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[硕士论文] 魏玉芬
概率论与数理统计 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:食饵-捕食系统的研究不仅有益于各种生物之间的生存和竞争,而且有益于人类合理的搭配生存条件和生存空间.为了合理的利用生态系统,并且能够从中得到利益,我们必须深入研究食饵-捕食模型的性态.本文考虑了一个具有Michaelis-Menten型食饵收获的修正Leslie-Gower两种群食饵-捕食模型.本文的主要内容有:
  第一章简述了具有Michaelis-Menten型食饵收获的修正Leslie-Gower两种群食饵-捕食模型的研究背景、意义及现状,并指出了本文要做的主要工作.
  第二章介绍了课题必备的基础知识、主要定义及引理.
  第三章讨论了本文所研究系统的平衡点的存在性.
  第四章主要研究了系统在平衡点处的局部渐近稳定性、全局渐近稳定性以及Hopf分支的存在性,并且通过适当的数值模拟对所得结论进行了验证.
  第五章通过计算鞍-结分支和Bogdanov-Takens分支的规范型,讨论了系统在平衡点处的鞍-结分支和Bogdanov-Takens分支的存在性.
[硕士论文] 贺如川
生态学 广西大学 2018(学位年度)
摘要:在贝氏拟态猎物系统中(Batesian mimicry system),可食的“拟态”(Mimic)通过模仿具有化学防御(毒性)且颜色鲜亮的警戒态“模型”(Model)来迷惑捕食者,降低死亡率。研究表明,拟态频率的增加会增加贝氏拟态猎物系统整体的死亡率,且捕食者的捕食行为在这个过程中扮演者重要角色。前人的捕食者心理研究表明,系统被捕食率与拟态频率成正比,且为一个直线关系,然而实验结果却不与之相符。因此,贝氏拟态猎物系统中的拟态频率如何影响系统被捕食率仍然是化学防御进化领域的热点问题,且野外实验数据对解释这个问题非常重要。为了探究在自然条件下拟态频率与系统被捕食率的关系,此实验使用了黄粉虫(Tenebrio molitor)结合着色塑料方片来模拟贝氏拟态猎物系统(通过注射水来模拟拟态,注射硫酸奎宁模拟模型),并将含有不同拟态频率(0%、20%、40%、60%、80%和100%)的贝氏拟态猎物系统放置在南宁的6个公共绿地,使其在捕食者为自然鸟类的环境中被捕食,然后采集系统被捕食率和捕食者的捕食行为数据。实验结果表明,拟态频率和系统被捕食率呈“S”型曲线关系,系统被捕食率在拟态频率为40%和60%之间开始大幅度上升。自然条件下,拟态的模仿策略在低频率时效率较高,但是其频率的增加会降低模型化学防御的有效性,当超过阈值(40%至60%之间)时,拟态的模仿策略和模型的化学防御策略的效率大幅度降低。模型的毒性是驱动捕食者(鸟类)调整捕食策略的主要动力。捕食者会采取不同的捕食策略来应对不同拟态频率,且在面对拟态为中频率(40%和60%)时,捕食者的“拒绝”(Taste-rejection)行为出现比例最高。
[硕士论文] 李优迈
海洋生物学 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:本文以中型浮游动物成体为研究对象,通过在大亚湾实验站连续两年的现场监测和摄食实验,分析大亚湾近岸富营养化海域中型浮游动物群落在生长过程中的摄食特性,及其选择性摄食引起的营养级联效应。最后通过分析现场繁殖数据,探讨选择性摄食对桡足类繁殖的贡献。本研究对了解近岸浮游生物食物网能级传递和营养级联效应有重要的意义。
  调查发现,2015年~2017年大亚湾近岸海域中型浮游动物的总丰度在冬季达到最高,其次为春、秋和夏季;其优势种大多是滤食性桡足类,如锥形宽水蚤(Temora turbinata)、中华哲水蚤(Calanus sinicus)等,而中型浮游动物的摄食特性与其优势种摄食行为有关。对中型浮游动物的植食性选择摄食研究表明,中型浮游动物倾向于粒径较大的浮游植物,以摄食小型浮游植物(20-200μm)为先,其次是微型(2-20μm)或超微型浮游植物(0.7-2μm)。通过色素分析,中型浮游动物全年都倾向于主动选择摄食甲藻和青绿藻。除此之外,在春季偏好定鞭藻和隐藻,夏季偏好定鞭藻和绿藻,秋季偏好硅藻、隐藻和聚球藻。尽管硅藻生物量平均约占总浮游植物类群的50%,但中型浮游动物并不主动摄食硅藻,而更偏爱生物量低但营养较高的甲藻,这跟其具备主动选择摄食营养丰富食物的策略有关。总体上,中型浮游动物虽然对浮游植物有一定的摄食,但其植食性较弱,不能对浮游植物的生物量进行有效控制。
  本文进一步对中型浮游动物的植食性的摄食率进行修正。通过对比中型浮游动物对浮游植物和纤毛虫等小型浮游动物的清除率,发现中型浮游动物更偏好于纤毛虫等小型浮游动物。这与小型浮游动物个体较大且营养较高有关,这种偏肉食的选择摄食特性在整个浮游生物食物网内形成营养级联效应。由于这种级联效应常易被忽略,导致中型浮游动物对浮游植物的摄食率被低估。本研究通过修正的计算公式对摄食率重新进行计算,将营养级联效应率考虑在内,计算出中型浮游动物对浮游植物的实际摄食率,该结果对准确评估海洋浮游生物食物网的能级传递有重要作用。结果显示,两年实际摄食率为-0.04±0.13d-1(-0.59~0.43d-1);营养级联效应率值(TC值)占修正前摄食率的百分比为115%±175%(-548%~1188%),故营养级联效应明显。同时,小型浮游动物对浮游植物的摄食为1.59±0.69d-1(0.12~6.08d-1)。修正后的结果与原结论基本一致,即中型浮游动物对于浮游植物的摄食率非常小,浮游植物的摄食压力主要来自于小型浮游动物。
  此外,中型浮游动物在繁殖阶段的摄食特性数据表明,中型浮游动物中重要的桡足类通过选择性摄食获取更多富含多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFA)的食物,尤其是对繁殖起显著作用的富含DHA(docosahexaenoic acid)的食物。主成分分析结果显示硅藻和甲藻在繁殖过程中起非常重要的作用,可能与这两者体内分别含有较高浓度的EPA(eicosapentaenoic acid)和DHA有关,这两种必需脂肪酸对桡足类的繁殖具有决定性的作用。由于海域中硅藻的生物量较高,硅藻本身不是桡足类繁殖的限制因子,因此桡足类会更主动的去摄食其它食物来源,如生物量低但富含DHA的甲藻。虽然大亚湾实验站的中型浮游动物更倾向于选择摄食纤毛虫等小型浮游动物,但是纤毛虫对桡足类的繁殖过程并无额外的促进作用,这可能是由于纤毛虫体内的脂肪酸如ω3PUFA含量较低有关,而这些脂肪酸是桡足类繁殖所必需的因素,也是其增加繁殖率的主要因素之一。
  综上,中型浮游动物的选择摄食特性对其生长、繁殖等生命过程具有重要的意义。通过选择性摄食,中型浮游动物能够从不同类别食物中获得足够的营养,从而满足其各生命阶段的物质需求。
[硕士论文] 张春龙
农业资源利用 四川农业大学 2018(学位年度)
摘要:大气磷沉降是地球磷素循环的重要组成,具有典型的养分资源特征和区域分布差异。随着城市化高速发展,城市成为大气磷排放和沉降的热点区域,磷沉降的变异特征、影响因素及生态系统沉降磷输入量受到多研究领域的关注。因此,本研究选择川西平原典型功能区(农村居住区、城市居住区、农业区、工业区)为研究区域,对比了三种常用干沉降采集方法,阐明了城市大气磷沉降的时空变异规律,探讨了主要影响因素,并估算了典型生态系统的磷沉降通量。主要研究结论如下:
  (1)大气主动采样法、大气湿表面法及大气干表面法三种采样方法获得的大气磷干沉降通量相关性显著(P<0.05),三者间可以进行换算统一。大气湿替代面法更适用于对城市典型功能区大气磷沉降的监测研究。
  (2)研究区大气磷年平均总沉降通量为7.32±0.65kg P hm-2a-1,其中干沉降达70.9%,大气磷干、湿沉降通量差异显著(P<0.05)。在空间分布上,不同功能区大气磷沉降通量差异性显著(P<0.05),且表现为农业区>城市居住区>工业区>农村居住区。在时间尺度上,大气磷沉降通量季节性显著性差异(P<0.05),且表现为夏季>秋季>春季>冬季。
  (3)整个连续性沉降观测期间,大气磷湿沉降通量与降雨量表现为线性正相关关系(P<0.05),且降雨量可以解释64.5%大气磷湿沉降通量的变异。大气磷干沉降通量则与采样时间呈显著负相关(P<0.05),采样时间可以解释47.6%大气磷干沉降的变异。本研究通过相关气象因素得出的多元回归方程能通过较好的估算出研究区雨季大气磷沉降通量。
  (4)研究区大气磷沉降对流域水体磷的贡献为263.05kg,即大气磷沉降对河流磷贡献达9.62kg hm-2。研究区大气磷沉降在小麦、油菜、水稻及玉米生长季的贡献量分别可达较佳施肥量的14.2%、30.4%、14.8%以及22.1%。
[硕士论文] 王彩军
计算数学 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:本文主要研究具有庇护所与非线性收获效应的捕食者-食饵模型的稳定性和Turing不稳定性,由三部分组成.
