捕食性蚂蚁可保护榕蜂互利共生系统
捕食性蚂蚁可保护榕蜂互利共生系统
记者日前从中科院昆明动物所获悉，该所博士后王波与导师王瑞武及合作者发现，捕
食性蚂蚁通过捕食寄生蜂，保护了榕树—榕小蜂互利共生系统，从而揭示了热带雨林中一
种新的营养级联效应和机制。相关成果在线发表于《动物生态学杂志》。
据介绍，蚂蚁能捕食取食植物的毛虫从而减少毛虫对植物的伤害，对植物起到间接保
护作用。但蚂蚁也能捕食传粉昆虫，不利于植物授粉。这种由处于高营养级的捕食者导致
的种间直接和间接作用被称为营养级联。
黄猄蚁是一种凶猛的树栖性大型蚂蚁。在西双版纳，黄猄蚁是聚果榕上常见的蚂蚁种类。黄猄蚁能通过捕食在榕果外产卵的寄生蜂，减少其在榕果上的产卵。但是，对进入榕
果的传粉小蜂捕食较少，对传粉小蜂的产卵影响并不大。
“我们对野外的榕树小蜂群落进行调查发现，那些有黄猄蚁栖息的榕树上小蜂子代群
落以传粉小蜂为主，榕果种子产量较大；而那些没有黄猄蚁栖息的榕树上，榕果产生的小
蜂以寄生蜂为主，榕果的种子产量低。”王波说，这表明蚂蚁通过捕食寄生蜂，降低其产卵，间接保护了榕树—传粉小蜂互利共生系统。
专家认为，捕食者能以营养级联的方式直接和间接地影响低营养级物种的组成、丰度，并对整个生态系统产生深远影响。这对预测未来生物多样性变化规律和以天敌为手段的生
物防治策略的使用具有重要的参考价值。（来源：中国科学报张雯雯）
研究证实蚜虫与细菌相互共生
新华社电在院子里精心种植的花草，不知什么时候就会爬满蚜虫。作为恶名昭著的
害虫，蚜虫只吸食营养很贫乏的植物汁液，就能实现爆发性繁殖。这是因为，蚜虫体内有
为其制造营养成分的内共生菌。
没有内共生菌，蚜虫就无法繁殖，而在含菌细胞之外，内共生菌已无法生存，这种共
生关系已经世代相传了约2亿年。日本研究人员日前发现，蚜虫还能利用内共生菌“转让”的基因合成蛋白质，并运送给内共生菌，从而形成高度的共生关系。这一成果有望促进将
亲缘关系很远的生物融合在一起，并开发出环保的防治害虫方法。
日本丰桥技术科学大学副教授中钵淳率领的研究小组此前曾发现，蚜虫会将内共生菌的基因组合到自身的染色体组内。此次，研究小组利用基因重组技术，研究了其中的“RIpA4”基因是否会合成蛋白质以及蛋白质如何在蚜虫体内分布。
结果发现，“RIpA4”基因能够令蚜虫制造出蛋白质，而制造出的蛋白质则分布在含菌细胞内的内共生菌细胞内。研究小组认为，这显示蚜虫进化出了向内共生菌运送蛋白质的运输系统。
中钵淳说：“这是不同的生物融合在一起的终极进化方式。如果科学界能够开发出将有用的细菌与生物人为融合在一起的技术，除开发药物外，还有可能制造出拥有特殊能力的动植物。”（蓝建中）
蜘蛛博弈达成完美合作
和平相处的两只蜘蛛图片来源：Francis Ratnieks
巴西南部半干旱生境中的三角园蛛（Parawixia bistriata，如图）清楚地知道自己该如何在这样一个拥挤的环境中生存——战斗从来不是解决问题的唯一办法。
据科学家了解，三角园蛛种群会在日落时脱离集体庇护所，并沿着永久性的、在以共有丝线为支撑的网络中建立属于自己的家园。然而，在夜晚结束的时候，数量很少的且没
有蛛网的蜘蛛会与它们的邻居和平地共享猎物——这是蛛形纲动物之间完美合作的一个罕
见实例。
现在，经过几个月的观察，研究人员已经发现一种新的模型用以解释没有蛛网的蜘蛛
的这些行为背后的策略。一旦太阳西下，三角园蛛就会爬向集体所共有的丝网中，寻找落
脚点以建立属于它们自己的家园。随着某只蜘蛛宣布了对特定领地的占领，它会赶走其他
个体，并尽力解决令人不快的接近。傍晚时分，仍没有建立蛛网的闯入者们在悄悄地前行着，它们知道自己可能会在其他地方找到一个落脚点。但是随着夜幕的逼近，绝望也距离
它们越来越近。当可以落脚的位置越来越少，又遭遇居住在某一领地的蜘蛛试图通过上下
弹跳将自己驱逐出境时，绝望的蜘蛛会选择不再退却。相反，它们会停留在一张蛛网附近，不劳而获地享用蛛网捕获的大型猎物——看起来似乎获得了定居者的应允一般。
在本月出版在《美国博物学家》杂志的报告中，研究人员应用博弈论中的见解得出结论：定居的蜘蛛不去积极地捍卫自己的领土，是因为一顿晚饭是不值得让它们在战斗中冒
着生命危险去争夺的。更重要的是，任何蜘蛛都有可能在第二天晚上争夺空间的竞技重新
开始时，发现自己已经处于谈判桌的另一端。（来源：中国科学报杨济华）Bourgeois behavior and fressloading in the colonial orb web spider
parawixia bistriata
sunchasernana 添加于 2013/7/17 12:35:07 213次阅读 | 0次推荐 | 0个评论
Abstract: Spiders of the tropical American colonial orb weaver Parawixia bistriata form a communal bivouac in daytime. At sunset, they leave the bivouac and construct individual, defended webs within a large, communally built scaffolding of permanent, thick silk lines between trees and bushes. Once spiders started building a web, they repelled other spiders walking on nearby scaffolding with a “bounce” behavior. In nearly all cases (93%), this resulted in the intruder leaving without a fight, akin to the “bourgeois strategy,” in which residents win and intruders retreat without escalated contests. However,
a few spiders (6.5%) did not build a we
b due to lack of available space. Webless spiders were less likely to leave when bounced (only 42% left) and instea d attempted to “freeload,” awaiting the capture of prey items in nearby webs. Our simple model shows that webless spiders should change their strategy from bourgeois to freeloading satellite as potential web sites become increasingly occupied.
作者：Tom Wenseleers, Jonathan P. Bacon, Francis L. W. Rantnieks et. al.
期刊名称：
期卷页：第卷第期页
学科领域：生命科学 ? 动物学 ? 动物生理及行为学
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原文链接：https://www.sodocs.net/doc/2b5846047.html,/discover/10.1086/670525?uid=2129
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关键词
有益细菌或可对抗昏睡症
比利时研究人员说，借助改造宿主自身携带的有益细菌，可以抑制昏睡症罪魁祸首锥
体虫的生长，从而达到遏制昏睡症传播的目的。
昏睡症，学名为非洲锥虫病，是一种致命性疾病，在非洲一些地区相当流行。锥体虫
寄生于采采蝇，经由后者叮咬进入人体，导致发病。患病初期，人体会出现发烧、头疼、
关节疼痛和发痒的症状；这一病症进入第二阶段、锥体虫侵入人体神经系统后，人体会出
现反应迟钝、嗜睡的症状。如果不经治疗，患者有生命危险。
针对昏睡症的传统治疗方案出现于50多年前。患者接受治疗时极其痛苦，同时需要
承担其他副作用，大约5%至20%接受治疗的患者因注射药物后导致的并发症死亡。
因此，医学界一直在寻找治疗这一病症的其他可选方案。比利时安特卫普热带医学研
究所一个团队把研究焦点集中在如何防止人体染病，而非如何治疗。相关成果论文刊登于
期刊《微生物细胞工厂》。
英国广播公司2月15日援引成果论文报道，采采蝇与人类类似，会携带一些有益细菌。研究人员发现，一种采采蝇携带的共生菌或许有能力向锥体虫发起攻击。
借助改变这种共生菌的基因，研究人员得以使它释放出一种纳米抗体，杀死锥体虫或
者阻止这种寄生虫的生长。
伦敦大学卫生与热带医学院学者戴维·霍恩评价：“这是一项具有发展前景的观念。”（来源：新华网）
Expression and extracellular release of a functional anti-
trypanosome Nanobody(R) in Sodalis glossinidius, a bacterial
symbiont of the tsetse fly
renchunxiao 添加于 2012/2/20 11:27:04 576次阅读 | 0次推荐 | 0个评论Background Sodalis glossinidius, a gram-negative bacterial endosymbiont of the tsetse fly, has been proposed as a potential in vivo drug delivery vehicle to control trypanosome parasite development in the fly, an approach known as paratransgenesis. Despite this interest of S. glossinidius as a paratransgenic platform organism in tsetse flies, few potential effector molecules have been identified so far and to date none of these molecules have been successfully expressed in this bacterium. Results In this study, S. glossinidius was transformed to express a single domain antibody, (Nanobody(R)) Nb_An33, that efficiently targets conserved cryptic epitopes of the variant surface glycoprotein (VSG) of the parasite Trypanosoma brucei. Next, we analyzed the capability of two predicted secretion signals to direct the extracellular delivery of significant levels of active Nb_An33. We show that the pelB leader peptide was successful in directing the export of fully functional Nb_An33 to the periplasm of S. glossinidius resulting in significant levels of extracellular release. Finally, S. glossinidius expressing pelBNb_An33 exhibited no significant reduction in terms of fitness, determined by in vitro growth kinetics, compared to the wild-type strain. Conclusions These data are the first demonstration of the expression and extracellular release of functional trypanosome-interfering Nanobodies(R) in S. glossinidius. Furthermore, Sodalis strains that efficiently released the effector protein were not affected in their growth, suggesting that they may be competitive with endogenous microbiota in the midgut environment of the tsetse fly. Collectively, these data reinforce the notion for the potential of S. glossinidius to be developed into a paratransgenic platform organism.
