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生物论文
外来物种入侵的危害及其原因分析
我国地域辽阔，生态类型多种多样，涉及的外来入侵物种数量多、范围广，造成的危害也比较严重。
1 对生态环境的影响
外来入侵种通过竞争或占据本地物种生态位，排挤本地种。例如从洱海、程海和抚仙湖引进太湖新银鱼后鱼产量的变化来看，浮游动物为食性的银鱼不仅与本地鱼类的幼鱼发生强烈的食物竞争，而且与程海红鮊、大眼鲤、春鲤、洱海鲤、鱇[鱼良]白鱼等浮游动物食性的本地鱼类之间也产生强烈的食物竞争，导致本地鱼类种群数量急剧下降。
或与当地种竞争食物；或直接扼杀当地物种。外来鱼类通过与本地鱼竞争食物并吞噬本地鱼类鱼卵使本地鱼种类和数量减少的例子很多。以洱海为例，20世纪 60年代引进"四大家鱼"时带进的鰕虎鱼和麦穗鱼主要生活于湖泊的浅水区，嗜噬本地鱼类产于浅水区的授精卵，结果导致本地鱼类种群急剧减少。
或分泌释放化学物质，抑制其它物种生长，使当地物种的种类和数量减少，甚至濒危或灭绝。例如豚草可释放酚酸类、聚乙炔、倍半萜内脂及甾醇等化感物质，对禾本科、菊科等一年生草本植物有明显的抑制、排斥作用。
在云南各地，导致本地鱼类濒危的因素主要有四个：外来鱼类、围湖造田、水利工程、酷渔滥捕。滇西北主要的3个湖泊洱海、程海、泸沽湖，共有本地鱼类 34种。从鱼产量的历史资料来看，本地鱼类数量急剧下降均发生于引进新的鱼类种类之后。洱海在20世纪60年代初期引进"四大家鱼"时无意中夹带进鰕虎鱼和麦穗鱼等非经济性外来鱼类后，大理弓鱼等本地鱼类经历了之一次冲击，产量急剧下降，下降幅度在50~1000倍左右，同期鱼船的数量及捕捞强度的增加则仅为1倍左右；至80年代中期，鰕虎鱼和麦穗鱼等非经济性外来鱼类数量明显下降后，本地鱼类的产量又有所回升；80年代末期引进太湖新银鱼并在90年代初期形成产量后，土著鱼类又经历了第二次冲击，各种本地鱼类均陷于濒危状态。同期，泸沽湖有裂腹鱼遭受鰕虎鱼和麦穗鱼等排挤，程海有本地鱼遭受银鱼排挤的类似命运。这些资料表明，在外来鱼类、围湖造田、水利工程、酷渔滥捕等四大致危因素中，外来鱼类是导致土著鱼类种群数量急剧下降或濒危的更大因素。
由于直接减少了当地物种的种类和数量，形成了单优群落，间接地使依赖于这些物种生存的当地其它物种的种类和数量减少，最后导致生态系统单一和退化，改变或破坏当地的自然景观。有的入侵种，特别是藤本植物，可以完全破坏发育良好、层次丰富的森林。禾草或灌木入侵种占据空间后，其它的乔木就无法生长。许多外来入侵种使植被遭到破坏，变成层次单一的低矮植被类型。这些植物群落（包括物种组成和空间结构等）的改变相应地引起生态过程的改变，这包括正常的火循环周期被改变，火发生的频率及水资源的消耗增加，加重土壤的贫瘠化等。
外来入侵种对生态系统另外一个更不易察觉的影响是污染当地的遗传多样性。随着生境片段化，残存的次生植被常被入侵种分割、包围和渗透，使本土生物种群进一步破碎化，造成一些植被的近亲繁殖及遗传漂变。有些入侵种可与同属近缘种、甚至不同属的种（如加拿大一枝黄花（Solidago canadensis）不但可与同属植物杂交，还可与假蓍紫菀（Aster ptarmicoides）杂交。入侵种与本地种的基因交流可能导致后者的遗传侵蚀。在植被恢复中将外来种与近缘本地种混植，如在华北和东北本地种落叶松（Larix）产区种植日本落叶松（L.kaempferi），在海南本地的海桑属（Sonneratia）产区混植从孟加拉国引进的无瓣海桑（S. apetala），都存在相关问题，因为这些属已有一些种间杂交的报道[14]。从美国引进的红鲍（Haliotis rufescens）和绿鲍（H. fulgens），在一定条件下能和我国本地种皱纹盘鲍（H. dscus hannai）杂交，在实验室条件下已经获得了杂交后代，如果这样的杂交后代在自然条件下再成熟繁殖，与本地种更易杂交，结果必将对我国的遗传资源造成污染[3]。
值得注意的是，与人类对环境的破坏不同，外来入侵物种对生态系统的破坏及威胁是长期的、持久的。当人类停止对某一环境的污染后，该环境会逐渐恢复，而当外来物种入侵后，即使停止继续引入，已传入的个体并不会自动消失，而会继续大肆繁殖和扩散，这时要控制或清除往往十分困难。而由于外来物种的排斥、竞争导致灭绝的本地特有物种则是不可恢复的。因而对外来物种威胁生物多样性的问题应引起足够的重视。
2 对人类健康的影响
全球经济一体化带来了许多新的医学问题，其中一些是外来物种入侵所带来的。病毒是个棘手的问题，尽管人类用疫苗成功地防治了天花、小儿麻痹、黄热病等病毒，但是对大量的病毒却束手无策。人类花费大量精力寻找爱滋病的疗法，却收效甚微。更糟糕的是，全球化会使那些对人类有害的病毒影响范围进一步扩大。传染性疾病是外来物种入侵的典型例证。大凡新型的传染病，一些是直接通过旅行者无意带进来的，还有一些则是间接地从人们有意或无意引进的动物体上传染的。[10]
淋巴腺鼠疫（通常是由鼠疫杆菌Pasturella pestis引发的）由跳蚤携带，而跳蚤通过寄生于入侵物种--原产自印度的黑家鼠（Rattus rattus），从中亚传播到北非、欧洲和中国[10]。
随着欧洲殖民地的建立，麻疹和天花从欧洲大陆席卷了西半球。当地居民对这些疾病的抵抗力很弱，这也促使了阿芝特克和印加帝国的衰落[10]。