  第一部分讨论具有庇护所与非线性收获效应的空间分布均匀的捕食者-食饵模型.首先分析正平衡点的存在性和局部渐近稳定性,应用Dulac判据分析系统平衡点的全局稳定性,然后通过Pioncare-Bendixson环域定理证明极限环的存在唯一性,利用Pontryagin最大值原理得到两种群的最优收获策略.
  第二部分讨论具有庇护所与非线性收获效应的捕食者-食饵扩散模型的稳定性.研究模型整体解的存在性和一致有界性,用线性化方法证明正平衡点的局部稳定性,通过构造Lyapunov函数证明正平衡点全局稳定性,并证明扩散系数充分大时,会引起Turing不稳定性.
  第三部分讨论具有庇护所与非线性收获效应的捕食者-食饵交错扩散模型的Turing不稳定性.
[硕士论文] 郑圆圆
渔业资源 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:河流是连接陆地与海洋物质循环和能量流动的重要桥梁,研究河流食物网结构及其影响因素对于理解河流生物多样性特征具有重要意义。碳源作为驱动食物网的基础能量来源,可决定食物网的结构组成与营养关系。新疆是我国西北地区水生生物多样性较高的地区,该地区河流、湖泊、水库的水生生物资源丰富,然而相关的研究甚少,尤其缺乏对于食物网的系统性研究。额尔齐斯河是新疆第二大河流,也是我国唯一一条流入北冰洋的跨境河流,它不仅具有丰富的水资源,而且也是新疆水生生态环境保持较为原始的区域之一。本研究在2013年5月、7月、9月对额尔齐斯河干流及其附属水体的基础食物源进行系统调查,并结合水体理化因子,分析食物资源的可利用性;应用稳定同位素技术构建不同水文期及不同河段的食物网结构,利用贝叶斯混合模型计算不同食物源对河流水体消费者的贡献率,从资源可利用性和水文变化两方面分析额尔齐斯河食物网营养结构及其碳源利用的变化趋势。主要研究结论如下:
  1、系统调查了额尔齐斯河周丛藻类、浮游植物、浮游动物和大型底栖动物密度和生物量。其中周丛藻类的年平均密度为914.19×106cell/m2,年平均生物量为1383.02mg/m2,其密度和生物量在不同月份之间均存在极显著差异(p<0.01);浮游植物的年平均密度与生物量分别为0.40×106cell/L和0.62mg/L;浮游动物的年平均生物量为0.060mg/L,在不同河段间存在显著差异(p<0.05);大型底栖动物的年平均生物量为6.24g/m2,不同河段之间存在极显著差异(p<0.01)。
  2、基础食物源与环境因子的Pearson相关性分析表明:额尔齐斯河周丛藻类的密度与总氮呈显著的正相关(p<0.05),其生物量与电导率、TDS、总氮呈显著的正相关(p<0.05),与盐度呈极显著的正相关(p<0.01);浮游植物的密度与氨氮呈显著的正相关(p<0.05),其生物量与氨氮呈显著的正相关(p<0.05),与水温呈极显著的正相关(p<0.01),与流速呈极显著的负相关(p<0.01);浮游动物的生物量与氨氮呈显著的正相关(p<0.05);大型底栖动物的生物量与水温呈显著的负相关(p<0.05),与透明度呈极显著的正相关(p<0.01)。
  3、基于稳定同位素技术描述了额尔齐斯河食物网的时空变化特征,结果表明:5月、7月、9月δ13C值变化范围分别为-31.99‰~-14.95‰、-29.11‰~-14.82‰和-28.22‰~-15.07‰;δ15N值变化范围分别为4.07‰~13.04‰、1.54‰~10.73‰和1.34‰~11.16‰。5月的δ13C范围更广,δ15N值更为富集。空间上,上游δ13C值变化范围为-28.01‰~-14.95‰,δ15N值变化范围为1.61‰~11.17‰;中游δ13C值变化范围为-29.37‰~-15.07‰,δ15N值变化范围为2.09‰~10.55‰;下游δ13C值变化范围为-28.76‰~-15.18‰,δ15N值变化范围为1.34‰~10.41‰。上游食物链更长,且绝大部分鱼类的营养级高于下游的营养级。额尔齐斯河可利用的食物源包括五类:周丛藻类、水生植物、POM、陆生树叶和河岸植物。它们的平均δ13C值和δ15N值分别为-22.62‰和4.45‰、-14.95‰和4.83‰、-24.55‰和4.99‰、-28.43‰和1.99‰、-26.78‰和8.37‰,这五种食物源碳、氮同位素值均存在显著差异(Kruskal-Wallis,p<0.01)。
  4、运用贝叶斯混合模型计算额尔齐斯河不同季节及不同河段五种食物源对水体消费者(鱼类与水体无脊椎动物)的贡献率,结果表明:陆生树叶是水生无脊椎动物各个水文时期最主要的食物来源;鱼类的食物源贡献率存在季节变化,5月最主要的食物来源是水生植物,而7月、9月最主要的食物来源是河岸植物。空间上,陆生树叶是上游和下游水生无脊椎动物最主要的食物来源,中游则是河岸植物;上游鱼类最主要的食物来源是水生植物,而中下游是河岸植物。
  5、将五种食物源按照来源划分为内源碳和外源碳,结果表明外源碳是水生无脊椎动物各个水文时期最主要的碳源,内源碳是5月鱼类的主要碳源,外源碳是7月、9月鱼类主要的碳源;空间上,外源碳是水生无脊椎动物主要的碳源,内源碳是上游鱼类的主要的碳源,外源碳是中下游鱼类主要的碳源。
[硕士论文] 马俊潇
生物信息学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:根瘤菌-豆科植物体系作为经典的共生固氮模型,几十年来一直被广泛研究。根瘤菌与宿主植物之间通信和协调的分子机制正变得更加清晰。大豆慢生根瘤菌(Bradyrhizobium diazoefficiens USDA110)是慢生根瘤菌属的模式种。其全基因组测序于2002年完成,相关的高通量转录组、蛋白组、代谢组研究也已开展。因此相关的互作组研究也具有重要意义。本研究利用计算方法构建了B.diazoefficiens USDA110基因组规模的蛋白质互作网络(PPI网络),并结合转录组、蛋白质组数据系统地研究了共生体系相关的复杂的蛋白质互作。
  本研究利用同源映射和基于结构域互作的方法预测了B.diazoefficiens USDA110的蛋白互作,构建了基因组规模的PPI网络(60839对互作,涉及5638个蛋白质)。从蛋白质结构特征、亚细胞共定位、功能相关性和相关基因的转录模式等角度对网络做了质量评估,验证了网络的可靠性。通过B.diazoefficiens USDA110与其他几种根瘤菌的PPI网络的对比,确定了36个保守的蛋白质互作功能模块,并推测生长过程需要更多的蛋白质修饰可能是B.diazoefficiens USDA110生长速度较慢的原因。通过整合转录组和蛋白质组数据得到了反映自生(31541对PPIs,涉及3650个蛋白质)和共生固氮(10473对PPIs,涉及1777个蛋白质)两种典型生理状态的PPI网络。基于反映共生固氮状态的PPI网络,确定了共生固氮核心子网络(441对PPIs,涉及195个蛋白质)。我们识别了在共生固氮体系中有重要作用的9个新的功能模块和11个关键蛋白,并对其进行了注释。我们推测NwsA蛋白可能对固氮相关的由FixLJ-FixK2-FixK1和RegSR-NifA介导的两个级联通路之间的交互作用有重要的协调功能。本研究构建的B.diazoefficiens USDA110基因组规模PPI网络可以为根瘤菌-豆科植物共生固氮体系的机理的进一步研究提供有价值的参考。
[博士论文] 石峰
港口、海岸及近海工程 大连理工大学 2018(学位年度)