作者：Linda De Vooght, Guy Caljon, Benoit Stijlemans, Patrick De Beatselier, Marc Coosemans and Jan Van Den Abbeele
期刊名称： Microbial Cell Factories
期卷页：第卷第期页
学科领域：生命科学 ? 细胞生物学 ? 细胞、亚细胞结构与功能
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原文链接：https://www.sodocs.net/doc/2b5846047.html,/content/11/1/23/abstract
DOI：
ISBN：
关键词：
相关报道：https://www.sodocs.net/doc/2b5846047.html,/htmlpaper/201222011322411522398.shtm
备注：
兰花生长依赖其伴生真菌数量
图片来源：Melissa McCormick/Smithsonian Institution
年轻的兰花完全依赖共生的真菌提供生长所需的能量，同时新的研究表明，这些真菌真的非常讲究，只喜欢那些更为古老的森林。
科学家之前曾推测，真菌的分布影响兰花的分布。然而想要区分开土壤条件的影响——例如湿度和酸度——则是非常困难的。
因此美国马里兰州滨水市史密森环境研究中心的研究人员Melissa K. McCormick和同事，在该州的6处场所——有3处位于较年轻的50年到70年的森林，另3处位于更成熟的120年到150年的森林——种植了3种濒危兰花的种子。
在其中一半的场所中，科学家们在每株兰花上添加了共生真菌。
4年之后，他们发现，真菌在那些更为成熟的森林中丰度最高，并且兰花的发芽和生长依赖于其伴生真菌的数量，而并非仅有一点真菌便能成功。
研究人员认为，这些发现将促进濒危兰花的保护与恢复计划。
研究人员在最近的《分子生态学》杂志网络版上报告了这一研究成果。（来源：中国科学报赵熙熙）
Limitations on orchid recruitment: not a simple picture
meijin 添加于 2012/2/9 10:15:02 1107次阅读 | 0次推荐 | 0个评论
Mycorrhizal fungi have substantial potential to influence plant distribution, especially in specialized orchids and mycoheterotrophic plants. However, little is known about environmental factors that
influence the distribution of mycorrhizal fungi. Previous studies using seed packets have been unable to distinguish whether germination patterns resulted from the distribution of appropriate edaphic conditions or the distribution of host fungi, as these cannot be separated using seed packets alone. We used a combination of organic amendments, seed packets and molecular assessment of soil fungi required by three terrestrial orchid species to separate direct and indirect effects of fungi and environmental conditions on both seed germination and subsequent protocorm development. We found that locations with abundant mycorrhizal fungi were most likely to support seed germination and greater growth for all three orchids. Organic amendments affected germination primarily by affecting the abundance of appropriate mycorrhizal fungi. However, fungi associated with the three orchid species were affected differently by the organic amendments and by forest successional stage. The results of this study help contextualize the importance of fungal distribution and abundance to the population dynamics of plants with specific mycorrhizal requirements. Such phenomena may also be important for plants with more general mycorrhizal associations.
作者：McCORMICK, MELISSA K.; LEE TAYLOR, D.; JUHASZOVA, KATARINA; BURNETT JR, ROBERT K.; WHIGHAM, DENNIS F.; O’NEILL, JOHN P.
期刊名称： Molecular Ecology
期卷页：第卷第期 ~页
学科领域：生命科学 ? 植物学 ? 植物生理与生化
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原文链接：https://www.sodocs.net/doc/2b5846047.html,/doi/10.1111/j.1365-294X.2012.05468.x/abstract
DOI： 10.1111/j.1365-294X.2012.05468.x
ISBN： 1365-294X
关键词： fungal distribution;
相关报道：https://www.sodocs.net/doc/2b5846047.html,/htmlpaper/2012291016178222216.shtm
备注：
研究揭示稻鱼共生系统可持续生态学机制
来自浙江大学生命科学学院生态研究所等处的研究人员，揭示出物种间的正相互作用及资源的互补利用是稻鱼共生系统可持续的重要生态学机制。这项成果公布在美国《国家科学院院刊》（PNAS）上，随后著名学术期刊《自然》在其“Research Highlights”栏目以“Eco-farming fish with rice”为题进行了报道，除此之外，英国、美国、印度等国家的科学网络杂志及网络媒体的科学栏目也进行了追踪报道。
浙江青田“稻鱼共生系统”历史悠久，延续了1200年，2005年被联合国列入"globally important agricultural heritage systems, GIAHS"。而这项成果是研究人员
首次揭示物种间的正相互作用及资源的互补利用是稻鱼共生系统可持续的重要生态学机制。因此公布后就收到了广泛关注，相关专家认为这一研究所揭示的机理对未来可持续农业的
设计具有非常重要的借鉴意义，同时有关生态系统功能的研究也会从中得到启迪。
Nature文章提出在这项成果中，研究人员经过6年的试验研究，证实当把鱼引入到水淹稻田之后，农民就能够种植与传统的水稻单一栽培同样数量的谷物，但是杀虫剂用量少
了2/3、化肥用量少了1/4。
这一研究使用的鱼是一种美味的当地鲤鱼品种，因此农民可能卖掉它们。它们还可以
大量减少肥料和杀虫剂的使用，这通常占了水稻生产总成本的60%到70%。鱼显著减少了水稻纹枯病和稻瘟病，并且减少了杂草和害虫，诸如水稻飞虱。这种入侵昆虫有潜力破坏整
个水稻田——去年泰国的一场飞虱暴发毁掉了该国4%的收成。通过调节生态系统中的氮的
数量，鱼还让施肥的需求最小化。水稻植株也提供了荫凉，让水保持凉爽并且让鱼甚至在
最热的月份也也能保持活跃。而且植物吸引来的昆虫为鱼提供了额外的食物。
这些研究还证明这一方法是一个用于减少贫穷和促进食品安全的特别有用的工具，可
以在整个热带地区使用，而且由于捕鱼量变得越来越小，这种方法将对于确保食品生产为
人们提供足够的蛋白质变得越来越重要。
这项研究项目得到了国家科技部973项目和浙江省科技厅重大优先专项的资助。
（来源：生物通万纹）
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PNAS发表论文摘要（英文）
Ecological mechanisms underlying the sustainability of the agricultural heritage rice–fish coculture system
renchunxiao 添加于 2011/12/19 15:21:44 912次阅读 | 1次推荐 | 0个评论
For centuries, traditional agricultural systems have contributed to food and livelihood security throughout the world. Recognizing the ecological legacy in the traditional agricultural systems may help us develop novel sustainable agriculture. We examine how rice–fish coculture (RF), which has been designated a “globally important agricultural heritage system,” has been ma intained for over 1,200 y in south China. A field survey demonstrated that although rice yield and rice-yield stability are similar in RF and rice monoculture (RM), RF requires 68% less pesticide and 24% less chemical fertilizer than RM. A field experiment confirmed this result. We documented that a mutually beneficial relationship between rice and fish develops in RF: Fish reduce rice pests and rice favors fish by moderating the water environment. This positive relationship between rice and fish reduces the need for pesticides in RF. Our
results also indicate a complementary use of nitrogen (N) between rice and fish in RF, resulting in low N fertilizer application and low N release into the environment. These findings provide unique insights into how positive interactions and complementary use of resource between species generate emergent ecosystem properties and how modern agricultural systems might be improved by exploiting synergies between species.
