化规律图2. 不同粒径土壤团聚体中微生物群落和酶活性之间的冗余分析
2024-08-25
西南喀斯特洼地农业生态系统应对洪水风险研究取得新进展
金沙威尼斯欢乐娱人城亚热带农业生态研究所环江喀斯特生态系统观测研究站徐宪立研究员团队在我国西南喀斯特洼地农业生态系统应对洪水风险方面取得重要进展，相关研究成果近期以Responses of crops to flood and implications for agriculture planning in subtropical humid karst peak-cluster depression为题发表在国际水文领域知名期刊Journal of Hydrology上。 金沙威尼斯欢乐娱人城亚热带农业生态研究所环江喀斯特生态系统观测研究站徐宪立研究员团队在我国西南喀斯特洼地农业生态系统应对洪水风险方面取得重要进展，相关研究成果近期以Responses of crops to flood and implications for agriculture planning in subtropical humid karst peak-cluster depression为题发表在国际水文领域知名期刊Journal of Hydrology上。由于西南喀斯特区独特的水文地质条件，当发生大规模暴雨时，喀斯特洼地内涝风险显著加剧。中国西南地区是世界上最大的连片喀斯特地区之一，根据广西民政厅统计，2015-2018年，该区共发生 37 次洪涝灾害，造成直接经济损失约15.1亿元，其中34.3%为农业相关损失。然而，全球变暖的影响日益加剧，可能会增加该区极端降雨事件的发生风险，进一步影响农业生态系统。与此同时，意大利北部、西班牙南部和克罗地亚等其他国家的湿润喀斯特区也面临相似问题。因此，了解喀斯特区农业系统如何应对极端降雨事件至关重要。关于植物对洪水的响应，世界各地已开展了大量研究，尤其是在易受洪水影响的地区，如河岸地带、河流边缘湿地环境和洪泛平原。然而，在易受极端降雨影响的喀斯特洼地，植物对洪水的响应仍不明确，鲜有研究。因此，喀斯特地区居民为适应未来洪水而调整农业布局缺乏科学依据。为此，徐宪立研究员团队调查了2016年古周洼地的一次极端降雨事件，分析洪水对峰丛洼地农业生态系统（玉米和牧草）的影响。结果表明，此次极端降雨事件为 10 年一遇，导致洼地78.6%的玉米种植面积绝收和20.4%的牧草种植面积死亡。由于牧草的细根生物量较高且叶片光合能力稳定，其在淹没时表现优于玉米。牧草对洪水的淹没临界耐受时间为10.2天；玉米植株突出水面1.5米时可以存活。针对这一极端降雨事件，相对于洼地标高的最低点（设定为 0.00 米），牧草和玉米的安全种植高度分别为 3.09 米和 6.21 米。 这项研究表明，有必要根据植物抵御洪水的能力合理安排喀斯特洼地农业生态系统布局，以应对未来的气候变化。本研究旨在提出一个框架，通过探索植物成活率与洪水（涝）过程之间的关系，确定植物的安全种植高度。但需注意的是，不同地区/景观的洪涝过程可能不一致，不同植物的耐涝能力也不相同，因此要推广到其他地区或景观，需要根据当地的水文环境和植物种类进行一些实验校准和验证。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、金沙威尼斯欢乐娱人城青年创新促进会等项目资助。论文链接图 1 古周洼地植物淹没调查 a.牧草；b.玉米。上图显示了每个采样梯度上的牧草和玉米的生长地点、植株和茎秆的相对高度(洼地最低点设定为0.00m)。蓝线（最高水位）以下的植物被淹没。 图 2 牧草（a）和玉米（b）的安全生存空间。绿色293770空间和灰色空间分别代表植物的存活空间和死亡空间。Hpk ,Hca ,Hc 和 Hs 分别为水位、冠层、茎秆和场地的相对高程。Hsp为生存空间高度，Hp 为植株平均高度。SPE 为相对于洼地海拔最低点(设为 0.00 m)的植株安全种植高度。SPE = Hpk - Hsp。
2024-08-24
喀斯特流域径流和产沙变化影响因素解耦取得进展