摘要:针对海洋自然动力条件下水体生境演化过程的前沿科学问题,许多学者对该领域进行了研究。黄渤海是我国重要的近海,本文在前人研究的基础上,采用现象描述-机制分析-数值模拟研究的思路和方法,基于区域海洋模式系统(Regional Ocean Modeling System,ROMS),耦合设计动力模块和生态模块。动力过程依据流体动力学经典的Navier-Stokes方程对物理过程进行数学描述;生态模型根据生态系统多样性的特点,在建立能够良好地再现水动力模型为生态模型提供可靠背景动力场的基础上,选取必要生态过程的关键要素,建立了适用于中国北部近海海域可考虑复杂因素条件的生态动力模型,并使用不同时空尺度的多源观测资料对所建立的模型了一系列充分对比验证。在此基础上,模拟分析了我国近海生态动力过程的基本特征。模型可以用于相关海域水动力特性和生态环境演化过程及其规律的分析与研究,具有较强的科学意义和基础应用价值。得到的主要结论如下:
  (1)根据大范围计算结果的潮位提供,对潮波垂直运动过程进行逐时调和分析,模拟并验证了中国北部近海潮波的波动过程,给出了半日M2、S2和全日K1、O1四个主要分潮的传播和分布特征。模拟结果成功再现了计算海域的四个半日分潮无潮点和两个全日分潮无潮点。无潮点周边振幅最小,海湾的波腹区振幅最大;经向波动小于纬向波动,类似开尔文波的传播形态;前进波围绕无潮点逆时针向左独立旋转运动。
  (2)通过对比验证的逐月海表面温度场的时空演化过程看出,海表温度分布具有明显的纬度区域性空间分布和季节性变化的特征。其演变过程主要受太阳辐射、黑潮、沿岸流、上升流温度输送和河流径流等多种要素的影响。冬季期海表温度分布稳定,自北向南升高,南北温差可达25℃以上;春季期和秋季期海表温度呈现过渡型分布形态,月变化小;夏季期升温明显,温度分布结构复杂,最高海温出现在8月,最低温度普遍在18℃以上,存在冷水带结构。
  (3)南黄海具有独特的海槽地形,受季风等海面上层热力状况影响,是水动力条件较强的海区。从动力模式计算结果看:域内流场结构复杂,风应力、潮动力和热力强迫条件是主要的驱动力,影响南黄海环流水平和垂向结构、上升流分布等动力过程以及海表温度、温度锋面等热力过程。七月欧拉余流场表层结构符合Ekman风海流的特征;5m层流向与表层流向相反、环流特征显现;20m层流速继续减小,逆时针环流结构更为明显;底层环流结构消失。夏季期余流起着重要作用。
  (4)通过拉格朗日粒子追踪对比试验,进一步选取33.75°N断面,定性地描述了南黄海断面尺度铅垂方向物质输运的线路轨迹。探讨了物质输运过程对风应力、潮动力、环流水平和垂向结构、旋涡、上升流的等实际动力环境要素和密度分布、垂向断面温度等热力要素的动态响应,更好地理解了环流的主驱动力。揭示了环流对南黄海内部的物质输送和能量传递起到关键作用;同时,次级环流和旋涡对粒子轨迹呈现波动性的调整作用。
  (5)根据生态要素的属性特征和转化循环过程,建立了黄渤海海域生境演化过程与海洋动力过程和热力过程之间的联系。研究表明:温跃层生消过程是黄渤海生态环境的重要组成部分,呈现明显的季节性垂向温度层化结构;叶绿素浓度具有显著季节转换的气候态特征,其双峰结构特征在理论上与季节性层化理论相符合;营养盐浓度与叶绿素浓度存在反向变化的关系,且呈现年周期变化特征。
[博士论文] 郭玉越
文艺学 山东大学 2018(学位年度)
摘要:本论文是以当代西方进化论美学思潮为研究中心,梳理其研究内容,把握其研究方法,分析其研究意义,以期对当代美学研究有所增益。
  当代西方进化论美学研究主要是用进化适应性原理,也即自然选择理论和性选择理论,来解释美和艺术的发生、发展和影响。就目前西方学术界的研究情况来看,一个完整的进化论美学研究框架主要包含两大部分:一部分是美与进化,另一部分是艺术与进化。在此大框架下,论文共分为六章,第一章介绍论文涉及到的基本概念,第二章到第四章讨论美与进化,第五章和第六章讨论艺术与进化。
  第二章关注的是人体美的标准与进化动因。诸多实验表明,不管是婴儿还是成年人,都对人脸美和身体美有一种本能的、潜意识的感知能力,而且这种无意识的审美偏好还都暗合了一定的标准,如对称、平均、腰-臀周长比例等。更进一步的研究表明,这些标准都有一个共同的性选择动因:在进化史上,符合这些标准的人更受异性的偏爱,同时,符合这些标准人也是更健康,生育能力更强的人。良好发育的身体和优越的生殖条件对于成功地受孕、生育、抚养后代至关重要,每一个环节的成功,保证了子代在下一轮性选择过程获得优势,并成功繁衍出下一代。如此循环往复,物种得以保存,“美”的特征得以呈现。因此,人体美的标准并非由人为“规定”而出,而是由自然“选择”而来。这一结论直接呼应了达尔文在《人类的由来》中做出的“健者必美,美者必健”之判断,而这一判断是从进化的角度来解释人体美的重要法则。
  第三章讨论的是自然美、崇高感与进化环境。康德认为,人在面对自然环境时,有可能产生“优美的感情”,也有可能产生“崇高的感情”。为了从进化的角度研究“优美的感情”,实验人员给尼日利亚雨林带的居民看了五组照片,分别展示热带雨林、落叶林、针叶林、稀树草原和沙漠的场景,让他们选出自己最愿意居住的地带,他们不约而同地选择了稀树草原。按照当前考古学和基因生物学的研究,人类的祖先最早出现在东非的稀树草原,并从那里开始向外迁徙。虽然我们已经经历了长时间的演化,但人类对稀树草原的偏爱依然存在,因为那里是人类诞生的地方,是最适宜人类生存和繁衍的自然环境。对栖息地环境的评估,对潜在危险、天气、季节等因素的评估都对人的生存至关重要。有利于自身生存的自然环境会得到人类的偏爱,我们称之为美的;不利于自身生存的环境会得到人类的排斥,我们称之为丑的,最初的自然美观念便在这一系列评估和选择的过程中萌生了。为了从进化的角度探究“崇高的感情”,研究者首先通过脑神经科学实验证明,美的经验和崇高的经验分属于不同的大脑系统。在此基础上,我们发现自然崇高感的出现不仅要归因于本能的生理进化动因,还要归因于理性的文化进化动因,二者的互动使自然崇高感的产生成为可能。
  第四章讨论的是审美偏好的进化根基与文化介入。人类的审美偏好本身就兼具进化的根基和文化的影响,问题的关键在于如何理解二者之间的关系。人类文化的复杂性使纯粹的身体美在性选择过程中所占的比重有所下降,但是,比重下降的原因是文化因素的加入,而不是原始生命因素的衰颓。更重要的是,所谓的文化因素,要么是人类“好基因”的延伸,如通过衣服、化妆和整形手术等方式来强化人体之美;要么是对性选择优势的强化,如智力、权利、财力等因素对人类择偶、婚姻的影响。而不论是哪种方式,都是在试图克服先天遗传因素限制,并通过后天文化因素来增加选择的优势,使自己能够获得更多、更好的生存资源和生殖资源。因此,在考察人的审美偏好时,我们不能只讨论人类审美偏好的生物动因而忽略了文化的介入,也不能只关注审美的文化要素而忽略最基本的生物动因。
  总的来看,在讨论美与进化的关系时,从人体,到自然,再到文化,是一个由自我向外在,由初级向高级逐步拓展的过程。而且,在生理基础与文化行为互动的过程中,“艺术”这一美学研究的重要对象也产生了。因此,接下来就开始讨论艺术与进化的关系。
  第五章的主题是非人类“艺术”与被动进化。这里的艺术之所以加上引号,是因为动物的“艺术”创造是迫于性选择压力的被动行为。它们创造出的“艺术品”专为求偶和繁殖而用。除了观察低级动物的这些本能性艺术行为之外,人类还对高级猿类进行实验性的艺术训练,通过这些实验,一方面可以发现人与动物在艺术能力方面的相关性,为我们研究人类艺术的起源提供了进化的依据。另一方面也可以明确地展示二者之间的差异。而造成这种差异的根源还在于大脑,因此,对比人类大脑和猿类大脑可以让我们更清楚地理解人类的艺术能力。
  第六章讨论的是人类艺术与主动进化。与动物相比,人类的艺术行为有很强的主动性。有些学者认为,艺术只是人类高度发达的大脑的“副产品”,它就像我们在建造一座教堂时不经意间留下的一个“拱肩”,并非人类有意所为。然而,另一部分学者从进化的角度来考察艺术的起源和发展,认为艺术创作和欣赏在人类社会中具有重要的适应性意义。艺术的适应性作用主要表现在两个方面:一是艺术作为性选择的手段,增加性选择的优势,有利于自身基因的遗传;二是艺术作为文化适应的媒介,调节社会关系,有助于促进群体的团结和增加群体生存的机率。
