Effect of Rotational Shepherding on Demographic and Genetic Connectivity of Calcareous Grassland Plants

Response to habitat fragmentation may not be generalized among species, in particular for plant communities with a variety of dispersal traits. Calcareous grasslands are one of the most species‐rich habitats in Central Europe, but abandonment of traditional management has caused a dramatic decline of calcareous grassland species. In the Southern Franconian Alb in Germany, reintroduction of rotational shepherding in previously abandoned grasslands has restored species diversity, and it has been suggested that sheep support seed dispersal among grasslands. We tested the effect of rotational shepherding on demographic and genetic connectivity of calcareous grassland specialist plants and whether the response of plant populations to shepherding was limited to species dispersed by animals (zoochory). Specifically, we tested competing dispersal models and source and focal patch properties to explain landscape connectivity with patch‐occupancy data of 31 species. We fitted the same connectivity models to patch occupancy and nuclear microsatellite data for the herb Dianthus carthusianorum (Carthusian pink). For 27 species, patch connectivity was explained by dispersal by rotational shepherding regardless of adaptations to zoochory, whereas population size (16% species) and patch area (0% species) of source patches were not important predictors of patch occupancy in most species. [Correction made after online publication, February 25, 2014: Population size and patch area percentages were mistakenly inverted, and have now been fixed.] Microsite diversity of focal patches significantly increased the model variance explained by patch occupancy in 90% of the species. For D. carthusianorum, patch connectivity through rotational shepherding explained both patch occupancy and population genetic diversity. Our results suggest shepherding provides dispersal for multiple plant species regardless of their dispersal adaptations and thus offers a useful approach to restore plant diversity in fragmented calcareous grasslands. Efectos del Pastoreo Rotacional sobre la Conectividad Genética y Demográfica de Plantas de Pastizales Calcáreos     

The imperiled fish fauna in the Nicaragua Canal zone

Large‐scale infrastructure projects commonly have large effects on the environment. The planned construction of the Nicaragua Canal will irreversibly alter the aquatic environment of Nicaragua in many ways. Two distinct drainage basins (San Juan and Punta Gorda) will be connected and numerous ecosystems will be altered. Considering the project's far‐reaching environmental effects, too few studies on biodiversity have been performed to date. This limits provision of robust environmental impact assessments. We explored the geographic distribution of taxonomic and genetic diversity of freshwater fish species (Poecilia spp., Amatitlania siquia, Hypsophrys nematopus, Brycon guatemalensis, and Roeboides bouchellei) across the Nicaragua Canal zone. We collected population samples in affected areas (San Juan, Punta Gorda, and Escondido drainage basins), investigated species composition of 2 drainage basins and performed genetic analyses (genetic diversity, analysis of molecular variance) based on mitochondrial cytb. Freshwater fish faunas differed substantially between drainage basins (Jaccard similarity = 0.33). Most populations from distinct drainage basins were genetically differentiated. Removing the geographic barrier between these basins will promote biotic homogenization and the loss of unique genetic diversity. We found species in areas where they were not known to exist, including an undescribed, highly distinct clade of live bearing fish (Poecilia). Our results indicate that the Nicaragua Canal likely will have strong impacts on Nicaragua's freshwater biodiversity. However, knowledge about the extent of these impacts is lacking, which highlights the need for more thorough investigations before the environment is altered irreversibly.     

基于最严格水资源管理制度的初始水权分配研究

实行最严格水资源管理制度是2011年中央一号文件明确要求的内容。在分析最严格水资源管理初始水权分配内涵的基础上,首次以水资源管理“三条红线”为准则,构建了包含目标层、准则层、指标层及方案层4个层次结构的初始水权分配指标体系,建立了最严格水资源管理初始水权分配的投影寻踪模型,并采用量子遗传算法优化投影指标函数,以模型计算出的最佳投影值作为初始水权分配的分水比例。最后,以南水北调东线一期工程为例,将本文所建立的模型用来分配该工程净增加供水量的初始调水量。结果表明:该指标体系和模型具有一定的可操作性及有效性。     

