生态学研究方法

生态科学：新研究探讨了生态系统的稳定性？在一个快速生态变化的时代，科学家们正在转向历史性的持久性时期，以更好地理解推动稳定的因素。加利福尼亚科学院和菲尔德自然历史博物馆的一个团队通过观察物种的数量以及它们如何按功能组织来检查古代生态系统的结构复杂性，例如顶级捕食者或分解者。所有稳定的生态系统都有按功能分组的物种，研究发现这些功能分组对生态系统的稳定性比存在的物种数量更重要。令人惊讶的是，该研究还发现，在具有相同但不同复杂性的模拟系统中，代表实际古代生态系统的模拟系统往往更加稳定。该团队现在正在研究为什么某些功能性成分比其他成分更好，以及这些结构如何随时间推移而出现。了解过去稳定生态系统的组织，是科学家能够更好地预测现代人类的影响是否已经推动我们当前的行星系统恢复到原始状态。为了进行分析，研究小组研究了2.52亿年前发生的大规模灭绝事件及其对古代南非生态系统的影响。他们的研究结果发表在本周发表在“地球科学评论”期刊上，这是迄今为止在现代拯救物种系统而不是个体系统方面最有力的论据之一。“在大规模灭绝事件发生之前和之后对社区进行检查时，我们发现，除了具有更长的进化历史之外，最持久的系统没有任何明显的特征区分，”Peter Roopnarine博士说，他是第一作者，也是学院的地质学博士。“随着时间的推移，在这些系统中出现的功能结构使得物种在不同的生态条件下具有较低的灭绝概率，并且更稳定地共存。在大规模灭绝后迅速出现的几个群落的情况恰恰相反，尽管这些社区是也有丰富的物种。“该团队随后模拟了数百万个替代结构，寻找生态系统可以支持强物种共存的其他方式，但很少有结构证明优于他们在化石记录中发现的稳定系统。该团队的替代功能安排各不相同;一些人将物种组织成不同的功能，另一些则改变了这些物种的相互作用方式，有些甚至改变了物种之间的能量流动。“这些成功不太可能纯粹是偶然产生的，”Roopnarine说。“这告诉我们，历史上有一个强烈的印记 - 一个明确的重复 - 生态系统是如何建立在地质和进化时期的。我们不知道为什么稳定的社区灭绝前和恢复后的状况比我们建模的替代品好得多但是进化显然有利于他们及其功能组织。找出稳定社区随着时间的推移出现的原因是下一个重大问题之一。“走进卡鲁由于该地区无与伦比的化石记录，该团队选择了南非的卡鲁盆地进行研究。该研究分析始于大约2.54亿年前，当时非洲，南极洲和南美洲包围了被称为冈瓦纳的超大陆的卡鲁。哺乳动物的古代亲戚主导了当时森林覆盖的景观。当气候变化袭来时，卡鲁已经达到了物种多样性的最高水平。“大约2.52亿年前，现在西伯利亚发生了大规模的火山爆发，”自然历史博物馆古代马里学副主编Kenneth Angielczyk博士说。“在这些火山爆发的过程中，岩浆焚烧了周围岩石中的煤矿，释放出二氧化碳等温室气体。喷发的熔岩释放出额外的温室气体，这些过程开始改变全球气候。这基本上是一个巨大的气候。燃烧化石燃料，与我们今天看到的情况相似，但已有数万年之久。“随后出现了几次灭绝浪潮，将卡鲁生态系统缩小到原来的一小部分。最终，多样性的反弹形成了一个新的生态系统，其中包括灭绝的幸存者以及从周边地区迁移的物种。尽管物种数量有所增加，但该系统在地质上是短暂的。随着恢复在接下来的几百万年中不断发展，出现了一个具有熟悉特征的系统：一个支持物种共存的高于平均稳定性的功能组织。“当你因为环境动荡而移动物种时，或者你将物种一起推入他们没有共同进化的社区时，这些系统几乎总是比物种共享历史的系统更不成功，”Roopnarine说。“今天，我们不能修补生态系统，让它们在功能上分崩离析，并期望生命能够以通常需要数万年才能发生的方式继续进行和恢复。化石记录显示这种方法是不可持续的。 “考虑替代历史该团队模拟了数百万个替代历史，以更好地了解卡鲁的崩溃和复苏。他们的模型基于化石记录中相互作用的直接和间接证据：僵化的胃内容物和骨骼损伤表明捕食的迹象，而体型，头骨大小和栖息地表明潜在的物种相互作用。该团队还对在进化树上生态相似或密切相关的现代动物进行了类比。他们使用计算机数学模型，然后在每个社区进行了数百万次“思考实验”，以测试改变社区功能组织对其灭绝率的影响。团队建模的一个替代结构消除了所有功能组织，因此物种可以自由地进行交互，而没有任何人吃谁的既定等级。另一种替代方法保留了原始数量的功能分组和物种数量，但改变了它们之间的相互作用，使能量在物种之间不同地流动。第三种选择完全改变了每个功能组中物种的数量 - 例如捕食者与猎物的比例 - 但这对社区的稳定性产生了微不足道的差异。“我们发现任何一种物种组织都比没有组织更好，但有些模式肯定优于其他组织，”Angielczyk说。“确切地说，物种进化如何导致从各种可能的替代方案中组建稳定的群落，以及为什么这些替代方案在稳定性方面存在差异的数学原因，是我们接下来的一些重大问题。”该团队希望更好地了解持久性时期将告知现代社会在拆解当前行星系统方面有多远。“物种和生态群落的出发点不一定相同，”Roopnarine说。“问题在于我们的整个星球是否已经完全拒绝了一条新的生态和进化路径，或者我们是否仍然以我们现有系统的能力运作。”研究结果强调了化石记录在帮助预测未来方面的重要性。“我们今天拥有的生态系统是地质和进化历史的记录产品 - 它们不容易制造，也不易恢复，”Roopnarine说。“我们在这里可以选择其他历史，我希望我们能够选择照顾支持生命的行星系统，因为我们已经知道了几千年。”

