水位运行或调节模式是影响水库消落带植被组成与结构的关键因素,三峡水库独特的水位调节形成了具有明显不同出露-淹没特征的梯度性消落带.为了解水位调节对三峡库区消落带植物群落特征的影响,选择在三峡水库高水位运行5年后,在库区腹地3个受人为干扰较小且近自然状态的消落带,开展了不同高程(150 m、160 m和170 m)梯度的消落带植被物种组成、盖度、生物量、生物多样性和优势物种的比较研究.结果显示:消落带植被共有51种植物,多年生和一年生植物分别为25种和26种;随着高程增加,总物种数量越来越高,3个高程分别为8种、22种和45种分布;150 m高程盖度和生物量明显低于160 m和170 m两个高程,而后两者均没有显著差异;不同水位高程优势种明显不同,以白酒草为主的一年生植物多分布在消落带170 m高程,以狗牙根和马唐为主的多年生和一年生植物分布在消落带的160 m高程,以狗牙根为主的多年生植物分布在150 m高程;生物多样性指数随着高程的增加而变大,其中Shannon-Wiener多样性指数在150 m、160 m和170 m高程分别为0.877±0.298、2.137±0.186和3.097±0.407.综上表明,水位调节导致三峡水库消落带植被在30 m高程(145-175 m)范围内形成了不同组成与结构的群落,优势物种间差异可能是消落带植物对三峡水库水位调节模式的一种适应性策略体现;150 m高程出露时间相对较短,其土壤沉积物淤积严重,表层土壤种子库萌发受影响,物种数量、生物多样性、植被盖度和生物量明显低于其他高程,自然恢复能力较差.

碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量比是生态系统过程及其功能的重要特征.为了比较不同淹水状态下草原区河岸湿地土壤生态化学计量特征差异,探讨用土壤生态化学计量特征来表征草原河岸湿地的退化状态,以呼伦贝尔草原辉河河岸湿地为研究对象,分别选择完全退化和未退化河岸湿地,从中选取常年淹水区域(W)、年际干湿交替区域(WD)以及河岸带边缘多年未曾淹没的干燥区域(D)为观测样地,对比研究退化与未退化草原河岸湿地土壤C、N、P化学计量比在不同淹水状态下的表征.结果表明:(1)随着淹水状态的改变,不论是退化河岸湿地还是未退化河岸湿地,不同淹水状态下的土壤C/N、C/P、N/P均差异显著(P＜0.05);(2)退化河岸湿地的C/N、C/P和N/P的平均值分别为9.05、273.08和28.25,与未退化河岸湿地相比(7.85、95.48、11.41)值显著升高;(3)相关性分析结果显示,土壤总磷与有机碳、全氮显著正相关,与C/N、C/P、N/P负相关,这可能是限制退化河岸湿地土壤养分元素循环的主要因素.研究结果表明:呼伦贝尔草原辉河河岸湿地不同淹水状态的土壤碳、氮、磷特征差异明显(P＜0.05),尤其是土壤C/P和N/P.与未退化河岸湿地相比,退化河岸湿地的C/N、C/P、N/P均明显高于未退化河岸湿地(P＜0.05),因此可以将土壤碳、氮、磷化学计量比特征作为草原区河岸湿地退化的评价指标.

远程医疗的复杂环境中,心电信号极易被噪声淹没,从而影响心血管疾病的智能诊断.基于此,本文提出了一种基于递归最小二乘法的回声状态网络心电信号降噪算法.该算法通过递归最小二乘法对该网络进行训练,可自动学习得到含噪心电数据中非线性的且具有区分度的深层次特征,并利用这些特征自动分离心电信号与噪声.实验中,采用信噪比和均方根误差为指标,将本文方法与基于子带自适应阈值的小波变换法和 S 变换法进行比较.实验结果表明,本方法降噪精度更优,同时信号的低频成分也得到了很好的保持.本文方法可做到消除心电信号中的复杂噪声并完整保留心电信号的形态,为心电图的特征检测和心血管疾病的智能诊断奠定了基础.

湖水淹没频率是影响湿地植被生态系统的最重要的水文因素.基于地物波谱特征的MODIS混合像元分解模型,分析了2000-2015年退水期鄱阳湖水体淹没频率的时间变化和空间规律,并在此基础上探讨了湿地植被的空间响应.研究结果表明:(1)鄱阳湖退水期水体的淹没频率总体呈“南低北高”,同时具有大小不一的“斑块式”空间分布特征;(2)15年内湖水的淹没频率经历了先急剧缩减然后恢复到相对稳定的状态,并且不同空间段的变化差异明显:北部河道的淹没频率先急剧降低后回升,中部洲滩不如北部河道段剧烈但大面积的淹没频率下降,南部子湖泊的淹没频率则基本没变;(3)植被丰度对淹没频率具有密切的响应关系,两者呈中间高两边低的“n”形分布,当淹没频率为40％时高植被丰度的像元数最多.(4)淹没频率与植被丰度的关系指示着鄱阳湖湿生植被在空间上的积极演变.