巴伊盆地平原区地下水水化学特征及污染源识别

为探明新疆巴伊盆地平原区地下水水化学特征及形成机制并解析污染源,综合运用数理统计、图解法和PCA-APCS-MLR模型等方法,对2022年8月采集的4组泉水样、 20组潜水样和11组承压水样的测试结果进行分析.结果表明,研究区地下水化学类型复杂多样,泉水以HCO₃·SO₄-Na·Ca型地下水为主,潜水以HCO₃·SO₄-Na·Ca型和HCO₃·SO₄-Ca型地下水为主,承压水水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Na·Ca型和HCO₃·Cl·SO₄-Na·Ca型;未利用地承压水水化学类型单一(Cl·SO₄-Na·Ca型),耕地及城乡居民用地承压水水化学类型复杂,表明地下水受到人类活动影响;地下水演化过程主要受到水岩相互作用与阳离子交换作用的影响,从泉水至潜水至承压水阳离子交换作用逐渐增强,石膏及硬石膏的风化溶解作用逐渐减弱、岩盐的风化溶解作用逐渐加强;...     

芳香化合物受体报道基因检测环境二噁英污染

以建立环境二噁英类污染物的筛查方法为目的,考察酵母基因报告系统方法在水、土壤和动物血清样品检测中的准确性和灵敏性。利用该系统,对TCDD标准品和已知毒性当量的环境污染二英标准品进行测试,建立和标准化测定的方法;对各种水样、土壤和动物TCDD暴露模型血清样品进行测定。结果显示报道系统能够较为准确地反映标准样品的毒性当量浓度,可检测到TCDD污染物的下限浓度为0.01 ng/L;可疑河涌水的二噁英类TEQ污染水平在可检测范围内,经过治理后污染程度下降;土壤检测到最高污染水平为(23.06±1.75)ng/kg;TCDD模型小鼠血清含量明显高出正常对照组(p<0.05,p<0.01和p<0.01)。结论:实验证明该报道系统可用于多种实际环境污染样品二噁英类TEQ检测,灵敏度可达ng级。由于方法具有简单、快速的特点,特别适合于环境可疑较高二噁英类污染物的快速筛查,在实际中有一定的应用价值。     

高垦殖丘陵区不同类型农用地土壤中抗生素抗性基因分布特征

为揭示高垦殖丘陵区不同类型农用地土壤中抗生素抗性基因分布特征,分析了抗生素抗性基因在菜地、果园和耕地土壤中的丰度和多样性.结果表明,所有土壤样品中共检出70种抗生素抗性基因和4种可移动基因元件,其中β-内酰胺类cphA-01抗性基因是农用地土壤中相对丰度最高的耐药基因.在菜地和果园土壤中,主要的抗性基因亚型为cphA-01和cmx（A）,而耕地土壤以mexF和aacC基因为主.土壤中抗生素抗性基因的相对丰度和多样性均表现为：耕地<菜地<果园,这与不同农用地土壤的养分条件差异有关.类似地,土壤中可移动基因元件的相对丰度和多样性均以耕地土壤为最低,而其最高值分别出现在菜地和果园样品中.高垦殖丘陵区农用地土壤环境中可移动基因元件与抗生素抗性基因丰度呈显著正相关关系（P<0.05）,表明基因水平迁移可能促进抗生素抗性基因在高垦殖丘陵区农用地土壤环境中扩散.     

基于U-D分解卡尔曼滤波地下水污染源溯源辨识

采用基于U-D分解的卡尔曼滤波与非线性规划优化模型相结合,溯源辨识出地下水污染源的个数、位置与释放强度.基于一个假想例子,建立地下水污染质数值模拟模型,运用灵敏度分析筛选出对模型影响较大的参数作为模型中的随机变量.然后,应用基于U-D分解的卡尔曼滤波辨识出污染源的个数与位置.在此基础上建立辨识污染源释放强度的优化模型,应用克里格插值法建立地下水污染质运移数值模拟模型的替代模型,代替模拟模型,作为约束条件嵌入优化模型中,运用遗传算法求解优化模型辨识出地下水污染源源强.结果表明：采用基于U-D分解的卡尔曼滤波方法能够保证滤波的稳定性,有效识别出污染源的个数和位置;非线性规划优化模型,可以辨识出污染源释放强度.在优化模型的求解过程中,应用克里格方法建立模拟模型的替代模型嵌入优化模型,能在保证一定精度的情况下,大幅度减少计算负荷和计算时间.     