西南喀斯特区频发的极端降雨、独特的水文地质结构、浅薄且分布不连续的土壤、复杂的地貌类型以及高异质性景观与流域径流和产沙密切相关。但是，上述影响因素耦合叠加在一起，导致采用传统的主成分分析、因子分析等方法研究不同流域环境因子与径流和泥沙关系时会夸大或掩盖某些因子的作用，因此解析降雨、岩性、土壤、地貌和植被对喀斯特流域径流和泥沙的相对重要性仍是难点。 西南喀斯特区频发的极端降雨、独特的水文地质结构、浅薄且分布不连续的土壤、复杂的地貌类型以及高异质性景观与流域径流和产沙密切相关。但是，上述影响因素耦合叠加在一起，导致采用传统的主成分分析、因子分析等方法研究不同流域环境因子与径流和泥沙关系时会夸大或掩盖某些因子的作用，因此解析降雨、岩性、土壤、地貌和植被对喀斯特流域径流和泥沙的相对重要性仍是难点。金沙威尼斯欢乐娱人城亚热带农业生态研究所环江喀斯特生态系统观测研究站研究团队为解决上述问题，选取西南地区40个典型喀斯特流域，获取了2009年至2012年径流和输沙量数据，提取不同喀斯特流域降雨、岩性、土壤、地貌和植被因子共103个，采用皮尔逊相关和随机森林筛选影响径流和产沙的主导因素，并利用偏最小二乘-结构方程模型（PLS-SEM）解耦径流和产沙与其潜在影响因素之间的复杂关系。结果表明，气候、岩性、土壤、地貌和植被可解释不同喀斯特流域79%的径流变化，其中仅有降雨对径流有显著影响（P<0.01，路径系数(β)=0.589）；气候、岩性、土壤、地貌和植被可解释产沙变异的59%，其中植被对不同喀斯特流域产沙量的影响最大（P<0.01，β=-0.458），而降雨对不同喀斯特流域产沙量没有显著影响。本研究通过解耦降雨、岩性、土壤、地貌和植被对不同喀斯特流域产流产沙的影响，研究结果对于深入理解喀斯特区侵蚀产沙机理和水土保持措施的优化配置具有重要意义。该项研究近期以Quantitatively distinguishing the factors driving runoff and sediment yield variations in karst watersheds发表在水文学领域一区期刊Water Resources Research上。该研究得到了湖南省杰出青年基金、金沙威尼斯欢乐娱人城青年创新促进会、国家自然科学基金和湖湘青年英才等项目的共同资助。论文链接不同喀斯特流域径流和产沙影响因素解耦
2024-08-23
华南植物园在安第斯皇后凤梨保护基因组学研究获新进展
安第斯皇后凤梨（Puya raimondii Harms）是安第斯山脉特有的一种植物（图1），分布在秘鲁和玻利维亚3000—4800米的高山地带。作为凤梨科（Bromeliaceae）中最高大的物种，安第斯皇后凤梨的植株高度可达15米，是安第斯普纳地区（Puna）最为瞩目的植物之一。该物种具有独特的生活史性状，寿命长达40—100年，且一生只开一次花，开花后便迅速死亡。随着下一代测序技术（Next-Generation Sequencing）的发展，保护基因组学在物种保护中正发挥着越来越重要的作用。然而，针对长命单次繁殖植物的保护基因组学研究仍相对匮乏，影响了对这一类植物的保护。 金沙威尼斯欢乐娱人城华南植物园植物科学研究中心刘露等科研人员利用重测序（Resequencing）技术对来自秘鲁的9个群体，共计200个安第斯皇后凤梨个体进行了研究。研究利用全基因组数据分析群体的遗传多样性，利用溯祖法推断群体动态历史，并将结果与长命多次繁殖植物Puya macrura Mez进行了比较。 研究结果发现，安第斯皇后凤梨的9个群体间高度分化（图2），群体内具有较低的遗传多样性和较高的遗传负荷。尽管各个群体内部缺乏遗传变异，但平衡选择在维持部分位点的遗传多样性方面发挥了重要作用。此外，安第斯皇后凤梨和其近缘种P. macrura均在更新世受到强瓶颈作用的影响，随后，P. macrura的群体规模逐渐恢复，而安第斯皇后凤梨的群体规模却持续收缩（图3）。研究表明，长命单次繁殖的生活史性状可能影响植物的群体大小和基因组变异，使安第斯皇后凤梨面临较高的灭绝风险，这一发现强调了在未来物种保护和管理中需充分考虑生活史的影响。 该研究成果已近期发表在国际学术期刊New Phytologist（《新植物学家》）上。