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《地理资源所等提出生态系统性状新概念体系》

  • 来源专题：中国科学院亮点监测
  • 编译者： feifei
  • 发布时间：2019-01-08

  • 12月5日，国际生态学期刊Trends in Ecology and Evolution 在线刊登了中国科学院地理科学与资源研究所研究员何念鹏、于贵瑞等题为Ecosystem Traits Linking Traditional Traits to Macroecology 的学术论文。文章提出了生态系统性状（Ecosystem traits）原创性新概念“Here, ecosystem traits are traits or quantitative characteristics of organisms (plants, animals, and microbes) at the community level expressed as the intensity (or density) normalized per unit land area ”，阐述生态系统性状的内涵、方法学体系及未来发展愿景，并应用大量实测数据给出了如何将传统的植物功能性状应用到解决区域生态环境问题的示范性案例。该研究论文创新性地构建了一个联系传统植物功能性状与宏观生态学研究的新桥梁，将传统植物性状研究推向了服务于解决典型生态系统、流域生态系统、区域乃至全球尺度的生态和资源环境问题的新层面。

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相关报告

  • 《理化所首次提出“量子限域超流体”概念》
    • 来源专题：中国科学院亮点监测
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2018-07-31
    •         生物离子通道在物质转移、能量转换和信号传输等多种生理过程中起着重要作用。信号可以基于生物离子通道在视觉、嗅觉、听觉和触觉等过程中经神经传递到大脑。这些功能高度依赖于具有选择性的生物离子通道的高速离子传输（每个通道每秒107个离子）。这种超快物质传输源于离子通道的特殊性质，例如，小尺寸、独特的结构和表面电荷分布等，从而导致离子和分子以单链形式进行超快传输。从经典热力学角度看，具有化学选择性的纳米通道的物质传输应该是非常缓慢的。然而，在生命体系中，离子和分子的快速传输表现出量子化的超快流体状态。例如，NaK通道每次只能容纳一个水合Na+离子；K通道含有两个相距约7.5埃的K+离子，中间有一个水分子；每个Ca离子通道也同时结合两个Ca2+离子。 　　近日，中国科学院院士、中国科学院理化技术研究所研究员江雷将生物孔道中离子和分子以单链的量子方式快速传输定义为“量子限域超流体”，并指出限域孔道内离子和分子的有序超流为“量子隧穿流体效应”，该“隧穿距离”与量子限域超流体的周期相一致。结合该课题组近期研究成果（Adv. Mater., 2016, 28, 3345-3350；Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 129, 5814-5818），他们发现仿生体系也存在量子限域超流现象，例如人工离子通道和水通道内物质的快速传输（每秒~106个离子）。最后，他们在展望中指出，通过把量子限域超流体概念引入化学领域，将引发出精准化学合成，即量子有机、无机、高分子反应等。而引入到生物学领域，将产生量子超流的生物化学、生物物理、生物信息学以及生物医学等。在此基础上，也将产生其他的新科学和新技术。 　　文章发表在《中国科学-材料》（SCIENCE CHINA Materials）上，论文标题为Quantum-confined superfluidics: From nature to artificial。
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  • 《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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