  与哲学美学研究采用“自上而下”的研究方法不同,进化论美学研究采用的是“自下而上”的研究方法。在这种方法的指导下,我们可以总结出进化论美学研究的三重意义:首先,进化论美学研究是美学研究中一条重要的路径,但它并无意于全盘否定其它的研究路径。其次,进化论美学研究突出了人类审美偏好的进化根基,但这并不是一种简化论的思想。再次,进化论美学研究关注人类审美活动的共同特征,但又正视不同时间和空间中各个族群间审美标准的差异。
[博士论文] 程肖宁
发育生物学 山东大学 2018(学位年度)
摘要:Wnt信号通路,无论是经典的Wnt/β-catenin信号还是非经典的Wnt/PCP信号,调控许多生物学过程,贯穿所有动物的早期胚胎发育和成体时期,并且对疾病的发生也具有重要的作用。在这两个信号途径中,Frizzled(Fz)受体和Dishevelled(Dvl)相互作用转导信号的传递,调控细胞增殖、细胞分化、细胞极性和干细胞自我更新等多种重要的细胞过程。在胚胎发育过程中,Fz和Dvl介导的Wnt信号途径对调节细胞的定向运动和细胞分化具有重要的作用,但这两个Wnt信号途径的关键成分在这些发育过程中的调控机制还有待进一步的研究。我们以斑马鱼原肠胚形成过程中的集中延伸运动和视网膜发育为例,分别研究了Dvl在Wnt/PCP途径中调节细胞极性和Fz8a在Wnt/β-catenin途径中影响视网膜细胞分化的作用机制。
  Wnt/PCP信号通路是调节集中和延伸运动的关键信号通路。Wnt/PCP信号通路中包含PCP核心蛋白Fz受体和Dvl。Dvl是一个衔接体蛋白,作为该通路的保守核心成员,将Wnt/PCP信号从细胞膜受体传递到下游的效应分子,调节细胞骨架的极性组装。Dvl有三个保守的结构域-DIX、PDZ和DEP。DIX调节Dvl的聚合作用。PDZ直接与Fz以及其他细胞内蛋白相互作用。位于C端的DEP也含有与其他蛋白相互作用的位点。因此,这三个结构域分别与不同的因子结合,进而介导不同的效应信号。功能研究表明,PDZ和DEP结构域对于激活Wnt/PCP信号通路以及建立和维持原肠胚形成过程中的细胞极性是必需的。但是Dvl蛋白活性的调节机理到目前仍然不清楚。
  我们发现了一个新的Dvl结合蛋白Lurap1(Leucine-repeat adaptor protein1)。该蛋白在各种脊椎动物中具有高度的保守性,通过其C末端的PDZ结合基序与Dvl的PDZ结构域直接结合,特异地参与调节Wnt/PCP通路的活性,而对Wnt/β-catenin通路没有影响。利用活体成像观察,我们发现在斑马鱼的lurap1母源合子突变体(MZlurap1)中,侧部细胞向背中线的集中以及背中线细胞沿前后轴方向的延伸发生紊乱,因此导致集中和延伸运动缺陷。进一步的研究显示,Lurap1调节未来脊索细胞形成丝状和片状伪足的能力和方向。更深入的机制研究发现,Lurap1很可能通过调节运动细胞中微管组织中心的定位,进而影响细胞极化和定向运动所需的细胞骨架重排。功能互作研究证明,Lurap1抑制Dvl在Wnt/PCP途径中对JNK的激活。这些结果表明Lurap1很可能通过阻止Dvl的细胞膜招募,进而在原肠胚形成过程的细胞极性和运动行为中负调节Wnt/PCP通路的活性,促使该通路的局部激活。
  在脊椎动物早期发育过程中,眼睛的形成是一个高度协调的过程。从早期眼区的特化到各个眼组织的发育都需要多种转录因子和信号通路的调控。其中Wnt信号通路在眼发育的不同方面具有重要的作用。已有的研究表明Wnt/β-catenin信号通路在视网膜有丝分裂细胞中被激活,调节和维持视网膜前体细胞的增殖。虽然一些Fz受体蛋白也参与眼的发育,但它们调节眼发育的机制还不清楚。fz8a基因在斑马鱼发育早期表达在眼区,随后表达在视网膜。利用TALENs基因编辑技术敲除fz8a后,我们发现fz8a的纯合突变体中产生了小眼表型。在组织、细胞和分子水平上的分析显示,视网膜前体细胞不能正常的退出细胞周期而进入有丝分裂后的分化状态。因此导致了视网膜细胞分化的延迟并伴随着细胞凋亡的增加,最后引起视网膜细胞核层分层的异常,视网膜细胞的逐渐减少和小眼表型。这些结果暗示了在视网膜前体细胞分化过程中Fz8a在调控细胞周期的进程中具有特异的功能。
  Wnt信号通路在所有动物的整个生命过程中起着至关重要的作用。Wnt信号通路的异常引起众多的人类疾病。Dvl作为一个分支点,接收来自Fz受体的信号,转导不同的Wnt信号通路。进一步鉴定和分析新的Dvl作用蛋白的功能有助于我们深入了解调节不同Wnt信号通路活性的机制。众多的Wnt受体Fz既具有信号转导也具有组织表达的特异性。确定Fz受体的组织特异性功能有助于我们深入认识Wnt通路调节的发育过程。Fz8a缺失所导致的视网膜细胞分化异常对人类眼科疾病的认识具有明显的理论意义和潜在的应用前景。
[硕士论文] 张艳华
微生物学 山东大学 2018(学位年度)
摘要:本文对2016年秋季孟加拉湾和2017年春季赤道东印度洋及其邻近海域浮游植物群落结构的变化进行了综合的调查。孟加拉湾的调查采取垂直拖网方式,赤道东印度洋浮游植物的调查采取了两种不同的取样方式,即浓缩水样和垂直拖网方式,通过对两种取样方式获得的浮游植物的细胞丰度和物种多样性进行了对比,分析两种采样方式的差异,为浮游植物群落的综合调查提供了科学依据。本次主要对孟加拉湾、赤道东印度洋浮游植物群落结构进行初步分析,希望为以后相关海域的调查提供基础的研究资料,为后来的深入研究调查奠定基础。
  本次研究调查共鉴定出浮游植物5门,共85属408种(包括变型、变种和未定名种),其中为甲藻门25属236种,硅藻门53属160种,金藻门3属8种,定鞭藻门1属1种,蓝藻门3属4种。此次调查物种的生态类型大都是暖海外洋性物种和热带外洋性物种,与调查海域为热带及亚热带的气候特征相符合。
  调查海域和调查季节的不同,其浮游植物的细胞丰度也不同。2016年孟加拉湾的浮游植物细胞平均丰度为3.86×105cells/m3;而2017年赤道东印度洋的浮游植物(网样)细胞平均丰度为4.07×105cells/m3,浓缩样的平均细胞丰度为4.99×107cells/m3。硅藻和蓝藻的细胞丰度共同决定了浮游植物的丰度。浮游植物的分布特征是主要是由硅藻的分布决定的,硅藻对海域环境的适应性比较强。2016年浮游植物高值位于10°-15°N区域的IFB03站位,2017年浮游植物细胞丰度最大值出现在赤道区域的站位。
  孟加拉湾的优势物种为长海毛藻、佛氏海线藻、地中海细柱藻、条纹小环藻、鼓形拟脆杆藻、叉状角藻、柔弱伪菱形藻、菱形海线藻、小等刺硅鞭藻等;赤道东印度洋的优势物种为条纹小环藻、尖刺伪菱形藻、长海毛藻、佛氏海线藻、针杆藻、菱形海线藻、地中海细柱藻、菱形藻、鼓形拟脆杆藻、美丽漂流藻、离心列海链藻等;2016-2017年的S-W多样性指数分别为3.111、2.872,Pielou均匀度指数分别为0.472、0.407。胞内植生藻的细胞丰度相对较低,存在形态变化不大。孟加拉湾海域的铁氏束毛藻细胞丰度要高于赤道东印度洋的,且每年束毛藻的分布趋势很相似,都是以铁氏束毛藻为绝对优势种。孟加拉湾年与赤道东印度洋浮游植物群落结构相似,主要物种都是硅藻,并且浮游植物的分布受洋流和水团的影响较大。各优势物种与蓝藻细胞丰度相关性显现出较大的年际变化,与硅藻生物群落的相关性关系比较复杂,与金藻的丰度相关性较好,孟加拉湾大多数优势种与蓝藻丰度表现出正相关性,而赤道东印度洋大多优势种与蓝藻丰度表现出负相关。在浮游植物丰度与环境营养盐方面,孟加拉湾大多数优势物种与铵盐、亚硝酸盐和硅酸盐呈正相关,受温跃层的影响,2017年赤道东印度洋的各营养盐浓高,优势物种主要和铵盐呈正相关,与其他营养盐相关性不显著。
[硕士论文] 高亚平
发育生物学 山东大学 2018(学位年度)