以生长发育过程中具有异形叶的水生植物水菜花(Ottelia cordata (Wall.) Dandy)为材料,利用叶绿素荧光技术和pH-漂移(pH-drift)实验测定具有两型叶片的水菜花正常沉水叶(submerged leaves,S)、正常浮水叶(floating leaves,F)、处于淹没状态的浮水叶(submerged floating leaves,SF)以及只有浮水叶植株的浮水叶(floating leaves only,OF)的叶绿素荧光特征与HC3-利用能力.快速光曲线分析结果显示:沉水叶(S)的相对电子传递速率(rETR)显著低于其他类型的叶片,且随着光强的增强,差异增大;由光化学引起的荧光淬灭qP、潜在最大电子传递速率(rETRax)、半饱和光强(Ek)等指标均为沉水叶(S)显著低于浮水叶(F).沉水叶(S)与淹没状态的浮水叶(SF)表征HCO3-利用能力的CT/AIk值显著低于两种浮水叶(F和OF).研究结果表明水菜花成年期的浮水叶比幼年期的沉水叶具有更高的光合效率,并且更适合在高光强下生长;当水位发生波动时被淹没的浮水叶会增强对HCO3-的利用能力以适应淹水低浓度CO2环境.

土壤呼吸是全球陆地生态系统碳循环重要组成部分,降雨作为扰动因子对土壤呼吸动态的改变将直接影响全球碳平衡.探讨降雨对土壤呼吸的作用机制是陆地生态系统碳循环和碳收支研究的重要内容.本文综述了近年来国内外学者关于降雨引起的干湿交替对土壤呼吸影响机制的研究进展,阐述了土壤水分对土壤呼吸的影响及其机理.土壤水分在适宜范围内促进土壤呼吸,过高或过低均抑制土壤呼吸;降雨引起的干湿交替通过改变土壤水分影响土壤呼吸.一方面,干旱条件下,降雨引起的干湿交替主要通过短时间置换土壤中CO2、增加土壤微生物呼吸底物、提高微生物活性、增强凋落物分解速率等途径提高土壤呼吸速率.另一方面,湿度较高的土壤经过短时间降雨迅速达到水分饱和或积水状态,降雨引发的干湿交替通过限制O2进入土壤,形成厌氧环境,抑制微生物和根系呼吸.此外,降雨引发的干湿交替还通过地表积水淹没部分植株,降低植物叶面积,减少光合产物,显著抑制根系呼吸.为更准确估算降雨变化影响土壤呼吸对陆地生态系统碳平衡的干扰,提出了未来降雨对土壤呼吸影响研究需重点关注的3个方面:(1)降雨对土壤呼吸影响的微生物响应机制;(2)区分土壤自养呼吸和异养呼吸对降雨的响应机制;(3)降雨对土壤呼吸影响模型研究.

细胞机械性能与细胞的生理状态与功能存在密切联系.早期对于细胞机械性能的研究受制于技术条件,只能获得细胞群的弹性或剪切模量,使得少量异质细胞的机械表型被淹没.近年来,单细胞机械性能检测技术得到了蓬勃发展.原子力显微镜、微吸管技术、光镊与光学拉伸、磁扭转流变仪与磁镊等单细胞机械性能检测技术展现出非常高的检测精度,但检测通量相对较低.新型微流控高通量检测方法的出现使检测通量呈几何式增长,有望解决大样本快速检测的需求.本文首先综述原子力显微镜、微吸管、光镊与光学拉伸和磁扭转流变仪与磁镊等单细胞机械性能检测技术.在此基础上,重点介绍细胞过孔、剪切诱导细胞变形和拉伸诱导细胞变形3种新兴微流控高通量检测技术的工作原理及最新研究进展,探讨各类方法的优缺点.最后,本文展望单细胞机械性能检测技术的未来发展方向.

海拉尔河是内蒙古自治区重要河流,对维持地区生态平衡具有极其重要的作用.选取海拉尔河下游河段作为研究对象(以下称海拉尔河),以遥感、气候、水文数据为基础,基于淹没频率模型分析探讨河漫滩湿地淹没情况对气候变化的响应.研究表明:海拉尔河气候近三十年呈现干冷变化趋势,多年平均降雨量356.45mm,年均减少11.64mm,多年平均温度-0.2℃,年均减少0.01℃;年径流呈减少趋势,年均减少2.05×108m3;温度下降导致冻土的增加,融雪补给径流减少,从温度层面上对径流产生影响,降雨直接补给径流,降雨减少,径流减少;各淹没频率下的淹没区域,受影响程度不同,大于80％极高淹没频率区受径流影响最小,0—20％极低频率区域受径流变化影响最大;气候-径流-淹没状态存在耦合关系,由于温度下降,研究区冰封时间增长,抑制春季径流的产生,降雨减少,夏秋季的径流延迟,影响河漫滩湿地水份供应,进而减少河水出槽次数,影响河漫滩湿地淹没状态.研究成果可为海拉尔河生态环境保护以及水资源开发利用提供理论支持.

细胞膜离子单通道信号是皮安级的随机电流，膜片钳技术可以记录这些信号。一般认为它是一阶的、状态有限的Markov过程。某些种类的离子通道，电流信号特别微弱，完全淹没在背景噪声中，传统的膜片钳技术很难检测到，只能运用数学方法恢复和估计。在低采样频率情况下，由于混叠效应，可认为背景噪声是白色的；在高采样频率条件下（高于奈奎斯特频率），背景噪声是有色的。本文分别综述了白色背景噪声条件下基于隐式Markov模型和有色背景噪声条件下基于隐式矢量Markov模型的低信噪比离子单通道信号的恢复和参数估计，主要包括前后向算法、EM算法等。