作者：Xie, Jian; Hu, Liangliang; Tang, Jianjun; Wu, Xue; Li, Nana; Yuan, Yongge; Yang, Haishui; Zhang, Jiaen; Luo, Shiming; Chen, Xin
期刊名称： Proceedings of the National Academy of Sciences
期卷页： 12/13/2011 第108卷第50期 E1381~E1387页
学科领域：生命科学 ? 生态学 ? 种群生态学
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原文链接：https://www.sodocs.net/doc/2b5846047.html,/content/108/50/E1381.short
DOI： 10.1073/pnas.1111043108
ISBN： 0027-8424
植物根系与土壤细菌有“地下交易”
自然界中存在许多共生关系，研究人员发现植物根系与土壤中一些细菌之间的共生尤
其让人叫绝，它们会通过“地下市场”公平交易所需的营养物质，如果某一方遇到“奸商”还会另寻合作伙伴。
通常，植物通过光合作用形成碳水化合物，再将其输送到根部，由根系提供给土壤中
的细菌。作为交换，细菌则提供植物生长所必需的磷元素。
有趣的是，由于植物的地下根系发达，周围的细菌也多，会形成一个公平的“交易市场”。如果有“吝啬”的细菌不提供足够的磷元素，植物的根系会远离这些“奸商”，另
寻“出价”更高的细菌。反之，如果有的植物根系提供较多的碳水化合物，细菌相应提供
的磷元素也就更多。
由英国、荷兰、美国等国研究人员组成的研究小组在日前出版的新一期《科学》杂志
上报告了这项发现。研究人员测试了蒺藜苜蓿和三种不同细菌之间的关系，结果显示了不
同的“市场交易”繁荣程度。
参与研究的英国牛津大学教授斯图尔特·韦斯特说，这个“地下市场”遵循的法则与
人类的市场经济非常相似，由于市场参与者众多，交易双方都可以自由选择交易对象。其
他一些共生关系中优势方“剥削”弱者，而这种共生关系更加公平。（来源：新华社黄堃）
Reciprocal Rewards Stabilize Cooperation in the Mycorrhizal
Symbiosis
wenjie99 添加于 2011/8/16 10:39:26 1474次阅读 | 0次推荐 | 1个评论
Plants and their arbuscular mycorrhizal fungal symbionts interact in complex underground networks involving multiple partners. This increases the potential for exploitation and defection by individuals, raising the question of how partners maintain a fair, two-way transfer of resources. We manipulated cooperation in plants and fungal partners to show that plants can detect, discriminate, and reward the best fungal partners with more carbohydrates. In turn, their fungal partners enforce cooperation by increasing nutrient transfer only to those roots providing more carbohydrates. On the basis of these observations we conclude that, unlike many other mutualisms, the symbiont cannot be “enslaved.” Rather, the mutualism is evolutionarily stable because control is bidirectional, and partners offering the best rate of exchange are rewarded.
作者：E. Toby Kiers1,*?, Marie Duhamel1,2, Yugandhar Beesetty3,4, Jerry A. Mensah4, Oscar Franken1, Erik Verbruggen1, Carl R. Fellbaum4, George A. Kowalchuk1,5, Miranda M. Hart6, Alberto Bago7,?, Todd M. Palmer8, Stuart A. West9, Philippe Vandenkoornhuyse2, Jan Jansa10, Heike
Bücking4,?
期刊名称： Science
期卷页： 12 August 2011 第333卷第6044期 ~页
学科领域：生命科学 ? 植物学 ? 植物生理与生化
添加人是否为作者:否
原文链接：https://www.sodocs.net/doc/2b5846047.html,/content/333/6044/880.abstract?sid=bdf58549-0d05-446b-a0ff-cb6e2ad9a56d
DOI： 10.1126/science.1208473
ISBN：
研究证明藻类与脊椎动物共生关系
科学家发现藻类与脊椎动物共生的首个证据。
（图片提供：Ryan Kerney/达尔豪斯大学）
这听起来有点像苏斯博士（编者注：美国20世纪最卓越的儿童文学家、教育学家）讲的一个故事，但其实生物学家早就讲过斑点钝口螈（Ambystoma maculatum）的未受精卵的故事。
每年春季，斑点钝口螈会在北美各地的池塘中产卵。这些弹珠大小的胶质囊能够迅速变绿（下左及上右小图所示），与此同时，进行光合作用的藻类在这些发育的胚胎周围生长并以后者排泄的废物为食。反过来，这些胚胎则享用着藻类所释放的氧气。
如今，加拿大哈利法克斯市达尔豪斯大学的生物学家Ryan Kerney和同事发现，藻类与动物的关系可能比他们之前的认识还要更进一步。
利用长曝光成像技术，研究人员在发育中的蝾螈体内发现了藻类发出的荧光（大图所示）。这是一种藻类在一种脊椎动物体内共生的第一个证据。
研究人员指出，共生关系又叫互利共生，是两种生物彼此互利地生存在一起，缺此失彼都不能生存的一类种间关系，是生物之间相互关系的高度发展。共生的生物在生理上相互分工，互换生命活动的产物，在组织上形成了新的结构。
研究小组在最近的美国《国家科学院院刊》（PNAS）网络版上报告了这一研究成果。
进行光合作用的藻类如何进入斑点钝口螈体内，以及它如何在这种主要在夜间活动的两栖动物的组织和细胞内部生存，这些问题依然让研究人员感到困惑。
但是有一点是肯定的，即这一发现意味着需要重写教科书——将蝾螈加入到能够与植物形成共生关系的一份生物体候选名单中——当然珊瑚和细菌也都包括在这份名单当中。（来源：科学时报赵路）
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PNAS发表论文摘要（英文）
Intracellular invasion of green algae in a salamander host dankan 添加于 2011/5/6 11:38:12 906次阅读 | 0次推荐 | 0个评论
The association between embryos of the spotted salamander (Ambystoma maculatum) and green algae (“Oophila amblystomatis” Lambe r ex Printz) has been considered an ectosymbiotic mutualism. We show