一些外来动物，如大瓶螺等，是人畜共患的寄生虫病的中间宿主。麝鼠可传播野兔热，极易威胁周围居民的健康。
豚草花粉是人类变态反应症的主要病原之一，所引起的"枯草热"给全世界很多国家人们的健康带来了极大的危害。据调查，1983年沈阳市人群发病率达 1.52%，每到豚草开花散粉季节，过敏体质者便发生哮喘、打喷嚏、流清水样鼻涕等症状，体质弱者甚至可发生其他合并症并死亡[1]。
大型工程，比如修建水坝、灌溉、土地开垦、道路建设和移民工程等，都可能导致疾病入侵，比如疟疾、骨痛热、血吸虫病和锥形虫病。人类开垦热带雨林地区，为更多的病毒入侵提供了新的机会，其中包括以前只在野生动物寄主之间循环的出血性发烧病的病毒。
3 对社会和文化的影响
外来入侵物种通过改变侵入地的自然生态系统，降低物种多样性，从而严重危害当地的社会和文化。我国是一个多民族国家，各民族聚居地区周围都有其特殊的动植物资源和各具特色的生态系统，对当地特殊的民族文化和生活方式的形成具有重要作用，特别是傣族、苗族、布依族等民族地区。由于紫茎泽兰等外来入侵植物不断竞争，取代本地植物资源，生物入侵正在无声地削弱民族文化的根基。凤眼莲往往大面积覆盖河道、湖泊、水库和池塘等水体，影响周围居民和牲畜生活用水，人们难以从水路乘船外出。
4 对经济发展的影响
外来入侵物种对人类的经济活动也有许多不利影响。杂草使作物减产，增加控制成本；水源涵养区和淡水水源生态体系质量的下降会减少水的供应；旅游者无意中带入国家公园的外来物种，破坏了公园的生态体系，增加了管理成本；病菌传播范围的不断扩大，导致每年上百万人致死或致残。外来入侵种给人类带来的危害是巨大的，造成的损失也是显而易见的。
美国已有5万多种外来种，虽然有害的入侵种只占其中一小部分，但它们造成的负面影响却是惊人的。美国每年有700 000 hm2 的野生生物栖息地被外来杂草侵占，每年由于入侵种造成的经济损失达1 230亿美元！在美国受威胁和濒危的958个本地种中，有约400种主要由于外来种的竞争或危害而造成的，这种损失是难以用货币来计算的。入侵种给中国造成的损害尚未做出全面的评估。由于中国的生态环境破坏得更为严重，入侵种更为猖獗，加上本土物种的基数较大，估计受损程度要大于美国。入侵种已成为我国经济发展、生物多样性及环境保护的一个重要制约因素。保守估计，外来种每年给我国的经济造成数千亿元的经济损失。表2部分地显示了外来入侵种相关的经济花费。
表2：我国外来入侵种相关的经济损失和防治费用
外来入侵动植物对农田、园艺、草坪、森林、畜牧、水产和建筑等都可能直接带来经济危害。比如，外来的白蚁是破坏建筑的重要因素。因此，在国际贸易活动中，外来种常常引起国与国之间的贸易摩擦，成为贸易制裁的重要借口或手段。
外来有害生物还可以通过影响生态系统而给旅游业带来损失。在云南省昆明市，20世纪70-80年代建成了大观河篆塘处-滇池-西山的理想水上旅游线路，游人可以从市内乘船游滇池和西山。但自90年代初，大观河和滇池中的凤眼莲"疯长"成灾，覆盖了整个大观河以及部分滇池水面，致使这条旅游线路被迫取消，在大观河两侧建设的配套旅游设施只好废弃或改做他用，大观河也改建成地下河。这给昆明的旅游业造成了巨大的损失。松材线虫扩展速度惊人，现在正威胁着著名的黄山和张家界的风景名胜区。一旦入侵，给这些风景区带来的经济损失将是很难估量的[1]。
与直接经济损失相比，间接损失的计算十分困难。外来生物通过改变生态系统所带来的一系列火灾、水土、气候等不良影响从而产生的间接经济损失是巨大的。比如，大量的凤眼莲植株死亡后与泥沙混合沉积水底，抬高河床，使很多河道、池塘、湖泊逐渐出现了沼泽化，甚至失去了其应有的生态作用，并对周围气候和自然景观产生不利影响，加剧了旱灾、水灾的危害程度。凤眼莲植株大量吸附重金属等有毒物质，死亡后沉入水底，对水体二次污染，又加剧了污染程度。尽管这些损失难以准确计算，但却不容忽视。
生物入侵者是什么？
生物多样性是指地球上的生物所有形式、层次和联合体中生命的多样化，简单地说，生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和。生物多样性包括三个层次：基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。生物入侵则是指外地生物进入另一地区，因为在此地区没有天敌，会较快繁殖而形成种群，打破本地生态系统的平衡，对本地物种的生存造成威胁。生物入侵是对生物多样性的破坏。生物多样性是地球生命经过几十亿年发展进化的结果，是人类赖以生存和持续发展的物质基础。
物种的多样性意味着生态系统的结构复杂， *** 化程度高，异质性强，能量、物质和信息输入输出的渠道众多而密集，纵横交错，畅通无阻，因而流量大、流速快、生产力高。即使个别途径被破坏，系统也会因多样物种之间的相生相克、相互补偿和替代而保证能量流、物质流、信息流的正常运转，使系统结构被破坏的部分迅速得到修复，恢复系统原有的稳定态，或形成新的稳定态。
1.生物多样性
物种多样性是群落生物组成结构的重要指标，它不仅可以反映群落组织化水平，而且可以通过结构与功能的关系间接反映群落功能的特征。