华南植物园博士后刘露为论文的第一作者，葛学军研究员和乌普萨拉大学的Martin Lascoux教授为共同通讯作者。该研究得到金沙威尼斯欢乐娱人城“一带一路”计划、广东省应用植物学重点实验室及国家留学基金委的资助。文章链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.20036图1. 安第斯皇后凤梨图2. 安第斯皇后凤梨9个群体的遗传结构图3. 基于FASTSIMCOAL2和PSMC推断安第斯皇后凤梨和Puya macrura的群体动态历史。
2024-08-21
深圳先进院翟冰课题组等发现真菌异质性耐药导致突破性血流感染（Nature Medicine）
接收器官移植的患者长期处于免疫缺陷状态，因容易发生包括侵袭性真菌感染在内的各种重症感染，需要通过持续使用抗细菌、抗真菌等药物来预防感染发生。但即便有药物保护，临床上也时常观察到患者在用药期间发生突破性感染，且引发感染的微生物对所用药物并未呈现经典的抗药性（antimicrobial resistance）。目前由于对这类感染的发生机制尚不明确，难以快速找到有效的用药方案，导致一旦发生此类情况，患者面临很高的死亡率。因此，亟需通过高质量的临床数据和实验数据解析其病因，开发新型检测手段，以应对这一棘手的医疗难题。8月2日，金沙威尼斯欢乐娱人城深圳先进技术研究院合成生物学研究所翟冰课题组，联合纪念斯隆凯特琳癌症中心廖辰博士、Tobias Hohl课题组，以及埃默里大学David Weiss课题组在Nature Medicine上发表了题为“Antifungal heteroresistance causes prophylaxis failure and facilitates breakthrough Candida parapsilosis infections”的最新研究成果。文章上线截图该研究发现，在导致突破性真菌血流感染的近平滑念珠菌（Candida parapsilosis）临床菌株中，很多菌株对抗真菌药物米卡芬净存在一种有别于经典耐药的表型——异质性耐药（heteroresistance），肠道定植有异质性耐药菌株的患者发生突破性血流感染的风险显著高于仅有敏感菌株定植的患者。翟冰课题组联合中国真菌病监测网（CHIF-NET）和北美、欧洲的多个课题组，发现这一具有重要临床意义的特殊药敏表型在各国菌株中普遍存在。由于现有临床药敏检测手段将异质性耐药菌株全部鉴定为敏感菌株，会误导抗真菌药物的选择。该研究运用机器学习模型算法，通过不超过10个基因组特征（genomic features）可对异质性耐药表型做出较准确的预测。该研究明确了异质性耐药的临床重要性，并为开发有效快速药敏检测提供了新的策略。抗微生物耐药性（antimicrobial resistance）导致每年全球超过一百万人死亡，是严重的公共卫生挑战。异质性耐药有别于经典耐药表型，描述同一菌株内少数耐药细胞（有时比例仅百万分之一甚至更低）与大多数敏感细胞共存的现象，在较高药物浓度下，绝大部分敏感细胞会被杀死，而耐药细胞还能存活并继续增殖。由于耐药细胞频率低，异质性耐药表型不能通过常规临床药敏检测方法鉴定。重症感染的实际治疗过程常常会同时使用多种抗生素，因此无法直接将临床结局和单一药物的药敏表型联系起来，进而明确异质性耐药在真实世界的重要性。相比之下，免疫缺陷患者的预防性用药通常使用单一抗菌药物，更有助于研究药敏表型的临床意意义。异质性耐药菌株的耐药细胞比例受药物暴露情况影响而变化作者首先回溯分析了2016–2020年间在纪念斯隆凯特琳癌症中心（MSKCC）接受造血干细胞移植的952名患者中发生的突破性真菌血流感染病例，发现其中近半数由近平滑念珠菌（Candida parapsilosis）造成。这些病人移植期间均使用米卡芬净（一种棘白菌素类药物，靶向真菌细胞壁合成）预防真菌感染。值得注意的是，引起突破性感染的近平滑念珠菌都被鉴定为米卡芬净敏感菌。因此，研究者对这些菌株进行了更精确的菌落谱型分析（Population Analysis Profiling，PAP），发现其中多数对米卡芬净发生了异质性耐药。