高中生物学基于合作学习的数学建模教学案例

为突破杂合子连续自交及随机交配繁衍后代比例的数学建模问题,设计了合作学习的课例,分享了学生成果,评价了文献表述,表明合作学习是学生全面发展的重要途径,数学建模是学生科学思维的训练平台。     

MASS ESTIMATE AND EVOLUTIONARY TREND IN CHINESE MESOZOIC FOSSIL BIRDS

体重是一项重要的生物学指标,生物的体重受到发育、繁殖和进化等诸多因素的影响.对于灭绝生物体重的估计有助于进一步恢复它们的各种生物学信息.本研究采用统计学的方法,对422件现生鸟类(分属于21目229种)的体重和18项骨骼量度指标分别进行一元回归分析,结果显示判定系数的分布范围在0.5 ～0.91之间,多数指标的判定系数均集中在0.8 ～0.9之间.采用另外64件测量有体重数据和骨骼量度的鸟样本对回归方程的估算准确率进行检验,发现前肢中肱骨长度和尺骨宽度以及后肢中胫跗骨宽度3项指标的估算准确率高于其他指标.分析结果还表明前肢两项指标对于估算鸣禽、猛禽和攀禽类等树栖鸟类的体重准确率较后肢显著;后肢指标对于估算陆禽类等地栖鸟类体重的准确率高于前肢指标.这一结果反映出与体重相关程度较高的骨骼量度指标在不同习性的鸟类当中存在着一定的差异.对于化石鸟类的体重估计,采用估算准确率较高并且便于测量的肱骨长度和胫跗骨宽度两项回归方程加以计算.通过对中国中生代鸟类的体重进行估算,结果显示中生代鸟类在系统发育过程中,反鸟类经历了体重逐渐减轻的过程,而今鸟类的体重开始不断增大并且出现显著的分异.     

光合细菌改善新型烟草品质的初步研究

试验研究了喷施光合细菌菌液对新型烟草品质的影响.化学成分分析结果表明,在苗期和大田以1:200的比例对烟叶叶面喷施光合细菌菌液,对新型烟草内在化学成分的含量及其谐调性具有显著的影响,尤其能够同时降低烟碱和增加钾的含量.评吸结果显示,香味独特,余味纯净,劲头适中,更加呈现出新型烟草所具有的品质特征.     

基于感光色素吸收信号的太湖藻类识别

铜绿微囊藻和斜生栅藻是太湖"水华"的主要藻种,基于室内纯铜绿微囊藻、斜生栅藻组成色素的吸收系数,通过四阶微分、标准化系数等方法对太湖水体浮游植物中铜绿微囊藻和斜生栅藻进行识别,并确定其组成比例。结果表明,纯藻组成色素的吸收系数应用于其在太湖水体浮游植物中比例的确定和识别中,能够全面考虑辅助色素的识别作用,较好地避免非色素物质吸收信号的干扰,具有较好的识别效果。太湖水体浮游色素中铜绿微囊藻比例最高,斜生栅藻次之,由夏季向冬季过度中,铜绿微囊藻比例不断减小,斜生栅藻的比例逐渐升高,但铜绿微囊藻比例仍略高于斜生栅藻;铜绿微囊藻的区域分布差异性较小,但时间差异性相对较大,而斜生栅藻恰恰相反,空间分布差异性较大而时间分布差异性较小。       

樟子松人工林细根寿命估计及影响因子研究

细根寿命的估计是了解细根生产和死亡的关键, 对了解陆地生态系统碳分配格局和养分循环具有重要意义。该研究采用微根管(minirhizotron)技术, 以23年生樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)人工林为研究对象, 对细根生长和死亡过程进行了连续两年的观测。细根寿命的估计采用Kaplan-Meier方法, 计算细根的平均寿命(mean longevity)、中值寿命(median longevity)和累积存活率(cumulative survival rate), 用对数秩检验(log-rank test)比较单一因素, 包括细根直径、根序、出生季节和土层以及菌根侵染对细根寿命的影响。采用Cox比例风险回归分析方法, 同时分析上述因素对细根存活的影响程度。结果表明, 樟子松细根的生产和死亡具有明显的季节性, 春末和夏季(6月和7月)为生产高峰; 而死亡高峰出现在夏末至秋末, 以及冬季。樟子松细根的平均和中值寿命分别为(322 ± 10)天和(310 ± 15)天, 对数秩检验表明, 仅考虑单一因子时, 细根直径、根序、出生季节和土层以及菌根侵染均对细根寿命有显著影响。Cox回归分析表明, 菌根侵染、细根直径和土层是影响樟子松细根寿命的重要因子。细根直径每增加1 mm, 细根死亡危险率就降低99%, 即相当于寿命延长99%; 细根出生土层每增加1 cm, 其寿命延长5%; 而菌根侵染后, 会导致细根死亡危险率增加175%; 但根序和出生季节的影响不显著。这些发现证实: 林木细根寿命受到内在与外在因素的共同控制, 而多变量回归分析的方法有助于我们全面揭示细根寿命变异的潜在机制。     

钙、磷摄入对骨代谢及骨组织形态影响的研究进展

骨代谢始终贯穿于动物的生命过程之中,而机体摄入的钙、磷水平和钙、磷比例又是骨代谢的重要影响因素。钙、磷摄入水平和比例的改变会使甲状旁腺激素（PTH）、降钙素（CT）和1α,25-双羟维生素D3[1,25-（OH）2D3]的水平产生变化,影响RANK／RANKL／OPG系统对骨细胞功能的调控,进而对骨代谢及骨组织形态产生影响。骨唾液酸蛋白（Bone Sialoprotein,BSP）是目前评价成骨细胞分化和骨骼矿化情况的新指标,研究BSP表达水平的变化规律,可以从分子水平解释钙、磷摄入水平和比例对骨组织形态影响的机理。而骨组织形态计量学（Bone Histomorphometry）则是研究钙、磷摄入水平和比例对骨组织形态影响的重要方法。     