生物群落多样性研究始于本世纪初叶，当时的工作主要集中于群落中物种面积关系的探讨和物种多度关系的研究。1943年，Williams在研究鳞翅目昆虫物种多样性时，首次提出了"多样性指数"的概念，之后大量有关群落物种多样性的概念、原理、及测度 *** 的论文和专著被发表，形成了大量的物种多样性指数，一度给群落多样性的测度造成了一定混乱。自70年代以后，Whittaker（1972）、Pielou（1975）、Washington（1984）和Magurran（1988）等对生物群落多样性测度 *** 进行了比较全面的综述，对这一领域的发展起到了积极的推动作用。
生物多样性通常包含三层含义，即生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性。狭义的遗传多样性是指物种的种内个体或种群间的遗传（基因）变化，亦称为基因多样性。广义的遗传多样性是指地球上所有生物的遗传信息的总和。物种多样性是指一定区域内生物钟类（包括动物、植物、微生物）的丰富性，即物种水平的生物多样性及其变化，包括一定区域内生物区系的状况（如受威胁状况和特有性等）、形成、演化、分布格局及其维持机制等。生态系统多样性是指生物群落及其生态过程的多样性，以及生态系统的内生境差异、生态过程变化的多样性等。
从目前来看，生物群落的物种多样性指数可分为α多样性指数、β多样性指数和γ多样性指数三类。α多样性指数包含两方面的含义：①群落所含物种的多寡，即物种丰富度；②群落中各个种的相对密度，即物种均匀度。β多样性指数可以定义为沿着环境梯度的变化物种替代的程度。不同群落或某环境梯度上不同点之间的共有种越少，β多样性越大。精确地测定β多样性具有重要的意义。这是因为：①它可以指示生境被物种隔离的程度；②β多样性的测定值可以用来比较不同地段的生境多样性；③β多样性与α多样性一起构成了总体多样性或一定地段的生物异质性。
群落物种多样性是梯度变化的。群落物种多样性的变化特征是指群落组织水平上物种多样性的大小随某一生态因子梯度有规律的变化。①纬度梯度：从热带到两极随着纬度的增加，生物群落的物种多样性有逐渐减少的趋势。如北半球从南到北，随着纬度的增加，植物群落依次出现为热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林、寒温带针叶林、寒带苔原，伴随着植物群落有规律的变化，物种丰富度和多样性逐渐降低。②海拔梯度：随着海拔的升高，在温度、水分、风力、光照和土壤等因子的综合作用下，生物群落表现出明显的垂直地带性分布规律，在大多数情况下物种多样性与海拔高度呈伏相关，即随着海拔高度的升高，群落物种多样性逐渐降低。如喜马拉雅山维管植物物种多样性的变化，就表现了这样的规律。③环境梯度：群落物种多样性与环境梯度之间的关系，有的时候表现明显，而有的时候则表现不明显。如Gartlan（1986）研究发现土壤中P、Mg、K的水平与热带植物群落物种多样性之间存在着显著的关系。Gentry（1982）对植物群落物种多样性进行的研究表明，在新热带森林类型，物种多样性与年降雨量呈显著正相关，而在热带亚洲森林类型，两者则不存在相关关系。④时间梯度：大多数研究表明，在群落演替的早期，随着演替的进展，物种多样性增加。在群落演替的后期当群落中出现非常强的优势种时，多样性会降低。
2.生态系统稳定性
生态系统的稳定性是指生态系统所具有的保持自身结构和功能相对稳定的能力，以及在受到一定的干扰后恢复到原来平衡状态的能力。它包括以下几个概念。1.抵抗力稳定性和恢复力稳定性 抵抗力也叫抗变能力，表示生态系统抵抗外界干扰和维持系统的结构和功能保持原状的能力。恢复力稳定性表示生态系统在受到外界干扰后恢复到原来状态的能力。2.局域稳定性和全域稳定性 局域稳定性表示生态系统在经受小的干扰后回到原状的能力。全域稳定性表示生态系统在经受一次大的干扰后恢复到原状的能力。对不同的生态系统来说，这两种稳定性可能有下列4种情况(图8-13):(1)局域稳定性和全域稳定性都低(图中以小球是否容易保持稳定来表示)；(2)局域稳定性高，全域稳定性低；(3)局域稳定性低，全域稳定性高；(4)局域稳定性和全域稳定性都高。3.脆弱性和强壮性 能在环境条件改变不大的情况下保持稳定的生态系统称为脆弱的生态系统。能在环境变化范围很大的条件下保持稳定的生态系统称为强壮的生态系统
3.生物的多样性导致稳定性
在生物多样性与生态系统稳定性研究动态的基础上，从生物多样性和稳定性的概念出发，可以确定忽视多样性和稳定性的生物组织层次可能是造成观点纷争的根源之一。特定生物组织层次的稳定性可能更多地与该层次的多样性特征相关。探讨多样性和稳定性的关系应从不同的生物组织层次上进行。扰动是生态系统多样性与稳定性关系悖论中的重要因子，如果根据扰动的性质，把生态系统（或其他组织层次）区分为受非正常外力干扰和受环境因子时间异质性波动干扰 " 类系统，稳定性的 ( 个内涵可以理解为：对于受非正常外力干扰的系统而言，抵抗力和恢复力是稳定性适宜的测度指标；对于受环境因子时间异质性波动干扰的系统而言，利用持久性和变异性衡量系统的稳定性则更具实际意义。结合对群落和种群层次多样性与稳定性相关机制的初步讨论：在特定的前提下，多样性可以导致稳定性。例如采用多样性理论和冗余理论对固沙植物群落稳定性机制进行论述.物种多样性的变化能很好地反映固沙植物群落的稳定性状态.在生物学各级水平都存在冗余,冗余是生命系统在长期的进化过程中逐渐形成的一种特性,其主要功能是确保生物个体和群体更好地适应极端环境、维持正常的生长发育和保持稳定,而且其功能只是在受到干扰时才明显地表现出来.削弱冗余,会导致在个体、种群或群落水平上产生补偿作用,以此来增加群落的功能.固沙植物群落的稳定程度主要取决于群落内冗余的数量和结构,冗余越多结构越复杂,群落越稳定.削弱固沙群落的根系冗余可获得生物量上的补偿,但使群落稳定性下降.