here, however, that this symbiosis is more intimatethan previously reported. A combination of imaging and algal 18S rDNA amplification reveals algal invasion of embryonic salamandertissues and cells during development. Algal cells are detectable from embryonic and larval Stages 26–44 through chlorophyllautofluorescence and algal 18S rDNA amplification. Algal cell ultrastructure indicates both degradation and putative encystmentduring the process of tissue and cellular invasion. Fewer algal cells were detected in later-stage larvae through FISH, suggestingthat the decline in autofluorescent cells is primarily due to algal cell death within the host. However, early embryonic eggcapsules also contained encysted algal cells on the inner capsule wall, and algal 18S rDNA was amplified from adult reproductivetracts, consistent with oviductal transmission of algae from one salamander generation to the next. The invasion of algaeinto salamander host tissues and cells represents a unique association between a vertebrate and a eukaryotic alga, with implicationsfor research into cell–cell recognition, possible exchange of metabolites or DNA, and potential congruence between host andsymbiont population structures.
作者：Kerney, Ryan; Kim, Eunsoo; Hangarter, Roger P.; Heiss, Aaron A.; Bishop, Cory D.; Hall, Brian K. 期刊名称： Proceedings of the National Academy of Sciences
期卷页： 04/19/2011 第108卷第16期 6497~页
学科领域：生命科学 ? 生态学 ?
添加人是否为作者:否
原文链接：https://www.sodocs.net/doc/2b5846047.html,/content/108/16/6497
DOI： 10.1073/pnas.1018259108
ISBN： 0027-8424
关键词：
相关报道：https://www.sodocs.net/doc/2b5846047.html,/htmlpaper/20115611391222716680.shtm
备注：
遗传基因决定肠道细菌类型精选
已有 830 次阅读2014-11-13 12:12|个人分类:自然科学|系统分类:海外观察《细胞》杂志10月6日发表的一项研究显示，遗传学组成能通过影响微生物组决定胖瘦。研究团队来自伦敦国王学院和康奈尔大学，他们主要是通过比较不同类型双胞胎肠道菌群的差异，结果发现，同卵双胞胎肠道菌群比异卵双胞胎更接近，因为同卵
双胞胎拥有完全一致的遗传信息，而异卵双胞胎和兄弟姐妹的情
况类似，有50%的基因差异，两种不同类型的双胞胎在肠道菌群
的差异说明宿主自身的遗传基因会影响甚至决定肠道菌群的类型。这一研究还鉴定了一种新的肠道菌，这种菌在身材苗条的人体内
更为普遍，将这种菌移植给动物也能避免动物肥胖。
个人看法，这一研究如果单纯发现不同遗传背景的人存在肠
道菌群的差异可能不足以在《细胞》上发表，但是研究借机鉴定
了一种和肥胖负相关的肠道菌，使这一研究高度上升到具体细菌
类型机制层面，当然用细菌移植作为进一步说明这种细菌功能的
手段是常规动作。这一研究背后的故事或者是这样的，这些学者
先是发现了这种和肥胖负相关的肠道细菌，因为发现这种细菌似
乎不必要用双胞胎人群作为研究对象，利用肥胖和苗条的人就可
以实现，发现这种细菌后，他们希望观察这种菌和双胞胎人群之
间是否有差别，尤其是异卵双胞胎，甚至体型差别巨大的异卵双
胞胎肠道菌群内这种特定细菌的差异，结果发现这种差别非常大，于是从后到前，演绎出这个故事给大家介绍。
代谢性疾病如肥胖存在遗传学差异，肠道菌群也参与形成过程，但过去人们并没有将遗传差异和菌群之间的关系进行联系，
其实不同的遗传差异必然能导致肠道环境的差异，对肠道内菌群
产生影响也几乎是一种必然结果，从这个角度考虑，这个研究并
没有让人感到非常意外。
这一研究收集了416对双胞胎1千份粪便样本，对其中微生
物进行了基因测序。结果发现，与异卵双胞胎相比，同卵双胞胎
之间的微生物类型更为接近。结果说明，基因对肠道菌的组成有
一定影响。
研究发现，受宿主遗传学背景影响最大的细菌是Christensenellaceae，这种细菌对人体健康有益，在身材较瘦的
人体内丰度更高。用这种细菌处理小鼠可抑制体重增加。提高这
种细菌的丰度，有望帮助人们避免肥胖。
过去人们只通过膳食、环境、生活方式和健康来解释肠道菌
的丰度变化，最新研究首次证明，特定类型的肠道菌具有可遗传
特征，当然这种遗传肯定是遗传背景导致肠道内环境改变对菌群
进行筛选导致。考虑到这种肠道菌可以防止机体发胖，那么利用
这种细菌为工具可作为肥胖治疗的新靶标。
原文：Julia K. Goodrich, Jillian L. Waters, Angela C. Poole, Jessica L.Sutter, Omry Koren, Ran Blekhman, Michelle Beaumont, William Van Treuren, RobKnight,
Jordana T. Bell, Timothy D. Spector, Andrew G. Clark,
Ruth E. Ley.Human Genetics Shape the Gut Microbiome. Cell, 6 November 2014;DOI:10.1016/j.cell.2014.09.053
混培养系统中菌藻共生关系及其对污水处理效 果的影响
Water Pollution and Treatment 水污染及处理, 2019, 7(1), 11-17 Published Online January 2019 in Hans. https://www.sodocs.net/doc/2b5846047.html,/journal/wpt https://https://www.sodocs.net/doc/2b5846047.html,/10.12677/wpt.2019.71002 The Interactions of Algal-Bacterial Symbiotic System and Its Effects on Wastewater Treatment Xiangjian Xu1,2, Liheng Guo1,2, Chao Xu1,2, Xiao Wang1,2, Meiting Guo1,2* 1Key Laboratory of Yangtze Aquatic Environment
寄生 共生 腐生
寄生共生腐生 寄生是指一种生物长期或暂时生活在另一种生物的体内或体表，并从后者那里吸取营养物质来维持其生活的一种种间关系。营寄生生活的生物叫做寄生物；被侵害的生物叫做寄主，也叫宿主。 根据寄生的场所可把寄生物分为两类：一是寄生在寄主体内的，称为体内寄生物。如蛔虫、绦虫、血吸虫、病毒等。二是寄生在寄主体表的，称为体表寄生物。如虱、蚤、疥螨等。根据寄生的久暂，可分为永久寄生和暂时寄生两种。根据寄生对象可分为三类：一是专性寄生，是指寄生物必需在活的寄主体内才能生活，一旦脱离寄主就不能生存；二是兼性寄生，腐生为主，兼营寄生；三是兼性腐生，寄生为主，兼营腐生。大多数寄生物在其生活史中只寄生在一定的寄主中，但也有寄生物需要有两个或更多个寄主，称为转主寄生。 共生是指两种生物相互依赖共同生活在一起的一种种间关系。按照双方的利害关系，可分为三类：一是偏利共生关系，又称共栖。指两种生物生活在一起，其中一方受益，另一方无利但也无害的一种关系。如藤壶可以固着在鲸或一些软体动物的贝壳上，既得到了栖息地又得到了“宿主”的保护，还可以摄取“宿主”的一些残食，但对“宿主”没有危害。从广义的角度看，植物的附生关系也属于偏利共生关系。二是原始协作关系，又称互惠。是指两种生物共同生活在一起，彼此有利，但两者分开以后，各自都能正常生活的一种种间关系。因此它是一种暂时的合作关系，不是固定的联系方式。如寄居蟹和海葵的共同生活关系，某些鸟类和有蹄类动物的合作关系、稻田养鱼等。中学教材中的“共栖”就属于这一类。因此共栖概念可概括为：两种或两种以上各自能独立生活的生物共同生活在一起，对一方有利而对另一方无害或对双方有利的一种种间关系。三是互利共生关系，又称专性共生。是指两种不同的生物共同生活在一起，彼此受益且相互依存，如果分开双方都不能很好地生活甚至死亡。典型的例子是由真菌和藻类互利共生而构成的复合有机体──地衣，又如白蚁与消化道内的鞭毛虫类生物、人与消化道内的多种微生物、豆科植物与根瘤菌的关系等。从进化意义上说，共生关系比寄生关系更为高级。不同种之间从一方得利一方受害的寄生关系发展到一方得利一方无害的偏利共生关系是一次进化。有许多学者认为，寄生关系和互利共生关系是由偏利共生关系进一步演化而来的。 腐生是指以分解已死的或腐烂的动植物和其他有机物来维持自身正常生活的一种生活方式。凡营腐生生活的生物称为腐生物，如大多数霉菌、酵母菌、细菌、放线菌和少数高等植物等。土壤腐生物是有机物分解和矿化作用的主体，是自然界中物质循环的必要环节。因此，腐生物在生态系统的物质循环和能量流动中起着十分重要的作用。
食饵—捕食者模型稳定性分析
