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《生态系统过程的热点区域—生态水文界面》

  • 来源专题：水体修复
  • 编译者： 邹丽雪
  • 发布时间：2017-08-23

  • 水，物质，有机质以及能量能够在生态水文界面发生巨大的变化，这个动态转移的区域存在于相邻生态系统的交错带或者边界。近20年的跨学科研究表明生态水文界面常常是生态，生物地球化学以及水文过程的热区，在极端事件条件下能够为生物群提供避难所。生态水文界面能够对全球的水文以及生物地球化学循环造成重要影响。生态水文界面的时空变化过程的原则理解的不够深入，需要综合分析水文，生物地球化学以及生态过程。我们针对不同驱动因素的联系以及控制限制了我们对复杂系统响应变化的理解。

    本文我们在不同的时空尺度上探究了多种淡水生态水文界面的相同点与不同点。我们利用了这次对比开发了一个综合的跨学科框架，包括分析生态水文过程的路线图以及他们在生态系统中的相互作用。我们认为，为了全面解释他们的非线性动态过程，需要将生态水文界面概化为一个唯一的，时空动态的整体，这个整体与现有界面条件有所不同。

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相关报告

  • 《生物多样性国际组织推广农业生态系统恢复策略》
    • 来源专题：农业科技前沿与政策咨询快报
    • 编译者：李楠
    • 发布时间：2017-11-28
    • 实现农业和树木生物多样性的主流化对粮食和生产系统可持续发展至关重要，而在农业系统、生态恢复过程和生态系统服务中，注重植株性状之间的关联，将有助于恢复生态系统的功能和生产力。 通常情况下，科学家更注重于在自然生态系统中研究植物性状与生态系统过程的关系，在半自然和人为主导的生态系统中的相关研究较少，例如，农业生态系统中。然而，农业系统约占全球土地面积的40%，并且倾向于种植同类植被，因此通过制定植物多样化策略以恢复生态系统过程和服务是至关重要的。例如，植株性状，植株高度、叶片大小、叶片营养元素、根茎深度等与植物的固氮能力是相关联的。土壤肥力的维持作为一种生态系统服务，在一定程度上依赖土壤硝酸盐可用性和脱硝潜力，而这些生态过程主要通过植物群落的叶氮含量和根长性状值预测。但是，这些性状信息散布在全局数据集中，且随地点和生态系统而异。 基于此，生物多样性国际组织（Bioversity International）正在研究实证策略 ，用于确定和组合可以提供支持粮食生产的多样化生态系统服务的植株性状。这种方法将对不同农业系统中的植株性状组成和变异性进行三角测量和评估，指导人们在自然条件（残留林和社区种子库）或基因库中选择适应当地条件的物种，以恢复生态系统。 研究人员首先将这种新的方法应用于恢复埃塞俄比亚（Ethiopia）的蒂格雷（Tigray）、奥罗米亚（Oromia）、阿姆哈拉（Amhara）地区的农业生态系统，这些区域面临严重的土地退化，水蚀等问题。在每个试验地区，科研人员对3个主要数据来源的植物信息进行三角测量，以确定有地区适应能力的植物物种的最完整范围。 第一个数据源：包括已有的植物组成信息，例如非洲植被图中提供的信息。利用这些信息从当地147个树木品种中识别抗逆境特性，以及这些特性的群落加权值分布。 第二个数据来源：包括来自文献、全球数据库和基因库信息。基因库中包括地理定位的作物野生近缘物种，被忽略和未充分利用的作物和每个景观中的濒危植物。例如，来自全球生物多样性信息基金（Global Biodiversity Information Facility）和国际自然保护联盟红色名录（IUCN Red List）物种约450个；来自世界末日种子数据库（Genesys pgr）的物种约612个；来自生物多样性国际组织（Bioversity International）所收集样本数据库的物种约187个。 第三个数据来源：地区生态系统服务偏好和价值。通过焦点小组、实地访问和采访，揭示植物物种（总计约300种）对人类的价值，包括经济价值、医用价值、生活需求价值（如作为木柴），以及作为地区的精神象征等。 通过以上数据源获得的信息（植物—性状—生态系统服务）创建一个性状中心，以与当地资源形成互补为出发点，因地制宜地确定用于生态恢复的农业生物多样性战略，同时突出本地物种和遗传多样性的潜在作用。 在进行埃塞俄比亚案例研究时，研究团队通过查阅文献和全球数据库，收集社区与农业系统中的生态系统过程和服务相关联的性状信息，发现当前的知识空缺，例如，已有的本体或全球植物性状数据集中没有与营养相关的性状。因此，生物多样性国际组织（Bioversity International）的研究结果将填补空缺，特别是将对“作物本体项目”（the Crop Ontology Project ）予以补充。“作物本体项目”由生物多样性国际组织牵头，是迄今为止关于生理、形态、农艺作物产量相关性状的最全面的开放数据库，包括数据协调、关联不同信息来源、拥有强大的数据协作和伙伴关系，生成可用的全球数据库和基线数据的分析清单，并通过数据查询确定关联所有这些数据源所需的本体。这些研究工作将更清楚地阐明植物性状和生态系统服务之间关联作用，为选择植物品种提供参考信息，推动农业生态系统的多样化和生态恢复，为农业生态系统提供多重惠益。 此外，由生物多样性国际组织牵头的“作物本体项目”与“建立农业生物多样性数据，支持恢复退化的生态系统服务” 项目开展合作。实践研究纳入了国际农业研究磋商组织（CGIAR）的两项研究项目，包括：水、土地和生态系统研究计划（CRP-WLE）—蓝色尼罗河（Blue Nile）创新项目；埃塞俄比亚气候变化、农业和食品安全研究计划（CRP-CCAFS）—种子满足需求（Seeds for Needs）方法。项目由CRP-WLE和CGIAR基金捐助者（CGIAR Fund Donors）资助。 （编译 李楠）