①多数生态学家认为，群落的多样性是群落稳定性的一个重要尺度，多样性高的群落，物种之间往往形成了比较复杂的相互关系，食物链和食物网更加趋于复杂，当面对来自外界环境的变化或群落内部种群的波动时，群落由于有一个较强大的反馈系统，从而可以得到较大的缓冲。从群落能量学的角度来看，多样性高的群落，能流途径更多一些，当某一条途径受到干扰被堵塞不通时，就会有其它的路线予以补充
②May（1973，1976）等生态学家认为，生物群落的波动是呈非线形的，复杂的自然生物群落常常是脆弱的，如热带雨林这一复杂的生物群落比温带森林更易遭受人类的干扰而不稳定。共栖的多物种群落，某物种的波动往往会牵连到整个群落。他们提出了多样性的产生是由于自然的扰动和演化两者联系的结果，环境的多变的不可测性使物种产生了繁殖与生活型的多样化。
在群落多样性与稳定性的关系上,目前仍未定论。
物种多样性在生物群落中的功能和作用：1．有关物种在生物群落中作用的假说，物种以什么样的机制维持生物群落的稳定？这是一个非常重要的但是目前还仍然没有解决的生态学问题，而且是生物多样性与生物群落功能关系中的核心问题。目前有关物种在生态系统中作用的假说有下列4种。（1）冗余种假说(Redundancy species hypothesis) ：生物群落保持正常功能需要有一个物种多样性的域值，低于这个域值群落的功能会受影响，高于这个域值则会有相当一部分物种的作用是冗余的(Walker 1992)。（2）铆钉假说(Rivet hypothesis)：铆钉假说的观点与冗余假说相反，认为生物群落中所有的物种对其功能的正常发挥都有贡献而且是不能互相替代的(Ehrlich,1981) ，正像由铆钉固定的复杂机器一样，任何一个铆钉的丢失都会使该机器的作用受到影响。（3）特异反应假说(Idiosyncratic response hypothesis)： 特异反应假说认为生物群落的功能随着物种多样性的变化而变化，但变化的强度和方向是不可预测的，因为这些物种的作用是复杂而多变的。（4）零假说(Null hypothesis)零假说认为生物群落功能与物种多样性无关，即物种的增减不影响生物群落功能的正常发挥。 2、概念与类型：上述4个假说中都没有对每个物种的作用程度做出明确的说明。在生物群落中不同物种的作用是有差别的。其中有一些物种的作用是至关重要的，它们的存在与否会影响到整个生物群落的结构和功能，这样的物种即称为关键种(Keystone species)或关键种组(Keystone group)。关键种的作用可能是直接的，也可能是间接的；可能是常见的，也可能是稀有的；可能是特异性（特化）的，也可能是普适性的。依功能或作用不同，可将关键种分为7类。关键种的鉴定目前比较成功的研究多在水域生态系统，而陆地生态系统的成功实例相对较少(Menge等,1994 )。3．功能群的划分及其意义 ：为了更好地认识生物多样性与生物群落结构和功能的关系，有必要引入功能群的概念。功能群是具有相似的结构或功能的物种的 *** ，这些物种对生物群落具有相似的作用，其成员相互取代后对生物群落过程具有较小的影响。将生物群落中的物种分成不同的功能群的意义表现在：(1)使复杂的生物群落简化，有利于认识系统的结构和功能(2)弱化了物种的个别作用，从而强调了物种的集体作用。
4.多样性稳定性的意义及其价值
生物多样性是地球上生命长期进化的结果，更是人类赖以生存的物质基础。由于当今世界人口的高速增长，人类经济活动的不断加剧，生物多样性正面临着日益严重的威胁，其原因原因在于以下几点：（1）人口增加；（2）生境破坏；（3）环境污染；（4）人类大规模的迁移。除外界因素之外，物种本身的遗传特点，也往往促成了灭绝的发生。如某些种定居与食物链的高级位，还有一些种分布的范围十分有限，某些种散步和定居的能力很弱，它门对环境有特殊的要求，等等这些原因。通过对生物多样性稳定性的研究，从生物多样性的保护与持续利用的角度出发，很好的利用生物多样性具有的现实及其未来的社会经济价值，等等。
随着生物多样性研究的不断深入，从以物种为中心转向一生态系统为重点，即从多样性的生物学研究向转向多样性的生态学研究，在大多数物种特化群落或营养级 *** 层次上认识种群和群落的多样性结构、功能和动态特征。这样将能使种群生物学和保护生物学与生态学的研究内容有机的联系起来，予以它们某种统一规律的认识。充分考虑生物多样性从个体至生态系统的多层次组织结构及其功能的重要性，从而深入了解生物多样性的产生、维持和濒危机制，以及生物多样性结构与动态变化过程的相互关系。
论文的写法与格式
论文格式
1、论文题目：要求准确、简练、醒目、新颖。
2、目录：目录是论文中主要段落的简表。（短篇论文不必列目录）
3、提要：是文章主要内容的摘录，要求短、精、完整。字数少可几十字，多不超过三百字为宜。