香溪河大型底栖动物24 h漂流规律研究

漂流行为是大型底栖动物适应河流水文过程的重要生物行为,也是研究河流底栖动物时空分布过程的重要依据,研究底栖动物的漂流规律对了解河流生态系统纵向格局的形成过程和演变机制具有重要意义.2017年8月选择湖北省香溪河的2条支流（九冲河与高岚河）研究大型底栖动物的漂流种类、昼夜节律和功能摄食类群构成.结果表明:①九冲河与高岚河漂流底栖动物均以蜉蝣目（Ephemeroptera）占绝对优势,相对丰度分别为76.9%、96.1%.九冲河的漂流物种数（35种）远高于高岚河（14种）.②优势物种分析表明,九冲河的优势物种为高翔蜉（Epeorus sp.）、弯握蜉（Drunella sp.）、四节蜉（Baetis sp.）、花翅蜉（Baetiella sp.）、扁蚴蜉（Ecdyonurus sp.）、沼石蛾（Limnophilidae sp.）、等翅石蛾（Philopotamidae sp.）和蚋（Simulium sp.）,高岚河的优势物种为花翅蜉和高翔蜉.③2条河流大型底栖动物的漂流均为显著的夜漂流类型,且漂流高峰期均出现在06:00.九冲河的夜漂者以襀翅目（Plecoptera）为主,高岚河以蜉蝣目为主.不同物种漂流的昼夜节律不同,高翔蜉、弯握蜉、扁蚴蜉、沼石蛾、等翅石蛾和蚋的第1个漂流密度高峰期均出现在20:00-22:00;四节蜉的第1个漂流密度高峰期出现在04:00-06:00;而花翅蜉的第1个漂流密度高峰期在九冲河出现的时间为04:00-06:00,在高岚河为02:00-04:00.④昼夜间漂流底栖动物的功能摄食类群和生活类型群落组成也有一定差异,但总体来看,漂流者的功能摄食类群均以收集者为主,以游泳生活者占主要优势.研究显示,九冲河与高岚河底栖动物的漂流节律表现出明显的差异性,其人为活动强度的差异是造成漂流规律差异的主要原因.      

植物基因工程修复土壤重金属污染研究进展

土壤重金属污染植物修复技术应用广泛,但超富集植物的寻找耗时费力,现存超富集植物通常生长缓慢、生物量低、地域限制较大,导致植物修复效果不能达到预期.基因工程在植物修复中的应用,为提高植物修复土壤重金属污染的效率提供了新的思路.通过综述基因工程强化植物修复土壤重金属污染的研究进展,着重关注植物修复关于重金属转运、储存、解毒过程的调控过程,主要包括:①控制植物体内重金属由胞外运移至胞内的关键基因,主要有锌铁调控蛋白、黄色条纹样蛋白、天然抗性相关巨噬细胞蛋白,作为载体参与重金属在植物体内的不同组织的转运.②改变重金属在细胞内储存位置、提高植物耐受能力的关键基因,主要调控ATP结合盒转运器、阳离子扩散促进器和P_1B型ATPases,通过增强植物对重金属的区隔化能力来实现储存功能.③降低重金属对植物毒害作用的关键基因,主要调控植物体内植物络合素、金属硫蛋白的大量合成,并络合重金属形成螯合物.根据植物基因对重金属超耐性和超富集的作用机制,建议后续研究可利用基因工程向目标植物导入相关功能基因,使其在目标植物中高效表达,并在实际环境中进行植物生长测试应答机制,最终更好地调控植物体内重金属含量平衡关系,以克服超富集植物与环境适配性差的缺陷.      

基于遗传-BP算法的煤矿安全监控系统测试研究

针对煤矿监控系统的测试要求,提出了一种自动生成测试用例数据的方法用于煤矿监控系统的测试任务。该方法利用遗传算法和BP算法对要测试的功能模块和逻辑结构进行分析解读,通过全局寻优得出最佳测试路径和测试数据,对于提高测试的精准性和有效性有很大优势,而且相对与人工测试更加安全。新的测试用例生成算法结合遗传算法和BP算法,能充分发挥遗传算法的全局寻优能力和BP算法学习能力强的优势,使得数据生成更快捷可靠。选取煤矿监控系统的部分功能测试作为实验材料,与人工测试方法和利用遗传该算法生成测试数据进行了比较。结果表明,该新方法能够更好的检测出煤矿监控系统中的错误,发现错误的数量和时间都较人工测试要好,对于提高煤矿安全监控系统的准确性和稳定性有较好的帮助。