摘要:半胱氨酸组织蛋白酶cathepsin B主要存在于溶酶体中,是一种嗜酸性蛋白酶,能够水解胞内破损细胞器和蛋白质等,并且能够随小泡分泌到细胞外降解胞外基质中组分。斑马鱼中cathepsinb基因存在两种基因亚型,cathepsin ba(ctsba)和cathepsin bb(ctsbb)。
  本论文利用CRISPR/Cas9技术敲除了斑马鱼cathepsin ba基因,并在子一代筛选获得cathepsin ba杂合突变体。通过ctsba杂合突变体互交获得子二代,部分胚胎在50%下包期胚胎发育出现停滞,其中一部分死亡,死亡数占全部胚胎的6.9%左右。另一部分胚胎在停滞约1-2h后恢复迟缓的发育,在咽囔期出现明显的形态畸形,包括心包囊肿、尾部折叠和弯曲等,发育至2-3天后死亡,这部分胚胎占全部胚胎数量的19.3%,经基因鉴定结果显示这些死亡胚胎均为纯合突变体。胚胎死亡率大概占全部胚胎数量的四分之一,符合孟德尔遗传定律,说明ctsba基因存在隐性致死效应。RT-PCR检测ctsba-/-突变体中发生非编码的mRNA降解(nonsense-mediated mRNA decay,NMD),说明ctsba基因敲除成功。利用RT-PCR技术和原位杂交技术分析表明,cathepsin ba为母源性和合子表达的基因,集中表达于动物极,在斑马鱼胚胎中广泛表达,且在卵黄合胞体层与神经管中表达量较高。利用背、腹部标记基因chordin和gata2进行原位杂交,发现在ctsba杂合体和纯合突变体shield期chordin、gata2基因并未出现异常表达,但75%下包期chordin在ctsba-/-突变体背中线表达量减少。50%下包期是斑马鱼原肠胚期的开始,是三胚层分化形成的关键时期,利用内、中、外三胚层标记基因sox17、eve1、gsc在ctsba杂合突变体自交后代中进行原位杂交,根据原位杂交结果和基因型鉴定结果分析,在ctsba-/-胚胎中sox17、eve1、gsc均出现异常表达:sox17在75%下包期开始表达出现扩散现象,并且bud期内胚层前体细胞明显减少;eve1在咽囔期胚胎尾部出现表达异常;gsc表达量从75%下包期开始比野生型明显降低。实验结果提示ctsba基因可能参与了斑马鱼背部发育,在斑马鱼原肠胚时期可能参与了细胞运动和三胚层形成,ctsba基因缺陷可能因此而导致广泛的胚胎畸形和致死效应。
  本论文还利用CRISPR/Cas9技术敲除了斑马鱼cathepsin bb基因,并筛选获得cathepsin bb突变体。
[硕士论文] 张丽婷
数学 中北大学 2018(学位年度)
摘要:从人类需求的角度来看,捕食系统通常采用对生物资源的开发和种群捕获。人们对具有捕获的捕食系统的分析和建模的兴趣日益增长。本文建立对应的数学模型进行理论分析。
  在已有模型的基础上考虑捕食与食饵的实际情况,引入了具有易感和染病的猎物,同时考虑比例捕获建立数学模型,讨论其平衡点的存在性及稳定性,证明了系统解的有界性,通过对平衡点的分析,证明了在一定条件下系统的正平衡点是局部渐近稳定。利用Li-Muldowney方法对正平衡点的稳定性进行研究,得到在一定条件下正平衡点是全局渐近稳定的。最后数值模拟验证以上结论。
  在一个具有HollingⅡ型功能性反应,捕食者满足Leslie增长,食饵满足logistics增长的捕食模型的基础上,考虑对食饵采取非线性捕获建立数学模型,讨论其平衡点的存在及稳定性,证明了系统所有边界平衡点是不稳定的;在一定条件正平衡点是局部渐进稳定的。
[博士论文] 梁叶
生物学;水生生物学 南京师范大学 2018(学位年度)
摘要:在水域生态系统中,轮虫是初级消费者的重要组成部分,可以影响浮游植物的数量和组成。轮虫数量变动会导致更高营养级鱼、虾、蟹等产量的波动。因此,轮虫类是连接初级生产者与更高营养级的纽带。轮虫类的生长状况和种群变动在水域生态系统动力学中起着关键的作用,定义为“生态交互者(ecological interactor)”。萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)因分布广、个体小、生命周期短、易于培养、对毒物敏感等特点,常作为生态毒理学研究的受试动物。蓝藻是水体富营养化(Eutrophication)的优势种,是导致水华(water bloom)的主要藻类,这一现象在夏季高温阶段尤为显著。铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)是研究最多也是危害最大的蓝藻水华之一。微囊藻释放毒素、缺乏关键的营养物质并且会聚集形成群体,从而导致轮虫类生长和繁殖受到抑制。此外,在与微囊藻长期共存的环境中,轮虫能摄食微囊藻,抑制微囊藻的过度繁殖。在微囊藻和浮游动物的相互作用过程中,轮虫类为响应微囊藻和微囊藻衍生物,改变体内生理生化特征和生活史以最大限度地提高自身的适合度。水华微囊藻及衍生物对轮虫的生态学影响是什么?轮虫体内的抗氧化系统在微囊藻衍生物胁迫下发生了怎样的变化?轮虫类响应有毒微囊藻的分子机理是什么?本研究围绕上述科学问题,利用经典生态学和分子生物学方法,着重探讨轮虫耐受水华微囊藻及衍生物的生态学特征和分子机理。
  1.有毒、无毒铜绿微囊藻对萼花臂尾轮虫生活史和摄食的影响
  本实验在给定食物密度1×105、1×106和1×107cells mL-1下,用相同比例体积的小球藻和微囊藻投喂萼花臂尾轮虫,评估用有毒、无毒微囊藻单独投喂以及与蛋白核小球藻混合液投喂的轮虫生命表、生活史特征和摄食强度响应。结果表明在世代时间(T)、净生殖率(R0)、体长、游泳速度和繁殖期食物密度和食物类型出现了协同效应(p<0.05)。相反,食物密度和食物类型在内禀增长率(rm)、周限增长率(λ)、产第一窝时间、繁殖后期和每只雌体所产总子代数出现了拮抗效应(p>0.05)。轮虫摄食率随摄食时间而下降。尽管微囊藻在摄食后释放的毒素对轮虫生长和繁殖有负面影响,萼花臂尾轮虫改变其生活史特征和摄食强度以响应富营养化的条件。
  2.有毒、无毒铜绿微囊藻对萼花臂尾轮虫酶活性和营养含量的影响
  淡水蓝藻铜绿微囊藻会产生微囊藻毒素,该化合物对轮虫有毒害作用。本实验评估微囊藻对萼花臂尾轮虫体内酶活性和营养含量的影响。轮虫用小球藻、斜生栅藻、有毒和无毒微囊藻单独投喂,并用绿藻分别与有毒和无毒微囊藻的混合液投喂。轮虫暴露于微囊藻的环境压力后,测定其体内酶的活性,如:淀粉酶(amylase)、胃蛋白酶(pepsase)、胰蛋白酶(trypsin)、纤维素酶(cellulase),超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx);分析营养素含量,如:糖原(glycogen)、蛋白质(protein)和甘油三酯(TG)。单一蓝藻以及与有毒微囊藻的混合液抑制SOD活性(p<0.05)。摄食小球藻和有毒微囊藻混合液的轮虫体内CAT和GPx活性增加(p<0.01)。在单一和混合饮食中,消化酶活性与小球藻组相比增加。Glycogen和protein含量在微囊藻混合液投喂的轮虫体内降低,而TG含量增加。轮虫的摄食率(G)随摄食时间下降。在每个处理组中高的摄食率出现在绿藻组。尽管摄食微囊藻后释放的毒素影响轮虫酶活性和营养含量,萼花臂尾轮虫随食物类型改变生理特性和摄食强度以响应不利的水环境。
  3.藻毒素和氯化铵对萼花臂尾轮虫繁殖性能和表型特征的交互影响