4、关键词或主题词：关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的，是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作机系统标引论文内容特征的词语，便于信息系统汇集，以供读者检索。每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词，另起一行，排在“提要”的左下方。主题词是经过规范化的词，在确定主题词时，要对论文进行主题，依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。
5、论文正文：（1）引言：引言又称前言、序言和导言，用在论文的开头。引言一般要概括地写出作者意图，说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。〈2）论文正文：正文是论文的主体，正文应包括论点、论据、论证过程和结论。主体部分包括以下内容：a.提出-论点； b.分析问题-论据和论证；c.解决问题-论证与步骤；d.结论。6、一篇论文的参考文献是将论文在和写作中可参考或引证的主要文献资料，列于论文的末尾。参考文献应另起一页，标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。中文：标题--作者--出版物信息（版地、版者、版期）：作者--标题--出版物信息所列参考文献的要求是：（1）所列参考文献应是正式出版物，以便读者考证。（2）所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息。
《自然》（20210422出版）一周论文导读
编译 冯维维
Nature , 22 April 2021, Volume 592 Issue 7855
《自然》 2021年4月22日，第592卷，7855期
天体物理学
Astrophysics
All-sky dynamical response of the Galactic halo to the Large Magellanic Cloud
银河系晕对大麦哲伦星云的全天动力学响应
作者：Charlie Conroy, Rohan P. Naidu, Nicolás Garavito-Camargo, Gurtina Besla, Dennis Zaritsky, Ana Bonaca Benjamin D. Johnson
链接：
摘要
大麦哲伦云（LMC）与银河系恒星和暗物质晕之间的引力相互作用，预计会导致银河系外的不平衡现象。
据预测，LMC的轨道上会有一个局部尾流，且在北半球大片区域会出现大规模过密度现象。作者报告了在一幅银河系地图上检测到的局部尾流和北部过密度，这幅地图是基于在60到100千秒之间的银河系中心距离上的1301颗恒星。
探测到的强烈的局部尾流是麦哲伦星云在银河系的之一个轨道上的独立证据。这些数据表明，外晕并不像人们通常认为的那样处于动态平衡状态。尾流的形态和强度可以用来测试暗物质和重力的性质。
Abstract
Abstract: Gravitational interactions between the Large Magellanic Cloud (LMC) and the stellar and dark matter halo of the Milky Way are expected to give rise to disequilibrium phenomena in the outer Milky Way. A local wake is predicted to trail the orbit of the LMC, and a large-scale overdensity is predicted to exist across a large area of the northern Galactic hemisphere. Here we report the detection of both the local wake and northern overdensity in a map of the Galaxy based on 1,301 stars at Galactocentric distances between 60 and 100 kiloparsecs. The detection of a strong local wake is independent evidence that the Magellanic clouds are on their first orbit around the Milky Way. These data demonstrate that the outer halo is not in dynamical equilibrium, as is often assumed. The morphology and strength of the wake could be used to test the nature of dark matter and gravity.