食饵—捕食者模型稳定性分析 【摘要】自然界中不同种群之间还存在着一种非常有趣的既有相互依存、又有相互制约的生活方式：种群甲靠丰富的天然资源生存，种群乙靠捕食甲为生，形成食饵-捕食者系统，如食用鱼和鲨鱼，美洲兔和山猫，害虫和益虫等。本文是基于食饵—捕食者之间的有关规律，建立具有自身阻滞作用的两种群食饵—捕食者模型，分析平衡点的稳定性，进行相轨线分析，并用数值模拟方法验证理论分析的正确性。 【关键词】食饵—捕食者模型相轨线平衡点稳定性
一、问题重述 在自然界中，存在这种食饵—捕食者关系模型的物种很多。下面讨论具有自身阻滞作用的两种群食饵-捕食者模型，首先根据该两种群的相互关系建立模型，解释参数的意义，然后进行稳定性分析，解释平衡点稳定的实际意义，对模型进行相轨线分析来验证理论分析的正确性。 二、问题分析 本文选择渔场中的食饵(食用鱼)和捕食者(鲨鱼)为研究对象，建立微分方 程，并利用数学软件MATLAB 求出微分方程的数值解，通过对数值结果和图形的观察，猜测出它的解析解构造。然后，从理论上研究其平衡点及相轨线的形状，验证前面的猜测。 三、模型假设 1.假设捕食者（鲨鱼）离开食饵无法生存； 2.假设大海中资源丰富，食饵独立生存时以指数规律增长； 四、符号说明 )(t x /)(1t x ——食饵(食用鱼)在时刻t 的数量； )(t y /)(2t x ——捕食者(鲨鱼)在时刻t 的数量； 1r ——食饵(食用鱼)的相对增长率； 2r ——捕食者(鲨鱼)的相对增长率； 1N ——大海中能容纳的食饵(食用鱼)的最大容量；
2N ——大海中能容纳的捕食者(鲨鱼)的罪的容量； 1σ——单位数量捕食者（相对于2N ）提供的供养食饵的实物量为单位数量捕食 者(相对于1N )消耗的供养甲实物量的1σ倍； 2σ——单位数量食饵（相对于1N ）提供的供养捕食者的实物量为单位数量捕食 者(相对于2N )消耗的供养食饵实物量的2σ倍； d ——捕食者离开食饵独立生存时的死亡率。 五、模型建立 食饵独立生存时以指数规律增长，且食饵(食用鱼)的相对增长率为1r ，即 rx x ='，而捕食者的存在使食饵的增长率减小，设减小的程度与捕食者数量成正 比，于是)(t x 满足方程 axy rx ay r x t x -=-=')()( (1) 比例系数a 反映捕食者掠取食饵的能力。 由于捕食者离开食饵无法生存，且它独立生存时死亡率为d ，即dy y -='，而食饵的存在为捕食者提供了食物，相当于使捕食者的死亡率降低，且促使其增长。设这种作用与食饵数量成正比，于是)(t y 满足 bxy dy bx d y t y +-=+-=')()( (2) 比例系数b 反映食饵对捕食者的供养能力。
捕食者-食饵系统中的功能性反应简介-精选资料
捕食者-食饵系统中的功能性反应简介 、引言 生态学是研究有机体与其周围环境相互关系的科学。随着人类社会的物质文明及科学技术发展到新的高峰, 同时, 人类活动对于地球和生物圈的负影响也上升到新的高度, 并已威胁到持续发展, 甚至于人类自身的生存。生物多样性的丧失, 气候变暖, 生物入侵等都对整个地球生物圈产生了根本的影响。因此, 人与自然必须协调发展的思想和发展经济必须保护自然环境和生物多样性同步的观点, 已经被人们广为接受。而生物数学作为生态学重要组成部分, 引起了各国学者的广泛重视。 生物数学在很早就已经开始萌芽, 如著名的Malthus 和 Logistic 人口增长模型: 在这里,x(t)表示人口的数量,r和K分别代表人口的内禀增长率和最大环境容纳量。1900 年, 意大利著名数学家 V.Volterra 在罗马大学的一次题为“应用数学于生物和社会科学的成就”的演讲, 标志着生物数学发展到一个里程碑。特别是在1926 年, Volterra 发表了解释Finme 港鱼群变化规律的著名论文, 使生物数学的发展一度达到高潮。最近30 年, 生物数学呈现一派欣欣向荣的局面, 它所建立的模型和方法, 不仅直接推动着生态学的发展, 对自然科学的其他领域, 也产生着重要的影响。 我们主要介绍生态学及生物数学的一个重要组成部分――
种间关系中捕食者- 食饵系统的功能性反应。种群是在同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合。长期以来, 种群之间的相互关系( 简称种间关系) 包括竞争, 捕食, 互利共生等, 是构成生物群落的基础, 并一直影响着种群的持续生存与灭绝。其中, 捕食已经被证明是构成生物群落的一种主要的力量, 而功能性反应是各物种发生捕食作用的基石, 更是数学建模的主要手段。因此 对它进行详细的总结和论述具有及其重要的意义。 二、功能性反应及在捕食者- 食饵系统中的应用 功能性反应定义为在单位时间内一个捕食者杀死食饵的数 量, 描述了在不同营养等级之间的生物转移量。这样, 功能性反应的单位就是[ 食饵][ 捕食者]-1[ 时间]-1 。下面, 我们介绍几种最常用的功能性反应。 1.线性功能性反应。线性功能性反应最早出现在 Lotka-Volterra 捕食系统中，具体形式为f(N)=aN,这里N为食饵 中青年的密度, a 为捕食率。虽然它也能描绘一些捕食者 - 食饵系统的性质, 但是它显然是不合理的。因为我们注意到当食 饵种群无限增长时,f(N) 也随着无限增长, 但是捕食者总有吃饱的时候, 一个捕食者不可能吃无穷多个食饵。 2.Holli ng inm功能性反应。经典的功能性反应最早是被 Holling 提出的, 这是生物数学的一个重大突破, 并且成为现代捕食者- 食饵关系的基础。 Holli ng I的功能性反应函数为:
互利共生
分析蜜蜂与某种植物的互利共生 本文通过构建互利共生模型，得到关于蜜蜂和该植物种群数量变化的自治微分方程组，通过讨论平衡点的性质、解的轨线的性质，研究了蜜蜂和该植物种群数量随时间变化的趋势。 二、问题重述 互利共生是指两个或多个独立生物个体或物种生活在一起,彼此均受益,但相互之间具有相对独立性,彼此不需要依赖对方而可以独立存在。一种蜜蜂主要以某种植物的花蜜为食，同时也为该植物传播花粉。预测蜜蜂和该植物种群数量的变化趋势。 三、模型假设 1 假设蜜蜂与该植物的互利共生关系具有专一性，在考虑的一定区域内不考虑其它种 群对蜜蜂和该植物种群数量的影响。 2 蜜蜂与该植物单独存在时自然增长。 3 蜜蜂与该植物是互利共生的关系，增加的量与它们相互接触的程度成正比。 4蜜蜂与该植物内部为争夺有限资源（如食物和空间）有种内斗争，且减少的量与种群数量成正比。 四、符号说明 x()t--------表示任一时刻t区域内蜜蜂的种群数量 () y t---------表示同一区域该植物的种群数量 a-----------蜜蜂数量的自动调节能力 m----------该植物数量的自动调节能力 b-----------蜜蜂与该植物互利共生对蜜蜂种群数量的影响 n-----------蜜蜂与该植物互利共生对该植物种群数量的影响 r-----------蜜蜂种内斗争激烈程度 s-----------该植物种内斗争激烈程度 五、问题分析与模型的建立
模型比较简单，也很容易分析，虽然不能具体求得解析解，也能反映实际情况。 模型得出互利共生的两个种群的种群数量在不同水平上按同一趋势同步变化，这是符合生物学实际的。 十、参考文献 【1】王波。蜜蜂种群生态学的研究进展福建农林大学蜂学学院 【2】寇永华(636150 scxhzxkyh@https://www.sodocs.net/doc/2b5846047.html,) 生物是怎样“专一性”的四川省宣汉中学 【3】张录强环境容纳量《中学生物学》2005年03期 【4】叶其孝姜启源译数学建模（原书第三版）机械工业出版社
捕食食饵模型
生物模型:设生物群体的数量N 是时间t 连续函数. 物种捕食模型: 捕食者P 的存在依赖于被捕食者的存在, 增长率由于被捕食者N 的存在而增大, 没有被捕食者时将自然趋向死亡. 被捕食者N 的增长率由于捕食者P 的存在而减少, 模型为 ???????+-=-=P N c r t N P c r t N p n )(d dP )(d d 21 (12) 其中 21,,,c c r r p n >0是常数. 相空间为N ≥0, P ≥0, 奇点有两个, (0, 0) 和 (N *, P *) = )/,/(12c r c r n p , 当N , P 不等于零时, 轨道方程可由方程的两式消去d t 而得变量分离方程; 0d d d d 12=-+-P P r P c N N r N c n p (13) 从点(N *, P *)积分到点(N , P )得 C P P P P r N N N N r P N H n p =--+--=]* ln )1*[(]*ln )1*[(:),( (14) 由不等式 0ln 1:)(≥--=x x x f , 对任意x >0恒成立, 且当x 1≠ 时, 0)(>x f , )(x f 在),1[∞上从零严格单调增加到无穷大. )(x f 在]1,0(上从无穷大严格单调减少到零. 因此, ),(P N H 关于(N *,P *)点是定正函数, 且在从(N *,P *)点出发的任一射线上随着与(N *,P *)点的距离增加而从零严格单调增加至无穷大. 因此对于任一 C > 0, 轨道方程(14)表示一条闭轨, 对应于方程的周期解. 设其周期为T =T (C ), 我们可以证明在闭轨上N , P 的平均值分别为N *, P *. 证: ???==--=-0d 1)(d *) (d )*(220P P c P r N c P N N t N N p T , 同理可证另一个关系式.
食饵捕食模型