MSKCC突破性真菌血流感染病例多由异质性耐药菌株（橙色）造成在前期的系列工作中，翟冰课题组基于同一临床队列发现近平滑念珠菌在肠道中定植是发生真菌血流感染的必要条件 (Nature Medicine 2020)，但移植期间出现肠道近平滑念珠菌定植的患者仅有部分会发生真菌感染 (Nature Microbiology 2021)。在本研究中作者通过综合分析200多例移植病人的临床信息、肠道菌群信息和肠道/血液近平滑念珠菌菌株的药敏表型，发现在29名移植期间出现近平滑念珠菌肠道定植的患者中，定植有异质性耐药菌株的患者发生突破性血流感染的风险显著高于仅有敏感菌株肠道定植的患者。异质性耐药菌株在肠道定植显著增加移植患者发生突破性血流感染的风险为了探索临床菌株中出现米卡芬净异质性耐药的普遍性，作者检测了来自美国、中国、法国、德国不同医疗机构的共219株近平滑念珠菌对米卡芬净的药敏表型，并对所有菌株都进行了深度全基因组测序。结果显示，各国的临床菌株中均发现了对米卡芬净异质性耐药的菌株，预示着这一具有重要临床意义的药敏表型可能在更广泛的地域范围中影响棘白菌素类药物预防/治疗真菌感染的效力。异质性耐药表型在不同国家来源的临床菌株中普遍存在为了精确表征近平滑念珠菌的基因组特征（genomic feature）并分析其与异质性耐药表型的相关性，本文共同第一作者廖辰博士开发了基于开放阅读框（ORF）完整性和拷贝数的双参数拷贝数变异（CNV）表征法。通过整合219株临床菌株的药敏表型与SNV/CNV信息，作者构建了一个基于不超过10个基因组特征预测异质性耐药表型的机器学习模型算法，并进行了概念验证，为未来开发可应用于临床的异质性耐药快速检测法提供了基础。通过机器学习策略开发异质性耐药检测方法翟冰研究员和Tobias Hohl教授、David Weiss教授为本文的共同通讯作者。翟冰、廖辰博士、Siddharth Jaggavarapu博士、深圳先进技术研究院唐媛媛博士为共同第一作者。本工作获得了国家科技部重点研发计划的经费支持。<!--!doctype-->
2024-08-07
深圳先进院发现生成式AI赋能脑网络构建新范式（IEEE TPAMI )
8月18日，金沙威尼斯欢乐娱人城深圳先进技术研究院数字所王书强课题组在人工智能权威期刊IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence在线发表了题为"A New Brain Network Construction Paradigm for Brain Disorder via Diffusion-based Graph Contrastive Learning"的研究成果。首次实现了基于生成式AI优化模型的End-to-End脑网络构建。 相较于传统的脑影像分析，作为大脑机理探索和脑疾病研究重要工具的脑网络计算，则侧重于不同脑区之间的相互作用和连接模式，能够更好地反映大脑作为一个整体系统的运作机制，有助于从整体角度理解大脑信息处理的方式。此外，脑网络计算能捕捉神经活动中的非线性异常特征，分析潜在的神经机制变化，为开发基于调控大脑网络的创新性治疗手段提供理论依据。8月18日，金沙威尼斯欢乐娱人城深圳先进技术研究院数字所王书强课题组在人工智能权威期刊IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence在线发表了题为"A New Brain Network Construction Paradigm for Brain Disorder via Diffusion-based Graph Contrastive Learning"的研究成果。首次实现了基于生成式AI优化模型的End-to-End脑网络构建。论文发表截图生成式AI通过从数据中自动学习提取隐藏的模式和规律，在模拟复杂自然过程、分析和预测科学数据等方面表现出巨大潜力。相较于传统方法，生成式AI在学习复杂脑网络结构和连接模式特征方面具有显著优势，它能从脑网络异常特征中挖掘潜在的神经生理病理机制，为神经系统疾病的病因研究提供新线索。