High-entropy ejecta plumes in Cassiopeia A from neutrino-driven convection
仙后座A中由中微子驱动的对流产生的高熵喷射羽流
作者：Toshiki Sato, Keiichi Maeda, Shigehiro Nagataki, Takashi Yoshida, Brian Grefenstette, Brian J. Williams, Hideyuki Umeda, Masaomi Ono John P. Hughes
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摘要
最近的多维模拟表明，高熵浮力羽流有助于大质量恒星爆炸。在星系超新星残骸仙后座A中向外突出的富含铁的气体手指似乎与这幅图相吻合。
作者报告了在仙后座A的冲击高速富铁喷射物中，在置信水平大于5个标准偏差的情况下观察到的这些元素——稳定的钛（Ti）和铬（Cr）。
他们发现，观测到的Ti/Fe和Cr/Fe质量比需要富α冻结，提供了在爆炸时增强冲击波的高熵喷射羽流存在的证据。这些羽流的金属成分与强烈经过中微子处理的富含质子的喷出物的预测非常吻合。这些结果通过产生仙后座A的超新星中的中微子加热支持了对流超新星引擎的运行。
Abstract
Recent multi-dimensional simulations suggest that high-entropy buoyant plumes help massive stars to explode. Outwardly protruding iron (Fe)-rich fingers of gas in the galactic supernova remnant Cassiopeia A seem to match this picture. Here we report observations of such elements—stable titanium (Ti) and chromium (Cr)—at a confidence level greater than 5 standard deviations in the shocked high-velocity Fe-rich ejecta of Cassiopeia A. We found that the observed Ti/Fe and Cr/Fe mass ratios require α-rich freeze out, providing evidence of the existence of the high-entropy ejecta plumes that boosted the shock wave at explosion. The metal composition of the plumes agrees well with predictions for strongly neutrino-processed proton-rich ejecta. These results support the operation of the convective supernova engine via neutrino heating in the supernova that produced Cassiopeia A.
物理和化学
Physics Chemistry
Multistable inflatable origami structures at the metre scale
米级多稳定充气折纸结构
作者：David Melancon, Benjamin Gorissen, Carlos J. García-Mora, Chuck Hoberman Katia Bertoldi
链接：
摘要
从 体育 场罩到太阳帆，人们依靠可展开性来设计大型结构，这些结构可以迅速压缩到其体积的一小部分。
作者从折纸艺术中汲取灵感，设计了多稳定、可膨胀的刚性壁可展开结构。在几何分析和实验的指导下，他们创建了一个双稳态折纸形状库，可以通过一个单一的流体压力输入部署。
然后，他们将这些单元结合起来，在米尺度上构建功能结构，如拱门和应急避难所，为建造大型充气系统提供了直接的路径，这些系统在部署后可以锁定，并通过它们僵硬的表面提供一个坚固的外壳。
Abstract
From stadium covers to solar sails, we rely on deployability for the design of large-scale structures that can quickly compress to a fraction of their size. Here we draw inspiration from origami to design rigid-walled deployable structures that are multistable and inflatable. Guided by geometric *** yses and experiments, we create a library of bistable origami shapes that can be deployed through a single fluidic pressure input. We then combine these units to build functional structures at the metre scale, such as arches and emergency shelters, providing a direct route for building large-scale inflatable systems that lock in place after deployment and offer a robust enclosure through their stiff faces.