楚雄师范学院数学系《数学建模》课程 教学论文 题目：具有自身阻滞作用的两种群食饵—捕食模型 专业：信息与计算科学 班级：08级3班 学号：152 学生姓名：罗文枢 完成日期：2011 年 6 月
具有自身阻滞作用的两种群食饵—捕食模型 摘要：在自然界中，更多的生物是杂居在一起的，各种生物根据其生理特点、食物来源分成了不同的层次，各层次之间及同一层次的生物种群之间有着各样的联系，尤其是相互之间影响非常大的生物种群，需要放在一起讨论，在这里，我们一两种群为例进行建模和讨论，具有自身阻滞作用的两种群食饵—捕食者模型。捕食—食饵模型是数学生态学研究的重要内容,影响种群波动的因素很多,自身阻滞作用就是其中重要的一种因素。因为资源环境是有限的，相互竞争是不可避免的，所以自身阻滞也是影响平衡位置的不稳定性和周期波动现象的主要因素。时滞可以对生态系统的性质产生相当大的影响,理论生态学家们普遍认为在种群的相互作用中,自身阻滞作用是不可避免的。本文主要通过对两类具有自身阻滞作用的典型的捕食-食饵模型的研究,通过分析发现时滞对模型的稳定性有非常重要的作用。事实上只要在Volterra模型加入考虑自身阻滞作用的Logsitic项就可以得到这种现象了。 关键字：自身阻滞，稳定性分析，相轨线分析，平衡点分析，Logistic模型；
一.问题重述： 讨论具有自身阻滞作用的两种群食饵—捕食者模型，首先根据两种群的相互关系建立模型，解释参数的意义，然后进行稳定性分析，解释平衡点稳定的实际意义，对模型进行相轨线分析来验证理论分析的正确性。 二．问题分析： 本论文主要是讨论具有自身阻滞作用的食饵—捕食者模型。我们用Logistic模型来描述这个种群数量的演变过程，即食饵会受到自然界中的资源所限制，它不仅会无限的增大，而且捕食者也会受到食饵的数量的影响。此种情况下会出现以下的3种现象： 1.当捕食者灭绝时，食饵也不会无限的增长，即指数函数型增长，因为有自身的阻滞作用，它达到某个数量就不在会增长而趋于稳定了； 2.当食饵受到自然资源的影响的灭绝时，捕食者也会因食物而灭绝； 3.当两种群都不灭绝时，它们会趋于某个非零的有限值，从而达到稳定状态。 三．模型假设： 1.假设在某特定环境中只存在食饵和捕食者两种群； 2.假设食饵和捕食者均能正常生长，没有疾病等原因促使死亡； 3.假设两种群的增长率不变； 4.食饵由于捕食者的存在使增长率降低，假设降低的程度与捕食者数量成正比； 5.捕食者由于食饵为它提供食物的作用使其死亡率降低或使之增长，假设增长的程度与食饵数量成正比。 四．符号说明： ()t x ：食饵在时刻t的数量； 1 ()t x ：捕食者在时刻t的数量； 2 R：食饵独立生存时以指数规律增长，相对增长率； 1 R：捕食者独立生存时以指数规律增长，相对增长率； 2 N：食饵生存的最大容量； 1 N：捕食者生存的最大容量； 2
食饵—捕食者模型
楚雄师范学院数学系《数学模型》课程 食饵—捕食者模型 3. 讨论具有自身阻滞作用的两种群食饵-捕食者模型，首先根据该两种群的相互关系建立模型，解释参数的意义，然后进行稳定性分析，解释平衡点稳定的实际意义，对模型进行相轨线分析来验证理论分析的正确性，并用matlab 软件画出图形。 自然界中不同种群之间还存在着一种非常有趣的既有相互依存、又有相互制约的生活方式：种群甲靠丰富的天然资源生长，而种群乙靠捕食甲为生，形成鱼和鲨鱼，美洲兔和山猫，落叶松和蚜虫等等都是这种生存方式的典型，生态学称种群甲为食饵，种群乙为捕食者。二者共同组成食饵—捕食者系统。 一食饵—捕食者 选用食饵(食用鱼)和捕食者(鲨鱼)为研究对象,设)(t x /)(1t x 为食饵(食用鱼)在时刻t 的数量，)(t y /)(2t x 为捕食者(鲨鱼)在时刻t 的数量，1r 为食饵(食用鱼)的相对增长率，2r 为捕食者(鲨鱼)的相对增长率；1N 为大海中能容纳的食饵(食用鱼)的最大容量，2N 为大海中能容纳的捕食者(鲨鱼)的最大容量，1σ为单位数量捕食者（相对于2N ）提供的供养食饵的实物量为单位数量捕食者(相对于1N )消耗的供养甲实物量的1σ倍；2σ为单位数量食饵（相对于1N ）提供的供养捕食者的实物量为单位数量捕食者(相对于2N )消耗的供养食饵实物量的2σ倍；d 为捕食者离开食饵独立生存时的死亡率 二模型假设 1.假设捕食者（鲨鱼）离开食饵无法生存；
2.假设大海中资源丰富，食饵独立生存时以指数规律增长； 三模型建立 食饵(食用鱼)独立生存时以指数规律增长，且食饵(食用鱼)的相对增长率为 1r ，即rx x ='，而捕食者的存在使食饵的增长率减小，设减小的程度与捕食者数 量成正比，于是)(t x 满足方程 axy rx ay r x t x -=-=')()( (1) 比例系数a 反映捕食者掠取食饵的能力。 由于捕食者离开食饵无法生存，且它独立生存时死亡率为d ，即dy y -='，而食饵的存在为捕食者提供了食物，相当于使捕食者的死亡率降低，且促使其增长。设这种作用与食饵数量成正比，于是)(t y 满足 bxy dy bx d y t y +-=+-=')()( (2) 比例系数b 反映食饵对捕食者的供养能力。 方程(1)、(2)是在自然环境中食饵和捕食者之间依存和制约的关系，这里没有考虑种群自身的阻滞作用，是Volterra 提出的最简单的模型。结果如下。 不考虑自身阻滞作用:数值解 令x(0)=x0,y(0)=0,设r=1,d=0.5,a=0.1,b=0.02,x0=25,y0=2 使用Matlab 求解 求解如下 1）先建立M 文件 function xdot=shier(t,x) r=1;d=0.5;a=0.1;b=0.02; xdot=[(r-a*x(2)).*x(1);(-d+b*x(1)).*x(2)]; 2)在命令窗口输入如下命令： ts=0:0.1:15; >> x0=[25,2]; >> [t,x]=ode45('shier',ts,x0);[t,x],
基于最大最小蚂蚁系统的一种应急物流路径规划方法
第２２卷第２期中原工学院学报 Ｖｏｌ．２２ Ｎ ｏ．２ｐ 收稿日期： ２０１１－０３－１３ 基金项目： 河南省重点科技攻关项目（０７２１０２２１０００７） 作者简介： 金保华（１９６６－），男，河南郑州人，副教授． 文章编号： １６７１－６９０６（２０１１）０２－００１４－０４基于最大最小蚂蚁系统的一种应急物流路径规划方法 金保华，张 亮，和振远 （郑州轻工业学院，郑州４５０００２ ）摘 要： 根据应急物流中存在的一些问题，利用最大最小蚂蚁系统收敛速度快和避免局部最优的优势，提出了一种基于最大最小蚂蚁系统的应急物流路径规划方法．该方法通过最大最小蚂蚁系统将信息素限制在一个适当的范围之内，克服了传统算法收敛速度慢和易陷于局部最优的缺点．对应用最大最小蚂蚁系统的应急物流系统进行仿真实验，结果表明： 该方法能快速实现应急物流配送，满足了实际需要，减少了物流成本．关 键 词： 蚁群优化； 最大最小蚂蚁系统；旅行商问题；应急物流中图分类号： ＴＰ１８ 文献标志码： Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ ．ｉｓｓｎ．１６７１－６９０６．２０１１．０２．００４ 应急物流是指为突发事件提供紧急物资、 资金、职员的一种特别活动． 本文就应急物流选择最佳配送路线问题提出解决方法，即将最大最小蚂蚁系统（ＭＭＡＳ）应用到物流配送系统中，从而快速找到最优路径，完成配送． 蚁群算法是最近几年才提出的一种新型的模拟进 化算法．蚂蚁系统（ＡＳ ）是第一个蚁群算法，它最早是由意大利学者Ｄｏｒｉｇｏ Ｍａｎｉｅｚｚｏ等人在２０世纪９０年代初提出来，并用该方法求解旅行商问题（Ｔｒａｖｅｌｉｎｇ Ｓａｌｅｓ－ｍａｎ Ｐｒｏｂｌｅｍ，ＴＳＰ）［１］、二次分配问题（Ｑｕａｄｒａｔｉｃ Ａｓｓｉｇ ｎ－ｍｅｎｔ Ｐｒｏｂｌｅｍ，ＱＡＰ）、ｊｏｂ－ｓｈｏｐ调度问题等，取得了一系列较好的实验结果．但蚂蚁系统容易出现搜索停滞现 象．针对ＡＳ算法的不足， 许多学者对其进行深入研究，最后在ＡＳ基础上提出了最大最小蚂蚁系统［２］ ． 最大最小蚂蚁系统通过只允许在最好的解方法中增加信息素来实现最优路径搜索．它使用简单的机制限制了信息素的增强，有效避免了搜索的过早收敛．ＭＭＡＳ算法是当前解决ＴＳＰ和ＱＡＰ问题性能最好的方法之一．本文主要是将最大最小蚂蚁系统应用到应急物流路径选择中，并得到了较好的结果． １ 最大最小蚂蚁系统的原理 提升蚁群优化算法性能的关键是避免过早陷入搜 索停滞现象．为了解决这个问题，ＭＭＡＳ在蚂蚁系统 的基础上作了以下４个方面的改进： （１）在算法运行期间，只允许单只蚂蚁增加信息素．这只蚂蚁可能在当前迭代中找到最优解，或者在线索开始时就找到最优解． （２）为了避免出现搜索停滞现象，信息素范围限制在［τｍｉｎ，τｍａｘ］ 之间．（３）将弧段信息素初始化为τｍａｘ．（４ ）当系统达到停滞状态，或者在一定次数的迭代过程中不再有更优的路径出现时，则所有的信息素值都会被重新初始化． １．１ 信息素更新 在ＭＭＡＳ中，每次循环结束后只有一只蚂蚁更新信息素．信息素更新规则如下： τｉｊ（ｔ＋１）＝ρ·τｉｊ（ｔ）＋△Ｔｉｊ ｂｅｓｔ （１ ）式中：△Ｔｉｊ ｂｅｓｔ＝１／ｆ（ｓｂｅｓｔ），ｆ（ｓｂｅｓｔ ）代表了循环最优解或者全局最优解的值．ＭＭＡＳ主要使用迭代最优解．只用循环最优解或者全局最优解中的一个解进行信息素更新是ＭＭＡＳ中搜索过程最重要的方法．当仅用全局最优解时，搜索可能很快集中到这个解周围，而限制了搜索其他可能更好的解．如果只用循环最优解， 可能导致大量的解元素得到偶然加强．当然，也可以用