与传统的脑影像分析相比，脑网络计算在探索大脑机理和脑疾病分析具有显著优势。然而，现有的脑网络构建方法面临着效率低、一致性差、高度经验依赖等问题。针对上述问题，研究团队提出了一种基于扩散-图对比学习模型(DGCL)的脑网络构建新范式。具体而言，研究团队首先通过设计的大脑区域感知模块(BRAM)的扩散学习过程，实现个性化脑区的精准定位，避免了主观参数选择，并自动化对齐标准脑模板空间。然后利用图对比学习思想，通过稀疏化冗余连接，实现个体化大脑连接优化，从而增强同一组内大脑网络的一致性。最终通过设计节点-图对比损失和分类损失的联合约束机制，实现重建脑网络优化。DGCL模型图为了验证所提出的DGCL模型在脑网络构建和脑疾病分析任务上的通用性和泛化性，研究团队分别在面向阿尔茨海默病（AD）的ADNI数据集和面向自闭症障碍（ASD）的ABIDE数据集进行了大量消融实验和对比实验。实验结果表明，相较于现有脑网络构建工具，DGCL在脑网络构建效率、可靠性（ICC），以及脑疾病预测精度等方面具有显著优势。通过对AD和ASD不同阶段脑网络连接模式分析发现：两种模式的脑网络连通性在疾病早期都呈上升趋势，然后在疾病中期-晚期阶段时减少到较低水平。这一发现与脑科学研究中的神经连接代偿机制一致。不同脑疾病阶段的脑网络连接模式王书强课题组长期专注于基于生成式AI的脑影像-脑网络计算领域的研究，在脑影像增强、跨模态生成、脑网络构建和脑疾病智能辅助诊断等方面取得一系列成果，相关工作发表在IEEE Transactions on Medical Imaging、IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems、IEEE Transactions on Computational Imaging等权威期刊上，其中5篇入选ESI高被引论文。王书强课题组近年来在“基于生成式AI的脑影像-脑网络计算”方向的代表性工作王书强研究员为该文章的通讯作者，数字所研究生宗永承为第一作者。该文章获得国家重点研发计划、国家自然科学基金等科技项目支持。<!--!doctype-->
2024-08-20
全介质超表面近场增强新突破--非局域准束缚态提升生物传感性能（Advanced Optical Materials）
近日，李光元和刘运辉研究团队在全介电超表面的研究中取得重要进展。这项研究开发了一种通过全介电超表面实现均匀且显著的近场增强新方法，为高灵敏度的光学生物传感应用提供新的解决方案。 长期以来，光学传感技术在生物医学、环境监测等领域的应用中面临着灵敏度不足的挑战。现有的包括等离激元共振（SPR）在内的多种技术在提升传感性能方面取得了一定进展，但仍存在诸多限制，如容易产生热、灵敏度不够高等问题。近日，金沙威尼斯欢乐娱人城深圳先进技术研究院李光元和刘运辉研究团队在全介电超表面的研究中取得重要进展。该团队的研究成果以“Homogeneous and Significant Near-Field Enhancement in All-Dielectric Metasurfaces”为题发表在光学材料领域权威期刊《先进光学材料》（Advanced Optical Materials）上，并入选了杂志当期内封面论文（Inside Front Cover）。这项研究开发了一种通过全介电超表面实现均匀且显著的近场增强新方法，为高灵敏度的光学生物传感应用提供新的解决方案。文章上线截图全介电超表面凭借其高品质因数（Q因数）、大近场增强能力和不易产生热，成为了光学传感应用中的一个新平台。然而，传统的全介电超表面在增强近场时，往往将光场束缚于介电纳米结构内部，而非外部的待传感区域，从而严重限制了体折射率灵敏度和生物传感性能。本研究通过设计一种由两个相对位移的晶格复用形成的硅基超表面，利用两个表面晶格共振模式之间的干涉相消实现了非局域准束缚态（nonlocal q-BICs），在硅纳米柱外的大体积区域内产生了均匀且显著的近场增强。实验结果表明，该方法在折射率传感应用中实现了407 nm/RIU的高体折射率传感灵敏度，并在早期乳腺癌筛查中对蛋白质生物标志物的检出限达到了20 pg/mL，比目前的技术水平提高了35倍。