A single-molecule van der Waals compass
单分子范德瓦尔斯罗盘
作者：Boyuan Shen, Xiao Chen, Huiqiu Wang, Hao Xiong, Eric G. T. Bosch, Ivan Lazić, Dali Cai, Weizhong Qian, Shifeng Jin, Xin Liu, Yu Han Fei Wei
链接：
摘要
单分子成像在研究分子水平上的分子间相互作用方面具有挑战性，但也非常有益。在约束条件下，亚纳米尺度上的范德华相互作用强烈影响分子的各种行为。
受传统指南针的启发，作者使用对二甲苯分子作为旋转指针来检测MFI型沸石骨架直线通道中的主-客体范德瓦尔斯相互作用。
他们采用集成差示相位对比扫描透射电子显微镜对每个通道中的单个对二甲苯分子进行实空间成像。结合计算和成像研究的结果，建立了单分子指针的取向与通道的原子结构之间的良好相关性。
对二甲苯的取向有助识别范德瓦尔斯相互作用的变化，这与空间和时间维度上的通道几何有关。
这项工作不仅为在分子水平上研究多孔材料的主-客体范德瓦尔斯相互作用提供了一种可见和灵敏的手段，也促进了利用电子显微镜技术进一步研究其他单分子行为。
Abstract
Single-molecule imaging is challenging but highly beneficial for investigating intermolecular interactions at the molecular level. Van der Waals interactions at the sub-nanometre scale strongly influence various molecular behaviours under confinement conditions. Inspired by the traditional compass, here we use a para-xylene molecule as a rotating pointer to detect the host–guest van der Waals interactions in the straight channel of the MFI-type zeolite framework. We use integrated differential phase contrast scanning tran *** ission electron microscopy to achieve real-space imaging of a single para-xylene molecule in each channel. A good correlation between the orientation of the single-molecule pointer and the atomic structure of the channel is established by combining the results of calculations and imaging studies. The orientations of para-xylene help us to identify changes in the van der Waals interactions, which are related to the channel geometry in both spatial and temporal dimensions. This work not only provides a visible and sensitive means to investigate host–guest van der Waals interactions in porous materials at the molecular level, but also encourages the further study of other single-molecule behaviours using electron microscopy techniques.
A highly stable and flexible zeolite electrolyte solid-state Li–air battery
高度稳定、灵活的沸石电解质固态锂空气电池
作者：Xiwen Chi, Malin Li, Jiancheng Di, Pu Bai, Lina Song, Xiaoxue Wang, Fei Li, Shuang Liang, Jijing Xu Jihong Yu
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摘要
固态锂空气电池被认为是下一代的能源存储解决方案，以解决液体电池系统遇到的安全性和电化学稳定性问题。
然而，传统的固体电解质不适合在固态锂-空气系统中使用，因为它们对锂金属和/或空气不稳定，而且难以构建低电阻界面。作者提出了一个集成固态锂空气电池，包含一个超薄，高离子导电锂离子交换沸石X （LiX）膜作为唯一的固体电解质。
该电解质与铸锂作为阳极和碳纳米管作为阴极使用原位组装策略集成。由于锂或空气的影响，电解质的退化得到有效的抑制。
该电池的容量为每克碳纳米管12020毫安时，在电流密度为每克500毫安和每克容量为1000毫安时，其循环寿命为149次。
此循环寿命大于相同条件下锂铝锗磷酸盐电池（12次循环）和有机电解质电池（102次循环）。沸石基锂空气电池的电化学性能、灵活性和稳定性赋予其实用性，可以扩展到其他储能系统，如锂离子、钠空气和钠离子电池。
Abstract
Solid-state lithium (Li)–air batteries are recognized as a next-generation solution for energy storage to address the safety and electrochemical stability issues that are encountered in liquid battery systems. However, conventional solid electrolytes are unsuitable for use in solid-state Li–air systems owing to their instability towards lithium metal and/or air, as well as the difficulty in constructing low-resistance interfaces5. Here we present an integrated solid-state Li–air battery that contains an ultrathin, high-ion-conductive lithium-ion-exchanged zeolite X (LiX) membrane as the sole solid electrolyte. This electrolyte is integrated with cast lithium as the anode and carbon nanotubes as the cathode using an in situ assembly strategy. Owing to the intrinsic chemical stability of the zeolite, degeneration of the electrolyte from the effects of lithium or air is effectively suppressed. The battery has a capacity of 12,020 milliamp hours per gram of carbon nanotubes, and has a cycle life of 149 cycles at a current density of 500 milliamps per gram and at a capacity of 1,000 milliamp hours per gram. This cycle life is greater than those of batteries based on lithium aluminium germanium phosphate (12 cycles) and organic electrolytes (102 cycles) under the same conditions. The electrochemical performance, flexibility and stability of zeolite-based Li–air batteries confer practical applicability that could extend to other energy-storage systems, such as Li–ion, Na–air and Na–ion batteries.