菌藻共生系统处理污水的影响因素及其研究进展
2019. 08 随着社会的不断发展，国家经济水平不断提升，工业、生活、医疗等各个领域产生的污水大量排入污水处理厂。这些污水中富含N 、P 等营养物质、重金属和抗生素等污染物质。目前我国普遍使用的污水处理技术尚且存在一些不足，主要是能耗高、成本高、占地大等问题。相比物理法的低效率和高能耗，化学法能高效地处理污水，但化学药品的排放会对环境造成威胁，在此基础上，而生物法则避免了二者的缺点，其处理污水时经济节约并对环境无二次污染，在近几年逐渐成为污水处理技术研究的研究热点[1]。 菌藻共生系统这一概念，最早由Oswald等人[2]首次提出，将传统的稳定塘原理于藻类光合作用释放氧气的原理相结合，提出了高效藻类塘工艺，对菌藻共生体处理污水的研究上做了突出贡献,高效藻类塘工艺也得到了广泛应用。其他研究者发现利用微藻的光合作用能去除污水中N、P、BOD、重金属、营养物质以及病原体等污染物[3]。随着近年来对菌藻共生系统的研究，越来越多的实验证明这一系统在污水处理中的巨大潜力。1 菌藻共生净化水质的机理1.1 菌藻之间的关系菌藻之间的关系较为复杂，既有相互促进关系，又有 相互抑制关系。1.1.1 促进关系 促进关系即两者的代谢产物的互利共生关系。主要表现在两个方面：第一，气体方面。微藻进行光合作用产生氧气，提高水中溶解氧的含量，更利于好氧细菌的生长；好氧细菌进行呼吸作用产生二氧化碳，这些二氧化碳被用于微藻的光合作用[4]。第二，物质方面。微藻吸收氮、磷进行光合作用，产生有机物质(碳水化合物)[5]。而细菌氧化分解有机物质进行呼吸作用，其中也包括死亡的微藻细胞。细菌呼吸作用的产物会被微藻吸收[6]。这样的促进关系使双方都能保持良好的生长状态。1.1.2 抑制关系 抑制关系即两者对营养物质的竞争和释放毒素抑制彼此活性的关系。细菌和微藻正常生长繁殖的过程中，营养物质是其必不可少的因素之一。当这些物质不足时，细菌和微藻之间的竞争关系将变得尤为明显[4]。Jansson等[7]研究表明在菌藻共生系统中，当环境中磷酸盐含量较低时，细菌能更有效地利用低浓度环境下的磷酸盐。这是因为细菌对磷酸盐具有较高的亲和力。微藻会释放出藻毒素，它会抑制细菌生长甚至毒害细菌。而细菌会释放细菌毒素抑制微藻生长甚至裂解藻细胞[4]。此外，李小霞等人[8]还提出微藻进行光合作用时，会使pH升高，从而对细菌产生危害。2 影响因素2.1 光照 光合作用是藻类生长繁殖的基础，藻类通过光作用提 供能量并合成自生需要的营养物质以保证自身生长，所以光照对菌藻共生体的影响是非常重要的。当控制其他环境条件不变的情况下，藻类的生长速率会随着光强的升高而升高[9][10]，但这种变化趋势是有一定范围的，这一范围称之为适光范围。适光范围的上限叫做最适光照强度，也被称为饱和光照强度。适光范围的下限叫做补偿光照强度。当光照强度低于下限时，藻类无法正常生长；当光照范围正好等于下限时，呼吸作用吸收的氧与光合作用释放的氧相等，藻细胞只能维持基础代谢，也不能生长。当光照强度大于补偿光照强度时，微藻开始生长[11]，并且随着光照强度的增加生长速率也逐步提升。直到光照强度到达了最适光照强度，光照强度再增加,光合作不会随之加快,甚至会受到抑制[10]。这是因为光照强度超出适光范围时，超出的光强以热能的形式消耗，并且热耗散的强度随光强的升高而升高[12]。综上所述，可知适光范围即是保证藻类能正常生长繁殖的光照强度范围。并且有研究表明，不同的藻类，其最适光照范围也是不同的[13]。 冯竞楠[14]等通过把水温控制在同一数值，并改变其光照强度，研究发现藻类每天吸收的光能是有上限的，而且同种的藻类吸收光能的上限是相同的。还发现当光照强度弱时，需将光照时间延长；当光照强度强时，则需要的光 摘 要： 本篇文章介绍了菌藻共生系统的机理、所处环境的影响以及研究进展。细菌与藻类的关系是十分复杂的，即有共生关系又有竞争关系。环境因素例如光照、温度、pH、营养物质、污泥停留时间等会都对菌藻共生体产生影响。因此研究出菌藻共生体适宜的环境条件可以提高其处理污水的效率。 关键词： 菌藻共生；污水处理； 藻毒素菌藻共生系统处理污水的影响因素及其研究进展 孙凡蛟，宋凤芝，范宇成 （河北建筑工程学院，河北 张家口 075024）
种间有利共生关系类型划分及对应术语
4生物学通报2019年第54卷第3期种间有利共生关系类型划分及对应术语** 魏扬智马振兴周长发〃 (南京师范大学生命科学学院江苏南京210023) 摘要自然生物之间存在着多种关系。而对它们的分类和术语使用上，不同文献有较大的 差别，对有利共生关系中不同类型的划分和命名尤为突出。综合考察多家说法，提出可根据作用或演化程度将有利共生关系划分为3类，分别为偏利共生、兼性互利共生和专性互利共生，各自对应专一英文术语。自然中往往是多种生物的多种关系错综复杂地交织在一起。 关键词种间关系共生生态学术语 中国图书分类号：Q145 文献标识码：A 0引言 物种之间的有利共生关系是种群生态学中种间关系部分的重要内容。然而，中外文献在其类型、定义和词汇使用上多有出人。例如中文词汇“共生、共栖、互利、互惠、协作”等究竟如何区别？很多文献甚至教材都有混淆和不统一之处。在具体例证上更是如此，例如牛背鹭(BU J b士us yw s)与野生哺乳动物之间的关系到 为若问该个体自交后 代含有1位点纯合、2位点杂合的个体在27种基 因型中的比例如何？则为 若问该个体自交后代中形成1位点纯合、2位点 杂合的个体的概率如何？则为C S U A O tp A U L 24/64;若问该个体自交后代中形成1位点显性纯合、2位点杂合的个体的概率如何？则为CW1/4)1 (2/4)2=12/64。 综上所述，通过分析和归纳二项式通项公式在某一类型配子、某一类型基因型和某一类型表型等概率计算中的运用，总结了遗传学中涉及组合概率的简捷计算方法和途径，对讲授遗传学的教师和学习遗传学课程的学生分析遗传学习题，提高解析遗传学习题的效率具有一定参考价值。 主要参考文献 [1]蔡绍京.关于《遗传学名词》第2版若千问题的讨论.生物学 杂 *,2016,33(1): 126.底是原始协作，还是共栖、互惠共生或兼性互 利共生？不同文献的说法千差万别，有必要进 行辨析。 1互利关系名称及对应英文词汇 已有文献对互利关系的不同类型提出过多种 说法和对应英文词汇，相互之间往往略有区别，术 语和定义更是变化多端。表1中列出了部分较突 出的实例。 [2]黄雪盈，范凯，叶炎芳，等.基于SSI.P分子标记验证遗传学三 大定律的教学实践探索与体会.遗传,2017,39(9):856. [3] 丁建华，张海军.伴性基因遗传平衡中的通式及其在教学中 的应用.生物学杂志.2016,33(4): 118. [4]邢万金，莫日根.遗传学教学中在细胞与分子水平上理解等 位基因的显性与隐性.遗传，2015,37(1):98. [5]卢龙斗.普通遗传学.北京:科学出版社,2016:60. [6]徐晋麟，徐沁，陈淳.现代遗传学原理.北京：科学出版社， 2005:15. [7]卢龙斗.自由组合定律中各种类型表型比率的简捷计算.生 物学通报,2010,45(12):17. [8]肖念平.二项式定理在遗传概率问题中的应用.黑龙江农垦 师专学报，2002(4):109. [9]蔡秀清，刘进平,庄南生.二项式定理在遗传学问题中的应 用.热带农业工程,20丨6,40(丨):34. [10]陈兆亮，康珍.二项式系数在遗传题解题中的应用.生物学 教学,2016,41(9):48. [11]黄立胜.概率和二项式展开在遗传学教学中的运用.湖南 科技学院学报,2005(5):221. (E-mail：xwshi205@https://www.sodocs.net/doc/2b5846047.html,) *基金项目：国家自然科学基金项目（31172124和31472023);国家自然科学基金委员会应急管理项目（31750002);国家科技基础条 件平台工作重点项目（2005DKA21402);江苏高校优势学科建设工程资助项目；江苏高校品牌专业建设工程一期项目 * *通信作者
藻菌共生体
简介 藻菌共生系统（algal-bacterial symbiotic system） 利用藻类和细菌两类生物之间的生理功能协同作用来净化污水的淡水生态系统。藻类植物通过光合作用利用水中的CO2和NH4+、PO4-3等营养物质，合成自身细胞物质并释放出O2；好氧细菌则利用水中O2对有机污染物进行分解、转化，产生CO2和上述营养物质，以维持藻类的生长繁殖，如此循环往复，实现污水的生物净化作用。 藻菌共生系统处理污水的效率取决于太阳能辐射量、温度、污染程度（负荷与毒性）和停留时间等多种因素。W.J.奥斯瓦德等国外学者对该系统进行了许多基础与应用研究。中国长期利用生活污水养鱼，实际上也是一种利用藻菌系统净化污水并回收渔产品的方法。 本段基本原理 藻菌共生系统处理污水的基本原理是：污水中的有机污染物，由需氧性细菌进行氧化分解，产生NH、PO和CO等;而藻类则利用NH、PO和CO等为营养，以阳光为能源，经叶绿素进行光合作用，合成藻类自身细胞物质，并释放出氧气供细菌继续氧化有机物之用。不同的学者对藻类的光合作用过程用不同的方程式描述。 斯图姆和格洛伊纳的方程式是： 106CO＋90HO＋16NO＋PO＋光能──→C106H180O45N16P(藻类生物量)＋154.5O P.L.麦卡蒂的方程式略有不同： 106CO＋81HO＋16NO＋HPO＋18H(＋光能──→C106H181O45N16P(藻类生物量)＋150O 而W.J.奥斯特瓦尔特和H.B.