新方法在ERBB2的检测限度达到了20 pg/mL，比现有技术提高了35倍通过利用表面晶格共振之间干涉相消形成的非局域性q-BIC，这项研究成功地克服了传统的高Q值表面晶格共振对均匀介电环境的苛刻要求，从而大幅提升了在非均匀介电环境下超表面的Q因数和近场增强能力。这种设计不仅在理论上达到了478 nm/RIU的折射率灵敏度，在实验中也实现了407 nm/RIU的高灵敏度，远远超越了绝大多数全介电超表面的q-BICs。两个相对位移的晶格杂化形成的硅基超表面，实现非局域准束缚态（q-BICs），在硅纳米柱外部区域内产生均匀且显著的近场增强该研究的成功为大体积区域内实现显著的光-物质相互作用提供了新机遇，具有广泛的应用潜力，不仅局限于生化传感，还可能扩展到包括荧光增强在内的其他领域。非局域q-BICs的这一突破性进展将推动高性能光学芯片传感技术的发展，并为下一代光传感芯片的设计提供重要参考。李光元副研究员和刘运辉副研究员为本文的共同通讯作者。这项研究获得了国家自然科学基金、深圳市医学研究专项资金、深圳市基础研究重点项目等项目的支持。原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adom.202400425<!--!doctype-->
2024-08-12
华南植物园对种群动态的时空尺度特征分析取得进展
尺度效应显著影响生态模型的合理性与准确性，对理解研究对象和生态过程的时间动态与空间依赖性至关重要。随着智能化监测技术的进步，时间和空间数据的测量和积累变得越来越容易实现，为揭示生物多样性的时间或空间变异特征提供了机会。然而，这也为针对此类数据的分析带来了新的挑战。目前，很少有研究同时分析与比较种群或群落在时间和空间尺度上的变化规律，仍有待探讨其在时空尺度上的同步性特征。 基于实测数据以及数值模拟方法，该研究提出了时空尺度耦合分析框架，并揭示了传统尺度研究中可能存在的缺陷。研究结果表明，本方法可以同时识别和定位物种时空格局变化中的尺度特征与存在范围，特别是关于多个地点（或时间）的时间变化（或空间格局）的同步性和幅度。以深海鳐形目（Rajiformes）鱼类为对象，揭示了其生物量的13年时间尺度变异特征以及空间尺度特征的潜在影响，促进了我们对全球渔业资源波动的认识，这也意味着基于时空尺度耦合分析获得的时空格局和尺度特征将更完整、更准确。同时，该方法能够正确识别多时间多空间尺度组合的复杂格局特征，且可以减少实际应用中出现的误差。本研究进一步强调了尺度效应在时空格局分析中的重要性，研究结果可应用于未来生物多样性时空格局的识别和预测，也可为生物多样性保护和生物资源的可持续利用与管理提供支撑。 相关研究成果于近日发表在国际学术期刊Ecological Informatics（《生态信息学》）上。金沙威尼斯欢乐娱人城华南植物园博士后丁彰琦为论文第一作者，刘占锋研究员为通讯作者。该研究得到国家重点研发计划项目和广东省基础与应用基础研究旗舰项目资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2024.102776图. 深海鳐形目（Rajiformes）鱼类捕获量时空动态特征的扩展与分析
2024-08-19
研究揭示新西兰北岛弧后地区南部上地幔和俯冲板片的变形特征
近日，金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室赵明辉研究团队，联合浙江海洋大学、西澳大利亚地质调查局以及新西兰惠灵顿维多利亚大学，在新西兰北岛弧后地区南部上地幔和俯冲板片变形特征研究中取得重要进展。相关成果发表于国际知名地学期刊《构造物理》（Tectonophysics）。副研究员曹令敏为第一作者和通讯作者，浙江海洋大学博士何小波为共同通讯作者。新西兰北岛位于太平洋板块与澳大利亚板块之间的斜向汇聚边界——Hikurangi俯冲带上（图1）。该俯冲带发育有陶波火山区，而在该火山区以西150km左右的弧后区域又发育有塔拉纳基火山；在北岛中部，呈东西向的Taranaki-Ruapehu构造线（TRL）附近上覆岩石圈可能发生了拆沉。