气候和生态
Climate Ecology
Equity is more important for the social cost of methane than climate uncertainty
对于甲烷的 社会 成本而言，公平比气候不确定性更重要
作者：Frank C. Errickson, Klaus Keller, William D. Collins, Vivek Srikrishnan David Anthoff
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摘要
甲烷的 社会 成本（SC- CH4 ）衡量的是向大气中排放一吨甲烷所造成的 社会 福利的经济损失。这种评估可能反过来用于成本效益分析或为气候政策提供信息。作者通过结合最近对甲烷辐射强迫计算的25%的向上修正，结合校准的简化全球气候模型和综合评估模型（IAMs），估计了SC- CH4 。他们对SC- CH4 的多模型平均估计是在高排放情景下每吨CH4933美元，与基于美国联邦 *** 使用的气候不确定性框架的估计相比减少了22%。在低排放情景下（RCP 2.6），他们的多模型估计平均每吨 CH4 减少到710美元。作者表示，较紧的平衡气候敏感性估计加上先前忽略的气候模型不确定参数之间关系的影响，降低了这些估计。将研究结果扩展到考虑 社会 对公平的关注，得出的SC- CH4 估计在低收入和高收入地区之间相差超过一个数量级。作者对美国的平均加权估计增加到每吨 CH4 8290美元，而对撒哈拉以南非洲的估计减少到每吨 CH4 134美元。
Abstract
The social cost of methane (SC- CH4 ) measures the economic loss of welfare caused by emitting one tonne of methane into the atmosphere. Here we estimate the SC- CH4 by incorporating the recent upward revision of 25 per cent to calculations of the radiative forcing of methane, combined with calibrated reduced-form global climate models and an ensemble of integrated asses *** ent models (IAMs). Our multi-model mean estimate for the SC- CH4 is US$933 per tonne of CH4 under a high-emissions scenario, a 22 per cent decrease compared to estimates based on the climate uncertainty framework used by the US federal government. Under a low-emissions scenario (RCP 2.6), our multi-model mean decreases to US$710 per tonne of CH4 . Tightened equilibrium climate sensitivity estimates paired with the effect of previously neglected relationships between uncertain parameters of the climate model lower these estimates. Extending our results to account for societal concerns about equity produces SC- CH4 estimates that differ by more than an order of magnitude between low- and high-income regions. Our central equity-weighted estimate for the USA increases to US$8,290 per tonne of CH4 whereas our estimate for sub-Saharan Africa decreases to US$134 per tonne of CH4 .
High and rising economic costs of biological invasions worldwide
世界范围内生物入侵造成的高昂且不断上升的经济代价
作者：Christophe Diagne, Boris Leroy, Anne-Charlotte Vaissière, Rodolphe E. Gozlan, David Roiz, Ivan Jarić, Jean-Michel Salles, Corey J. A. Bradshaw Franck Courchamp
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摘要
生物入侵造成了生物多样性的大幅度下降，以及与管理这些入侵相关的 社会 经济损失和资金支出。InvaCost数据库使世界范围内生物入侵货币成本的综合数据能够可靠、全面、标准化和易于更新。
研究发现，过去几十年（1970-2017年），入侵的总报告成本更低为1.288万亿美元，年平均成本为268亿美元。此外，他们预计2017年的平均成本将达到1627亿美元。
这些费用仍然被严重低估，而且没有显示出任何放缓的迹象，每十年持续增长三倍。作者发现，所记录的成本分布广泛，在区域和分类规模上有很大差距，损害费用比管理费用高一个数量级。
作者表示，记录生物入侵代价的研究 *** 需要进一步改进。他们呼吁实施一致的管理行动和国际政策协议，以减少外来入侵物种的负担。
Abstract
Biological invasions are responsible for substantial biopersity declines as well as high economic losses to society and monetary expenditures associated with the management of these invasions. The InvaCost database has enabled the generation of a reliable, comprehensive, standardized and easily updatable synthesis of the monetary costs of biological invasions worldwide. Here we found that the total reported costs of invasions reached a minimum of US$1.288 trillion (2017 US dollars) over the past few decades (1970–2017), with an annual mean cost of US$26.8 billion. Moreover, we estimate that the annual mean cost could reach US$162.7 billion in 2017. These costs remain strongly underestimated and do not show any sign of slowing down, exhibiting a consistent threefold increase per decade. We show that the documented costs are widely distributed and have strong gaps at regional and taxonomic scales, with damage costs being an order of magnitude higher than management expenditures. Research approaches that document the costs of biological invasions need to be further improved. Nonetheless, our findings call for the implementation of consistent management actions and international policy agreements that aim to reduce the burden of invasive alien species.
德国小蠊是不是外来入侵生物
昨天我刚写完一篇有关中国生物入侵的论文，这个我很熟啊，那就告诉你几个吧强大小蠹 13. 美国白蛾 14. 非洲大蜗牛 15. 福寿螺 16. 牛蛙要是不
求有关外来物种或外来物种入侵的书籍或文章
《生物多样性公约》作者：徐海根 出版社：北京 : 科学出版社 年份：2004
〈中国外来入侵物种编目〉〈外来物种入侵生物安全遗传资源〉
书籍作者：徐海根 强胜 主编 图书出版社：中国环境科学出版社
抵御外来物种入侵:法律规制模式的比较与选择 〉书籍作者：汪劲 图书出版社：北京大学出版社
〈全国生物多样性保护与外来物种入侵学术研讨会论文集〉
〈重要农林外来入侵物种的生物学与控制 〉著 作 者： 万方浩 出 版 社： 科学出版社
《生物入侵——数据集成、数量分析与预警 》 作 者： 徐汝梅 出版社： 科学出版社
生物入侵:生物防治篇(“十一五”国家重点图书出版规划:生物入侵)作者：万方浩,李保平,郭建英 等编著 出版社：科学出版社
《达尔文的梦幻池塘》 作者泰斯·戈尔德斯密特
阿瑟•克拉克