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  • 《解读欧特克3D打印软件生态系统》
    • 来源专题：数控机床与工业机器人
    • 编译者：杨芳
    • 发布时间：2015-11-04
    • 记者：欧特克推出开源3D打印软件操作平台“Spark”的初衷是什么? 　　Chris Romes：开源非常重要，因为它的主要目标是推广应用。对于Spark而言，我们希望3D打印业内的主要参与者都能广泛利用这个平台。此外，开源意味着别人都能够对这个平台有所贡献，共同改进在3D打印过程中出现的问题并受益。比方说，市场上可能有数百个3D打印机，但没有必要为每个打印机写出专门驱动程序，而只要通过Spark就能把软件与硬件很好连接起来。 　　3D打印世界的现实情况是，软件与硬件无法良好对接，缺乏“通用语言”或者说“通用平台”，所以欧特克想建设3D打印的全新生态系统。我们试图解决这些问题，让大家比如硬件、软件生产商、增材制造 商与设计师等都能容易参与并有所贡献。 　　记者：开源的Spark与之前推动中国3D打印桌面机迅速普及的RepRap能产生的功用有何不同? 　　Chris Romes：Spark是开源3D打印软件操作系统，而RepRap则主要针对3D打印硬件开源。Adrian Bowyer的RepRap，推动FDM 桌面级3D打印机对消费者与创客实现了大规模与低成本的生产与销售。不过，在桌面机领域目前也存在不少问题。我们针对FDM桌面机进行一项调查，发现约50%的机器卖给了各类教育机构，但由于缺乏教程编排、易操作的软件程序、打印质量等各种原因，这部分打印机中有90%没有被理想地使用，就呆在角落中。而Spark所要做的就是要让整个打印过程变得极其简单容易——找来个模型，按下按纽，开始打印!同时，我认为3D打印的真正价值还是在于工业领域的应用，这也是我们要推进的重点。当然这对于Spark的挑战也会更大与复杂些，它对推动航天、消费电子、机械、建筑乃至电影制作等多个领域的3D打印应用大有用武之地。 　　记者：Ember在欧特克的3D发展规划中扮演怎样角色? 　　Chris Romes：Ember是一个参照物，与其它3D打印机其实不存在太多竞争关系。我们可以通过Ember向硬件生产商展示如何与Spark平台融合并有效运作，如同Google 将Nexus手机作为应用Android系统的示范。同时，Ember擅长打印讲求高品质与精度、体积小巧的模型，比如珠宝与牙科应用等，就此也为其它行业进行很好示范。有了开源的软件系统Spark、加上网站公开了Ember的机械设计文件和打印材料化学配方，设计师与研究者可在此技术上进行改进与创新，利用开源平台不断为Ember增添新价值。 　　记者：Spark推出已经一年，您觉得已经实现初始目标了吗? 　　Chris Romes：我们取得了相当不错的进展。一批核心的Spark早期应用者与我们签约结为伙伴;大约200来个开发者使用Ember，利用Spark的API发展应用并提供反馈;同时，我们已经非常接近完全公开Spark的所有API。此外，微软宣布将3D打印平台Spark嵌入Windows 10操作系统，HP也将在它们要推出的最新3D打印机中采用Spark。 　　记者：为什么选择与微软、HP、达索系统、SLM Solutions等创始成立组成3MF 3D打印联盟? 　　Chris Romes：为了3D打印产业成功前行，形成规模态势，就要在核心技术上取得一致。我们需要“通用语言”，一个统一更易用的文件格式去存储数据、交流应用。就如传统2D打印最初采用的也是PCI等较低文件格式，后来PDF格式开发出来并逐步成为行业标准，让打印对人众都变得简单。这也是我们期望3D打印能实现的。所以我们与微软、HP等几家在3D打印领域规划长远的公司形成联盟，致力解决当下行业缺乏标准等问题。要知道，我们与微软、HP等多年前就形成了良好的合作关系。比如欧特克20年前就与HP在2D打印领域合作，当他们要开发3D打印机软件系统时，首个想到的也是我们。 　　记者：您如何看待中国大量投资涌入3D打印领域但利润率却不尽如人意状况?欧特克又怎么利用构建开源的3D软件生态系统赚钱? 　　Chris Romes：3D打印的现实的确是利润率较低，但它拥有广阔发展潜力，可预见整个行业在未来十年将保持每年20%-30%的增长，这也是为什么这么多投资涌入的原因。欧特克投资了开源的软件系统Spark及可与Spark结合、能提供良好打印体验的专业应用等。来到中国，感受到政府对发展3D打印充满兴趣、很多大学开展研究，不少初创型企业诞生。而欧特克的Spark能够让这些3D打印初创型企业的工作变得更简单。 　　就可应用的客户数量而言，Spark具有极大的市场空间。对于欧特克而言，当硬件公司安装了Spark后，我们所有的专业软件也都可以用于那台打印机，这会加速设计软件的应用，从而让欧特克的软件变得更有价值。 　　记者：火花投资基金是否在中国找到了合适的投资对象? 　　Chris Romes：Spark Investment Fund让我们机会去遴选真正的创新技术，激发潜力，与3D打印创新者结成伙伴。目前我们首个已经投资了一家挺有趣的企业Carbon 3D，同时在英国、德国及以色列等3D打印产业发展较好的国家寻找项目。中国已有几家3D打印企业申请了火花基金，我们会密切关注它们的发展。只要是有发展前景的3D打印创新企业或技术，我们对于单个投资项目不设上限。
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