  在微囊藻水华降解时藻毒素(MC-LR)和氯化铵(NH3-N)同时存在,并对水生有机体有毒害作用。将淡水萼花臂尾轮虫暴露于MC-LR(0、10、30和100μg L-1)和NH3-N(0、270和540μg L-1)以评估这两种毒物对繁殖性能和表型特征的联合影响。单一MC-LR(100μg L-1)和NH3-N(540μg L-1)溶液对轮虫生殖历时和繁殖力有负面影响。繁殖前期、繁殖后期随MC-LR和NH3-N浓度而波动,而繁殖期和每只雌体的总子代数在MC-LR和NH3-N的混合液中下降(p<0.05)。轮虫摄食率随摄食时间和这两种毒物的浓度而下降(p<0.001)。MC-LR混合NH3-N对游泳速度和体长有负面影响,但刺激了轮虫侧棘刺的发展(p<0.001)。这两种毒物对繁殖前期、繁殖期、每只雌体的总子代数、摄食率、游泳速度和体长有协同效应(p<0.05)。相反,这些影响对繁殖后期和侧棘刺长有拮抗作用(p>0.05)。这些结果表明MC-LR和NH3-N协同和拮抗地对萼花臂尾轮虫繁殖性能和防御表型的形成产生毒性。
  4.藻毒素和氯化铵对萼花臂尾轮虫生命表参数和谷胱甘肽相关酶的影响
  本实验将轮虫暴露于不同浓度组合的MC-LR(0、10、50、100和200μg L-1)和NH3-N(0、740和1,580μg L-1)混合溶液以评估MC-LR和NH3-N对生命循环参数和氧化压力的联合影响。单一MC-LR(200μg L-1)和NH3-N(1,580μg L-1)溶液以及这两种毒物的混合液对轮虫净生殖率(R0)、内禀增长率(rm)和谷胱甘肽酶(GSH)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性以及PHGPx基因表达量不利。MC-LR结合NH3-N降低了世代时间(T)、Na+K+-腺苷三磷酸酶(Na+/K+-ATPase)活性和谷胱甘肽还原酶(GR)活性,但增加了活性氧(ROS)含量(p<0.05)。ROS含量与GSH相关酶活性呈负相关性(p<0.01)。MC-LR和NH3-N对R0、rm、ROS含量和GSH、GR、GST活性以及PHGPx基因表达量有交互影响(p<0.05)。相反,这些影响对T、Na+/K+-ATPase和GPx活性有拮抗效应(p>0.05)。结果表明微囊藻代谢物以协同和拮抗的方式对轮虫产生毒性。轮虫生命循环参数与GSH相关防御系统联系在一起以响应MC-LR和NH3-N。
  5.藻毒素和亚硝酸盐不同温度下对萼花臂尾轮虫寿命和热休克响应的影响
  毒性物质如藻毒素(MC-LR)和亚硝酸盐(NO2-N)在蓝藻水华降解时释放,这对浮游动物有不利影响。我们将轮虫暴露于不同浓度的MC-LR(0、10、30和100μg L-1)和NO2-N(0、1、3和5mg L-1)以评估20、25和30℃时这些毒物对轮虫寿命和热休克响应的联合影响。轮虫寿命在单一MC-LR(100μg L-1)和NO2-N(5mg L-1)溶液中缩短。热休克蛋白hsps基因的表达量随毒物浓度而波动,而活性氧(ROS)含量在每个温度下每个处理组中增加(p<0.05)。在30℃,由MC-LR和NO2-N诱导的氧化压力对寿命和hsps表达有负面影响。在20和25℃,MC-LR和NO2-N对寿命和hsps表达有协同效应(p<0.05),但在30℃对hsp40和hsp60表达有拮抗效应(p>0.05)。温度、MC-LR和NO2-N对寿命、ROS含量和hsps表达有交互影响(p<0.05)。蓝藻的代谢物会对轮虫引起毒性并且hsps的表达可作为暴露于MC-LR和NO2-N有用的生物标记。
  6.藻毒素和亚硝酸盐对萼花臂尾轮虫生长、脂质过氧化和抗氧化响应的影响
  MC-LR和NO2-N影响水生有机体的生长。将淡水萼花臂尾轮虫暴露于不同浓度的MC-LR(0、10、50、100和200μg L-1)和NO2-N(0、2、4、6和8mgL-1)以评估MC-LR和NO2-N对生命循环参数和氧化压力的联合影响。单一MC-LR(200μg L-1)和NO2-N(8mg L-1)对轮虫有毒害作用。MC-LR混合NO2-N降低了种群增长率(r)、存活和繁殖,但增加活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)和谷胱甘肽(GSH)含量(p<0.01)。在高浓度的MC-LR或NO2-N,SOD和CAT活性以及MnSOD、CuZnSOD和CAT mRNA表达量显著降低(p<0.05)。轮虫体内ROS的含量与抗氧化酶活性和抗氧化基因的表达呈负相关性(p<0.01)。MC-LR和NO2-N对r、繁殖、ROS、MDA含量、SOD活性以及MnSOD和CAT的表达有交互影响(p<0.05)。相反,这两种毒物对存活、CAT活性、GSH含量和CuZnSOD表达有拮抗效应(p>0.05)。MnSOD基因在MC-LR和NO2-N压力下表达量最高,且MnSOD原核表达纯化后的蛋白在体外30℃、pH9.0和2%SDS诱变剂诱导下活性最高,表明外界不利的环境会影响轮虫的抗氧化效应。这些结果表明MC-LR和NO2-N对轮虫有毒害效应并且认为ROS引起的毒性是由MC-LR和NO2-N诱导损伤的分子机理。
  7.转录组水平上萼花臂尾轮虫响应有毒铜绿微囊藻的分子机理
  本实验以种群增长率(r)为指标探讨了萼花臂尾轮虫对有毒微囊藻的耐受性,发现摄食100%有毒微囊藻的轮虫r值下降(p<0.05),表明有毒微囊藻对轮虫的种群增长不利。结合RNA-seq技术,将对100%有毒微囊藻投喂的轮虫和100%小球藻投喂的轮虫的转录组进行差异表达基因的比较。数据首次揭示了轮虫响应有毒微囊藻的基因变化主要属于生物学过程、细胞成分和分子功能三大类。这些结果表明萼花臂尾轮虫种群下降的生态学现象与最显著富集的下调通路细胞周期、剪接体、氨基糖和核苷酸糖代谢通路有关,以及与RNA的代谢过程和细胞的衰亡有关,这些通路的下调影响抗氧化系统中酶活性和抗氧化蛋白表达。
[硕士论文] 吴汗
发育生物学 南方医科大学 2018(学位年度)
摘要:动物模型是生命科学领域研究使用的重要工具之一,由于存在多种CRE工具鼠可以方便实现条件性敲除等优势,小鼠受到研究者们的青睐。
  随着基因编辑技术的快速发展,将其运用于各种细胞系和动物中的研究与日俱增。其中,最受瞩目的基因编辑技术是CRISPR/Cas9(规律成簇的间隔短回文重复/CRISPR相关蛋白9)系统,它具有设计简单、效率高等优势。因此,本论文利用该系统开展了以下两方面的研究工作:
  首先,我们利用CRISPR/Cas9系统获得了Ndufs4基因敲除小鼠。临床研究发现在多例亚急性坏死性脑脊髓病(Leigh Syndrome,LS)病人中存在Ndufs4基因突变,我们研究发现敲除小鼠的运动能力比野生型小鼠显著低下,该表型与LS病人类似。我们进一步发现,敲除小鼠3周出现脱毛的现象,体重比野生型小鼠轻,大多数小鼠活不到成年,幸存的小鼠生殖能力弱,无法自然交配获得子代,随后的切片染色显示敲除小鼠的卵巢中能见各级卵母细胞,睾丸中能见成熟精子,其后我们使用了胞浆内单精子注射法(Intracytoplasmic sperm injection,ICSI)发现纯和敲除小鼠的子代在早期胚胎发育过程中受到了阻碍。
  其次,我们尝试利用PITChs系统及HMEJ系统两种基因敲入策略获得STRA8-eGFP转基因小鼠。STRA8被认为是减数分裂起始的标志蛋白:当生殖细胞进入减数分裂,Stra8基因启动表达,随后下降。因此,建立STRA8的荧光报告小鼠对于生殖发育的研究具有重要意义。本文运用PITChs法可以获得敲除胚胎,但注射后的胚胎大部分发育停滞在囊胚期;而采用HMEJ法获得的在囊胚阶段有较高的整合效率,且胚胎发育较好,目前该方面的研究工作还在继续开展。
  综上所述,本论文主要利用CRISPR/Cas9技术获得生殖发育研究相关的转基因小鼠,成功获得Ndufs4基因敲除小鼠和STRA8-eGFP基因敲入胚胎,这对生殖细胞发育进一步研究有促进作用。
[硕士论文] 边菲菲
应用数学 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:随机微分方程近年来迅速发展,并广泛应用于各个领域.对于确定性的生物种群或传染病模型已经有了大量研究成果,然而由于环境中存在许多不确定因素会对系统产生影响,因此随机微分方程的研究能更实际地刻画系统的变化情况.