戈塔斯的方程式是： 1.0NH＋7.26CO＋ 2.53HO──→C7.62H8.08O2.53N1.0＋7.62O＋H 据后一方程式计算,在藻菌共生过程中,合成153.56克藻类细胞物质，需消耗335.28克CO,产生243.84克氧；即每合成1.0克的藻类细胞物质,需2.18克CO，同时有1.6克氧释放到系统中去，供细菌进行氧化分解。 研究概述 同普通植物学中所阐述的地衣中的藻类和菌类共生的传统概念不同，污水处理中的藻菌共生系统,作为环境生物学的一个新的概念,是20世纪50年代以来从氧化塘法的研究中逐渐形成的。H.E.路德维希、H.B.戈塔斯和W.J.奥斯瓦尔特等人首先研究了氧化塘中的藻菌共生和藻类光合放氧问题，随后许多学者对藻菌共生系统进行了基础理论和实际应用的研究。70年代以后，逐步深入到该系统的生物种类及其生理生化特征、处理污水的作用机理、运转规律、方程式推导和数学模拟等方面。藻菌共生系统的原理，现已成为氧化塘法处理污水的理论基础，以及设计和管理氧化塘的依据。 研究发展 目前,对藻菌共生系统的研究,出现了从非控制生长向控制生长发展的趋势。1962年R.E.麦金尼设想建立一种用于处理污水的絮凝藻菌共生系统。这种共生系统由于运转方式同相类似，故称为“活性藻类”，实际上就是在特定的构筑物中在人工控制条件下培育成的藻菌共生系统，用以处理污水。1965年V.N.瓦伯赫首先创立“活性藻类”法后来,E.C.麦克里夫等人对“活性藻类”运转的基本参数和处理效果进行了实验研究，结果表明活性藻类对营养元素(氮、磷)、有机废物的去除，对(BOD)、(COD)的降低性能都比较理想，从而认为受控的藻菌共生系统──活性藻类是和的一种有效方法。有些学者认为，利用藻菌共生系统处理污水，还可以达到综合利用的目的，即可以通过回收有经济价值的藻类和渔获物，将污水中的废弃物质变成有用资源。但是在处理有毒废水时，应慎重对待回收产品的残毒积累问题。 中国长期以来利用生活污水养鱼，实际上也是一种利用天然藻菌共生系统处理污水并回收渔产品的方法。70年代以来，中国科学院水生生物研究所等单位，曾从事在构筑物中利
普遍的互惠共生关系
普遍的互惠共生关系 摘要：本学期上了何老师的《探秘动物的生存智慧》选修课，更加激起了我对动物世界的好奇。尤其是对本应该笨笨的动物，却懂得如何相互配合达到互利共生这一行为的强烈感慨。再结合和上人与人的关系，不难发现，在人们之间，同样也存在着这一关系。 关键词：动物；互惠共生；人类；社会 Abstract:this term on the Mr.He "quest animal survival wisdom" elective courses, and more aroused my curiosity of the animal world. This should be especially for the stupid animal, but knows how to cooperate with each other to achieve mutually beneficial symbiosis with the behavior of the strong. And the relationship between the people and the people, it is not difficult to find that in people, there is also a relationship between the. Key words: animal; mutual symbiosis; human; society 共生一词，其原意是指广泛的共生，互惠共生为共生的一种形态，指处于共生的双方，互相都能从对方得到某种生活上的利益，此称为互惠共生，但是双方得到的利益性质不一定是相同的。生物的互惠共生是一种十分重要的生物间相互关系，长期以来一直是生态学家的重要研究领域。特别是近代内共生，同种共生，共生发源等重进化现象相继被证实或被广泛接受。迫使人们重新对生物间互惠共生关系发生频率，发生过程，主要作用进行认识，从而大大改变了对生物产生，存在和发展基本规律的认识，也让互利共生成为研究热点。 1动物之间的互惠共生 1.1鳄鱼与牙签鸟 自然界中体形相差悬殊却可以共生的动物很多，比如凶猛的鳄鱼当饱餐一顿后，就会在河边闭目养神。这时，常常有许多牙签鸟在它背上飞来飞去，好像在跟鳄鱼亲切交谈。而当鳄鱼酣然入睡时，牙签鸟却毫不客气地拍打着翅膀，将它从酣梦中惊醒，鳄鱼便张开大嘴，让牙签鸟飞到口腔里，去啄食它牙缝中的残食
食饵捕食者模型
食饵——捕食者模型 摘要 自然界中不同种群之间存在着一种有趣的既有依存，又有制约的生存方式：种群甲靠丰富的自然资源生长，而种群乙靠捕食种群甲为生。生态学上称种群甲为食饵)(Pr ey ，种群乙为捕食者)(Pr edator ，二者共处组成食饵——捕食者系统（简称P P -系统）。为了对食饵、捕食者的数量关系做出分析和预测，建立了食饵——捕食者模型：根据微分方程稳定性理论辅之以相轨线分析，对具有自身阻滞作用的两种群的数量关系做出分析和预测。 关键词 食饵——捕食者，模型，生态学，Logistic 规律。 问题重述 讨论具有自身阻滞作用的两种群食饵——捕食者模型，首先根据两种群的相互关系建立模型，解释参数的意义，然后进行稳定性分析，解释平衡点稳定的实际意义，对模型进行相轨线分析来验证理论分析的正确性。 模型建立 种群甲（食饵）靠丰富的自然资源生长，而种群乙（捕食者）靠捕食种群甲为生，食饵（甲）和捕食者（乙）在t 时刻的数量分别记为)(t x ，)(t y ，r 是甲的固有增长率，种群甲和乙的最大容量分别为N 、M 。数量的演变均遵从Logistic 规律。于是对种群甲有 )1()(N x rx t x -= 其中因子)1(N x -反映由于甲对有限资源的消耗导致的对它本身增长的阻滞作用， N x 可解释为相对于N 而言单位数量的甲消耗别的供养甲的食物量（设食物总量为1）。 当两个种群在同一自然环境中生存时，考察由于乙消耗同一种有限资源对甲 的增长产生的影响，可以合理的在因子)1(N x -中再减去一项，该项与种群乙的 数量y （相对于M 而言）成正比，于是得到种群甲增长的方程为 )1()(1M y N x rx t x σ--= （1） 这里的意义是：单位数量乙（相对于M 而言）消耗的供养甲的食物量为单位数 量甲（相对N ）消耗的供养甲的食物量的1σ倍。
捕食者死亡率具比率型的捕食者_食饵模型
2009年11月 襄樊学院学报 Nov.,2009 第30卷第11期 Journal of Xiangfan University V ol.30 No.11 捕食者死亡率具比率型的捕食者-食饵模型 肖氏武1 ，陈旭松2 (1.襄樊学院 数学与计算机科学学院，湖北 襄樊 441053; 2.襄樊职业技术学院 公共课部，湖北 襄樊 441021) 摘要 ：建立捕食者死亡率依赖于捕食者与食饵的比率的捕食-食饵模型，分别考虑捕食者的 功能性反应为双线性型与比率依赖型的情形，在一定条件下得到正平衡点全局稳定和极限环的存 在性，并进行了数值模拟. 关键词：比率依赖；捕食者-食饵模型；极限环 中图分类号：O175. 1 文献标识码：A 文章编号：1009-2854(2009)11-0009-05 在现实世界里，任何生物种群都处于某一群落中与别的种群发生着一定的联系，而真正的单种群只有在生物学家的实验室里才存在. 由于捕食者与食饵的这种捕食现象在自然界中普遍存在且相当重要，因此研究捕食者与食饵之间的动力学关系已经是并将长期成为生物界与生物数学方面的重要研究课题之一[1-3]. 虽然在过去的四十多年里，捕食者-食饵理论取得了很大的进步，但是在这方面还是有很多数学和生态学上的问题没解决[3-6]. 在捕食者-食饵相互作用的理论的研究中，一个具有里程碑的进展是被Hairston N. G . [7]和 Rosenzweig M. L.[8]等人揭示的现在被称为富足性谬论(Paradox of enrichment)的发现. 在生物数学领域中，数学家的很多工作被看作是数学对生物学的重要贡献. 直到现在，在生态学家之间对此也引起争议. 当然，争论的焦点并不是模型的数学分析，而是建立的模型本身. 最近，有很多确定的生物和生物物理证据[9-10]显示，在很多情况下，特别是当捕食者必须寻找食物(因此必须分享或竞争食物)时，一个更合理的捕食者-食饵理论应该建立在所谓的比率依赖理论的基础之上. 比率依赖是指每一个捕食者个体的增长率应该是关于食饵与捕食者数量的比的函数，因此，又称之为捕食者功能性反应. 这些理论为众多的领域和实验及观察结果所支持[9, 11]. 一般地，具比率型的捕食者-食饵模型可取如下形式 ()()()()dx x x x yp dt y dy x cyq r y dt y ??=?????=??? 1 基本模型 Tanner J. T. 提出一类被称为Holling-Tanner 的混合型捕食者-食饵模型[12-13] (1)(1)dx x cxy ax dt K x m dy fy dy dt x ?=????+??=??? 这里，,,,,,a K c m f d 为正常数，其生物意义显然可知. 基本假设是如果食饵密度x 为常数，捕食者的捕获力为x f . 显然，Holling--Tanner 模型中关于捕食者的方程类似于比率依赖型，而关于食饵的方程是典型的 收稿日期：2009-08-17 作者简介：肖氏武(1971— ), 男, 湖北天门人, 襄樊学院数学与计算机科学学院副教授.