基于氢氧稳定同位素示踪的侧柏与白榆水源对比

明晰常绿与落叶乔木的水分来源及竞争关系,可为区域生态恢复过程中树种的选择和种植方式提供理论依据。本研究以兰州市南山绿化工程区大洼山常绿乔木侧柏(Platycladus orientalis)和落叶乔木白榆(Ulmus pumila)为对象,测定其木质部及土壤和降水的氢氧稳定同位素比值,利用贝叶斯混合模型和相似性比例指数分析了侧柏和白榆对不同深度土层土壤水的利用特征。结果表明：除7月和10月外,深层(70～100 cm)土壤水是侧柏和白榆的主要水分来源,其贡献率分别为55.82%和58.90%;7月侧柏和白榆转为吸收浅层(0～20 cm)土壤水,贡献率均达90%以上;10月侧柏转为吸收中层(20～70 cm)土壤水,而白榆同时利用深层(70～100 cm)和中层(20～70 cm)土壤水。侧柏和白榆在整个生长季内除7月外,对水分的竞争不强烈,可在同一生境下同时种植。     

海南岛热带低地雨林老龄林木本植物幼苗的功能性状分析

运用功能性状的研究方法能有效地利用植物的生理、形态和生活史等特征, 揭示性状对物种共存的影响。以往有关热带林的群落生态学分析中, 基本上都是以胸径(DBH) ≥ 1 cm 以上的个体为对象, 而对 DBH < 1 cm的幼苗很少关注。该文以海南岛典型的热带低地雨林老龄林内幼苗多度最大的16个物种的幼苗为研究对象, 详细测定了4种功能性状: 比叶面积( SLA)、叶干物质比例(LMF)、比茎密度(SSD)和茎干物质比例(SMF), 分析了这些性状之间及其与幼苗高度的关系。结果表明: SLA和LMF随幼苗高度增加而显著减小, SSD和SMF随幼苗高度增加而显著增加; 幼苗功能性状在不同的生长阶段均达到显著差异; 乔木和灌木幼苗的各功能性状均无显著差异, 藤本植物幼苗的各功能性状与前两种生长型植物有显著差异; 乔木、灌木通过低的SLA、LMF和高的SMF来适应热带低地老龄林的林下低光环境, 藤本植物则通过相反的策略实现在老龄林中的共存; 幼苗通过调节各功能性状之间的权衡来适应环境。     

绿洲农田三叶草夜蛾的种群动态及交配特征

三叶草夜蛾Scotogramma trifolii Rottemberg是一种多食性的害虫,其在农田生态系统中的种群动态及交配情况尚不清楚。本试验在库尔勒地区连续3年(2013-2015年4-9月)利用智能虫情测报灯监测了三叶草夜蛾的种群动态,并在实验室解剖雌蛾体内精包,评估野外雌蛾的交配情况。研究表明不同年际间相同月份其种群数量变化趋势相同,即每年的4月中下旬、6月中下旬和7月下旬均会出现三叶草夜蛾的种群高峰期;而相同年际内不同月份三叶草夜蛾的种群数量存在变异。解剖数据表明了三叶草夜蛾交配频率平均达到2.7次/头以上,同一年份内和不同年际间均存在一定比例的未成功交配雌蛾,其成功交配比例在55.56%~97.37%,2013年和2015年的成功交配比率较低,低于60%,而2014年的成功交配率却高于80%。通过本研究初步明确了野外三叶草夜蛾交配特征和种群动态,为绿洲农田三叶草夜蛾的综合防治提供了科学依据。     

黔北丹霞地貌桫椤群落优势种群生态位研究

为探讨黔北丹霞地貌桫椤群落优势种群在群落中的地位、对资源的利用状况以及种群间的相互关系,揭示该区植物群落的稳定性以及植物种群在特定环境下的生态适应性。对黔北丹霞地貌濒危植物桫椤群落进行样地调查,采用定量分析方法,用Levins、Shannon-wiener生态位宽度公式、Schoener生态位相似性比例等指数公式研究了桫椤群落中主要种群的生态位宽度、生态位相似比例以及生态位重叠。结果表明:(1)罗伞、杜茎山、桫椤生态位宽度较大,Shannon Wiener和Levins指数分别为7.6076、7.3449、6.9105和0.5314、0.5931、0.6515,表明它们广布于该群落内,对环境适应能力较强;(2)石岩枫和川桂生态位相似比例最大,Cih值为0.998 6;(3)裂叶榕与美脉琼楠生态位重叠最大,其值为0.3365;(4)生态位宽度较高的两个树种,其种间生态位相似比例值较高,生态位重叠也较大,但由于个别生态位宽度较大的物种本身的生物生态学特性不一定相同,对环境资源的要求不完全相同,导致其间的生态位重叠与相似系比例并不一定很高;(5)从生态位相似比例和生态位重叠分布格局来看,桫椤群落主要植物种群利用资源相似程度较高,生态位重叠较普遍,但主要集中在较低水平,表明群落内因利用相同资源或占有同一资源而产生的种间竞争并不激烈,均表明各种群对资源的共享趋势较为明显,显示桫椤群落相对稳定。