  本文研究了两类随机模型的动力学行为.首先研究了一类具有Beddington-DeAngelis功能反应和脉冲毒素输入的随机捕食模型,其次研究了一类具有标准传染率的非自治随机传染病模型,得到了疾病灭绝的条件并证明了正周期解的存在性.文章包括四个部分.
  第一章介绍了两类模型研究的背景知识和随机微分系统的一些基本概念,定义和定理.
  第二章建立了一类污染环境中具有Beddington-DeAngelis功能反应的随机食饵-捕食系统.首先,对具有白噪声扰动的系统,通过分析极限系统,证明了边界周期解和正周期解的存在性,对于具有状态转换的随机食饵-捕食系统,利用Markov链的遍历性和推广的伊藤公式研究了模型的动力学性质,得到了该系统灭绝或持久的充分条件.此外,还证明了当毒物浓度恒定时,系统是具有遍历性的并且存在唯一的平稳分布.最后,运用MATLAB数学软件进行数值模拟,验证了理论分析的正确性.
  第三章研究了一类具有标准传染率的非自治随机传染病模型,借助随机微分方程的相关理论和一些重要的不等式,分析了疾病灭绝的充分条件.然后证明了随机系统正周期解的存在性.最后通过数值模拟验证了上述理论结果.
  第四章对全文进行了总结,并对下一步的工作进行了展望.
[博士论文] 邓欧平
生态学 四川农业大学 2018(学位年度)
摘要:城乡过渡带是人类活动改变大气下垫面状况最剧烈的区域之一。随着城区化的发展,该区域形成了较为有序的人口、产业和土地利用上的圈层结构。然而,大气氮沉降在该圈层结构上的分布特征及影响机制尚不清楚。本研究以川西平原城区-集约化农区-普通农区过渡带为研究区域,基于典型性布置9个采样点,连续两年开展氮沉降定位监测,并利用小波分析、地理信息系统、灰色关联分析和通径分析等技术系统研究了氮湿、干沉降通量的时空变异特征及气象和土地利用的影响机制。主要研究结论如下:
  (1)基于典型样点连续监测摸清了城乡过渡带大气氮湿干沉降的种类、强度和时空变异特征。大气湿沉降中铵态氮(WNH4+-N)、硝态氮(WNO3--N)和可溶性有机氮(WDON)的年均通量分别为16.07±2.42kg N hm-2,8.70±1.63kg N hm-2和9.14±1.857kg N hm-2yr-1,干沉降中铵态氮(DNH4+-N)、硝态氮(DNO3--N)和可溶性有机氮(DrON)的年均通量分别为9.24±2.01kg N hm-2,5.32±1.26kg N hm-2和5.98±1.25kg N hm-2yr-1。湿沉降的季节性变异表现为夏季(6-8月)最高,冬季(12-2月)最低(P<0.05),干沉降正好相反。湿、干沉降空间变异特征基本一致,均表现为:沿城区-集约化农区-普通农区过渡带,NH4+-N年通量呈先增后减的趋势;NO3--N呈逐渐降低的趋势,空间变异显著(P<0.05);有机氮和全氮(WTN)表现为城区和集约化农区显著高于普通农区(P<0.05)。
  (2)阐明氮总沉降的构成特征,估算农业生态系统的沉降氮输入量。大气氮总沉降的时空变异特征与湿沉降相似,其构成特征表现为湿沉降显著高于干沉降(P<0.05),铵态氮(NH4+-N)显著高于有机氮(ON)和硝态氮(NO3--N)(P<0.05)。研究区农业生态系统的氮沉降输入量巨大,分别为水田、旱地和园地氮肥施用量的17.0%-20.1%,11.7%-21.6%和10.9%-15.1%。因此,在设计作物施肥量时应考虑氮沉降的输入量。
  (3)基于小波相干分析摸清了气象因素对氮沉降的季节驱动。大气湿、干沉降活性氮组分在不同时间尺度上的周期性波动是降雨量、温度、风速和相对湿度4个气象因素的联合调控的结果。夏季的降雨量是全区WNO3--N和WDON以及城区WNH4+-N月通量影响最大的正向驱动因子;温度是WDON月通量影响次之的正向驱动因子。风速在春夏季分别是集约化农区WNO3--N和WNH4+-N月通量最大的正、反向驱动因子;而在冬春季不仅是城区和普通农区DNH4+-N正向驱动因子,也是城区DNO3--N和DrON的反向驱动因子。相对湿度在冬春季是全区DrON和普通农区DNO3--N月通量的正、反向驱动因子。
  (4)结合遥感和地理信息系统摸清了土地利用对大气氮沉降的影响。首次发现监测点4km范围内关键土地利用面积与氮沉降关系密切,并用“源”、“汇”土地利用类型解释了中小尺度大气氮沉降的时空变异。在监测点4km范围内,NH4+-N年通量与水田、园地、设施农用地和公路面积呈正相关,与旱地、普通农区道路用地和林草地面积呈负相关。NO3--N和有机氮年通量均与城区和公路面积呈显著正相关(P<0.05),与水田、旱地和村庄面积呈负相关。基于月沉降通量与土地利用的相关性分析结果表明,设施农用地和施肥季的水田氨挥发,秋冬季城区和公路的无机态硝氮(NOx)排放,夏季城区、公路和设施农用地的有机氮排放密切有关;另一方面,肥料施用量较小、且氮排放量较小的农用地、没有硬化的普通农区道路和林草地均可能是氮沉降的汇,应该在城区和乡村规划中积极考虑。
  (5)基于灰色关联分析和通径分析方法,耦合气象因素和人为因素,筛选识别各氮沉降组分的关键影响因素。用灰色关联分析和通径分析进行氮沉降影响度排序,结果表明气象因子对大气氮湿、干沉降的影响度大于土地因子。其中,降雨和风速分别对湿、干沉降的影响最大。WNH4+-N的关键性影响因子为温度和降雨,WNO3--N和WDON为降雨、温度和公路用地,DNH4+-N为风速、相对湿度、设施农用地和水田,DNO3--N为风速、相对湿度、公路用地,DrON沉降为风速、相对湿度、设施农用地和公路用地。
[硕士论文] 陈双
环境科学与工程 中国科学技术大学 2018(学位年度)
摘要:浮游植物作为主要初级生产者,是生态系统物质循环和能量流动的基础环节。传统初级生产力的测量包括植物生长分析与气体交换法等,需对样品进行预处理,费力、费时且无法实现快速实时测量;叶绿素荧光法和遥感法以叶绿素浓度与同化系数反演获取初级生产力,由于活性参数少,测量结果易受环境影响。因此,实现浮游植物初级生产力的快速准确测量对海洋生态环境科学研究、遥感地面数据校验以及理解全球碳循环演变等具有重要意义。
  荧光动力学方法基于光诱导可变叶绿素荧光描述光合作用过程,目前主要用于光合作用参数的分析。论文基于荧光动力学参数和细胞能流过程,研究了以光合电子传递速率表征浮游植物初级生产力的快速测量方法并进行了实验验证。完成的主要研究工作如下:
  (1)实验分析了不同门类微藻特性,遴选了实验藻种并确定了实验方法。实验对比分析了绿藻、蓝藻、硅藻和甲藻门中10种藻类的生长特性、生物活性与胁迫特性,结果表明蛋白核小球藻活性好、胁迫阈值大及藻细胞分布在溶液中均匀,易于实验对比分析,因此实验选择了蛋白核小球藻为研究对象。实验中为便于叶绿素a浓度数据连续记录,研究了蛋白核小球藻在680nrm处的吸光度(OD680)与标准方法测得的叶绿素a浓度([CHLa])的相关性,结果表明OD680与[CHLa]线性相关系数在0.996以上,且测量过程快速简单,适合连续测量,因此确定在本文研究中以OD680吸光度值替代叶绿素a浓度值,以便于数据连续测量。