研究区构造作用强烈，是研究俯冲板片变形、岩浆活动与岩石圈拆沉相互作用的天然实验室。研究人员通过收集区域台网的地震波波形资料，利用剪切波分裂方法，刻画了上地幔介质各向异性，揭示了俯冲板片与上覆岩石圈变形和地幔流动特征。研究结果表明，研究区近震快波方向有明显不同，北东侧呈北东向，表明俯冲板片内发育有平行于海沟方向的正断层（形成于外援隆起地区），或者陶波火山区地壳内含流体裂隙；而西南侧转变为南东向，呈垂直海沟方向，推断与不同深度的俯冲板片的应力变化（图2a和图3）。同时，该垂直于海沟方向的快波方向表示上地幔可能存在角落流，将部分蛇纹岩化的弧前地幔拖入弧后深部地幔，脱水产生的流体/熔体发生进一步交代而形成了远离火山弧的塔拉纳基火山的深部岩浆。而远震快波方向平行于海沟走向，推断存在板下地幔流或俯冲板片内存在平行海沟方向的裂隙；图2b中的B区表现有较大的延迟时间，或是俯冲板片与 410 km不连续面的交互作用的结果，或与Taranaki-Ruapehu构造线附近的岩石圈拆沉有关（图2b和图3）。该项研究揭示了太平洋俯冲板片与上地幔变形特征，阐明了俯冲板块与410 km间断面相互作用的深部动力学过程，构建了研究区斜向俯冲的构造格局，同时对弧后岩浆活动分布和成因提供重要科学参考。该研究受到国家自然科学基金、金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所发展基金、金沙威尼斯欢乐娱人城战略性先导科技专项（B 类）等共同资助。相关论文信息：Cao,L.,He,X.,Yuan,H.,Zhao,M.,Qiu,X.,Savage,M. (2024). Upper-mantle seismic anisotropy in the southwestern North Island,New Zealand: Implications for regional upper-mantle and slab deformation. Tectonophysics. 论文链接：https://doi.org/10.1016/j.tecto.2024.230455图1 （a）研究区主要构造和使用的地震台站（粉色和蓝色三角）分布图。不同颜色的圆圈代表不同深度的地震震中投影；TRL指Taranaki-Ruapehu构造线。（b）区域构造背景图。图2 研究区近震S分裂结果（a）和远震S/SKS分裂结果（b）图3 研究区上地幔和俯冲板片变形模式图
2024-08-16
基于CSTR的生物多样性资源标识被乌兹别克斯坦F.N.Rusanov植物园正式使用
日前由科技资源标识服务平台（cstr.cn）与金沙威尼斯欢乐娱人城华南植物园标本馆（IBSC）联合设计和开发的生物多样性资源标识被正式应用于乌兹别克斯坦科学院植物研究所塔什干F.N.Rusanov植物园的物种标识。这是基于CSTR的生物多样性资源标识服务的首个正式应用。双方未来将继续合作，共同推动CSTR在生物多样性领域的创新应用与推广，协力构建开放包容的生物多样性资源标识应用生态。F.N.Rusanov植物园生物物种页面CSTR标识F.N.Rusanov植物园生物物种推荐引用格式 乌兹别克斯坦科学院植物研究所塔什干F.N.Rusanov植物园是该国主要的植物科学研究机构之一。该机构致力于研究和保护乌兹别克斯坦的植物多样性，促进具有药用和经济植物物种的长期保存和利用。 《科技资源标识》是我国于2016年发布的国家标准（Science and technology resource identification， 简称CSTR）。CSTR已成为国际互联网数字分配机构IANA认可的国际标准协议标识符之一，并在联合国粮农组织（FAO）、ORCID、Harvard Dataverse等获初步应用。科技资源标识服务平台（https://www.cstr.cn） 基于该标准建设，面向全球科学数据、论文、预印本、专利等科技资源提供唯一标识服务，是我国国家标准服务全球科技资源的重要载体，是推动我国标准国际互认的全球通用基础服务平台。
2024-08-15