  (2)研究了基于荧光动力学参数的浮游植物有效光合反应中心浓度分析方法。基于荧光动力学参数与浮游植物能流理论,理论分析了荧光、热耗散和光化学反应之间的关系,研究了浮游植物有效光合反应中心浓度直接分析方法,以不同生理状态下蛋白核小球藻为研究对象,实验验证了有效光合反应中心浓度测量的有效性。研究结果表明:正常生理状态下,荧光动力学参数法与同化系数法分析结果具有良好一致性,相关系数达0.999;非正常生理状态下,荧光动力学参数法较同化系数法测量结果更加准确地反映了浮游植物光合活性(Fv/Fm)、光合单元尺寸(nPSⅡ)引起的有效光合反应中心浓度的变化。
  (3)研究了基于光合电子传递速率的浮游植物初级生产力表征方法。基于有效光合反应中心浓度及光合电子传递“生物-光学”测量模型,计算获得光合电子传递速率Pe并进行初级生产力衡量,以蛋白核小球藻为研究对象,以放氧速率PO2为实验对照,通过光合活性抑制试验和藻类生长抑制试验对比两种方法测量结果,验证电子传递速率测量的有效性。研究结果表明:不同浓度DCMU胁迫下,浮游植物Pe与PO2具有很好的一致性,且二者随胁迫浓度下降明显,在一定胁迫时间内,PO2与Pe分别降低了71.55%和68.87%,二者相关系数达到0.934;不同营养盐或光照强度胁迫培养15天,浮游植物Pe和PO2仍然具有很好的一致性,相关系数在0.955以上。
  论文研究结果表明:基于荧光动力学参数的浮游植物初级生产力分析方法具有快速、准确、无需样品预处理等特点,实现了浮游植物初级生产力的实时分析,为发展浮游植物初级生产力在线、原位/现场快速准确直接测量仪器提供了基础。
[硕士论文] 向艳维
应用数学 华中师范大学 2018(学位年度)
摘要:本文用微分方程的基本理论讨论了几类具有第Ⅱ类功能性反应的竞争模型.为了使模型更接近实际情况,我们考虑了竞争种群具有密度制约、Allee效应,种群之间的竞争具有第Ⅱ类功能性反应等因素.本文共分为五章.
  第一章介绍了竞争模型的研究意义、研究背景以及本文需要用到的预备知识.
  第二章主要讨论了两种群在非密度制约条件下具有常数输入率的第Ⅱ类功能性反应竞争模型.分析了平衡点的存在性与稳定性,并画出了模型的相图,最后将此模型与非密度制约条件下具有常数输入率的Volterra竞争模型进行了对比,分析了第Ⅱ类功能性反应函数对于此模型的影响.
  第三章主要讨论了两种群在密度制约条件下的第Ⅱ类功能性反应竞争模型.分析了平衡点的存在性与稳定性,并画出了模型的相图,最后将此模型与密度制约条件下的Volterra竞争模型进行了对比,分析了第Ⅱ类功能性反应函数对于此模型的影响.
  第四章主要讨论了两种群在密度制约条件下具有Allee效应的第Ⅱ类功能性反应竞争模型.分析了平衡点的存在性与稳定性,并画出了模型的相图,最后将此模型与密度制约条件下具Allee效应的Volterra竞争模型进行了对比,分析了第Ⅱ类功能性反应函数对于此模型的影响.
  第五章总结了第Ⅱ类功能性反应函数对于竞争模型的影响,分析了本文的不足,并对此不足进行了展望.
[硕士论文] 褚一凡
生态学 河南师范大学 2018(学位年度)
摘要:新乡黄河湿地鸟类国家级自然保护区是我国鸟类南北迁徒的主要路径以及华北水禽越冬地之一,具有重要的生态学价值。陈桥东湖、青龙湖位于新乡黄河湿地的中部实验区,是黄河大堤北侧的常年集水区,也是新乡黄河湿地主要的水鸟聚集栖息区。水环境质量与湿地鸟类的生存密切相关,当前严重退化的湿地水环境对靠水而生的水鸟产生了强烈的影响。浮游生物作为水生态系统中重要的组成部分及水生食物链的起点,因对水环境变化反应敏感而常被用作水体污染的指示生物。为正确分析评价两湖水质状况并为其水体富营养化的生态修复提供科学合理的依据,于2016年12月到2017年11月对陈桥东湖及青龙湖的浮游生物及水环境因子进行了定期定点的采样调查,分析探讨了其浮游生物群落结构特征和与水环境因子间的相关性。主要结果如下:
  (1)共发现浮游植物8门67属118种,其中绿藻47种,占40%;其次为硅藻35种;蓝藻15种;裸藻9种;其余门类种数较少。浮游植物种数的季节变化趋势为夏季>秋季>春季>冬季。空间上表现出陈桥东湖(112种)>青龙湖(68种)。浮游植物的丰度变化范围为2.13×106cells/L~3.97×107cells/L,年均值为8.38×106cells/L。蓝藻年均丰度最高,占浮游植物年均丰度的44.15%;其次为绿藻占29.25%;浮游植物丰度的季节变化趋势为夏季>秋季>春季>冬季。空间分布表现为陈桥东湖(8.54×106cells/L)>青龙湖(8.07×106cells/L)。浮游植物优势种共16种,占浮游植物种数的13%,其中硅藻4种,绿藻4种,蓝藻5种,裸藻1种,隐藻1种,金藻1种。两湖整体表现为蓝藻-绿藻-硅藻型湖泊。
  (2)浮游动物共发现20属34种,其中轮虫类21种,占62%;枝角类8种,占23%;桡足类5种,占15%。浮游动物种类数的季节变化规律与浮游植物一致。空间上呈现出陈桥东湖(31种)>青龙湖(20种)。其丰度变化范围为41~1342ind/L,年均值为216ind/L。其中轮虫丰度全年占据主导地位,枝角类最低。浮游动物丰度的季节变化趋势为秋季>夏季>春季>冬季。空间上表现出陈桥东湖(282ind/L)>青龙湖(84ind/L)。浮游动物优势种共9种,占总种数的24%。其中轮虫有6种,桡足类2种,枝角类仅1种。萼花臂尾轮虫和桡足类幼虫在四个季节均为优势种。浮游动物功能群分为6类,其中以轮虫滤食者RF为主。
  (3)水环境因子呈现出明显的季节变化趋势和空间差异。pH年均值为8.24(变化范围为7.50~8.78);水温年均值为18.25℃(3.9℃~34.2℃);溶解氧年均值为8.85mg/L(3.43~12.7mg/L);透明度年均值为45.8cm(12~110cm);氧化还原电位年均值为140.62mv(62.8~255.2mv);物理指标整体都现出青龙湖大于陈桥东湖。总氮年均值为1.499mg/L(0.784~2.524mg/L);氨氮、总磷的时空变化情况与总氮基本一致,总磷年均值为0.113mg/L(0.021~0.261mg/L),氨氮年均值为0.913mg/L(0.372~1.802mg/L),占总氮的61%;化学需氧量年均值为52.9mg/L(17~126.4mg/L);叶绿素a的季节变化规律与浮游植物丰度一致,年均值为23.29μg/L(1.90~99.98μg/L)。化学指标则整体表现出陈桥东湖大于青龙湖。表明陈桥东湖污染程度相对较重。
  (4)利用浮游生物多样性指数及修正的卡尔森营养指数评价水质,两者结果较为一致,陈桥东湖与青龙湖水体呈现富营养化状况,整体表现为中度污染。
  (5)CCA分析结果表明,环境因子与浮游植物优势种的相关性从大到小排列依次为水温、溶解氧、氧化还原电位、总氮、透明度和pH;与浮游动物优势种的相关性从大到小排列依次为氧化还原电位、水温、透明度、pH、叶绿素a和溶解氧。
  (6)陈桥东湖与青龙湖水体富营养化较为严重,建议采取适当措施进行生态修复,同时应注意生态旅游开发模式的科学化,并提高当地居民的环境保护意识,从而促进湿地生态环境持续健康平稳的发展。
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