本人多年以来，一直关注世界生态文明的建设和发展，2009年应漳州市科学技术协会邀请，编写了《低碳生活实用手册》（漳州市《全民科学素质行动计划纲要》科普丛书），并撰写了《对住宅和社区增进更多亲情内容的探讨》、《浅谈民用建筑的节能降耗》、《浅论从源头上节能降耗》、《关于漳州市光电产业发展战略的SWOT分析研究》等多篇论文，从相关专业角度探寻生态文明建设之路。此外，本人多年从事项目前期研究工作，包括项目可行性研究、项目节能评估、项目应急预案等，对许多企业生态环保观念淡薄甚至“无视”、以及项目的前期研究往往是为了“可批性”而做，印象深刻，这不能不引起我的深思和忧虑。我自2014年以来，又相继参加了由苏州寒山寺主办、寒山寺文化研究院承办的“第八届寒山寺文化论坛和合文化与生态文明研讨会”、“第九届寒山寺文化论坛和合文化研讨会”以及“第十届寒山寺文化论坛·和合文化与‘一带一路’学术研讨会”，其中第八届论坛主题是：“生态文明和合天下”；第九届论坛主题是：“尚和合求大同”，第十届论坛主题是：“和合路·共命运”。由此与寒山寺文化研究院、寒山寺文化论坛结下了不解之缘，获益良多，特别是寒山拾得和合二圣的智慧、“和合”的文化、“和合”的思想给予我许多启示和感悟，让我对“生态”的理解更加深刻、更加全面，拓展了思路，从狭义的自然生态到系统的生态学研究，提供了丰富的营养，给予许多的启迪。通过参加寒山寺文化论坛，我最大的收益，就是开拓了思路，以“和合”的文化、“和合”的思想贯穿或统摄了人文的、自然的生态研究，将自然生态的研究导向生态系统的研究。为此，为了深入探寻生态危机产生的根源和标本兼治的方法，本人提出了包含人类精神生态、社会生态与自然生态三个子系统的生态系统研究。

分享，收获，成长。7月13日下午，全市中小学自然生态课题研学实践成果汇报会，近300名中小学生顺利“毕业”。13个课题小组同台答辩，各显神通，一起去看这些小小“自然达人”“最强大脑”是如何炼成的。亲手研制流感疫苗课题名称：流感疫苗的研制学 校： 武汉市第四十九中学指导单位：中国科学院武汉病毒研究所流感这位“隐形敌人”自诞生以来就一直与人类如影随形，看似微小的流感病毒如同幽灵一般，常常幻化出各种形态，迷惑和躲避人类的追踪，突破国家和地域限制，将灾难带向人类。流感疫苗的研制主要是将流感病毒的多个抗原进行组合，通过细胞、动物和临床试验等不同环节的验证进行疫苗的筛选和优化，从而制备具有最佳免疫效果的流感疫苗。这一课题融合了细胞生物学、分子生物学、动物学和生物化学等多个生物专业领域的理论知识和实验操作，对于几名高中生来说，是个不小的挑战。他们需要完成病毒RNA的提取/逆转录、DNA片段的纯化回收、载体的扩增/酶切、质粒的构建/提取、细胞复苏/培养/传代/铺板、病毒的拯救/鉴定（8质粒系统反向遗传）、血凝试验、疫苗株的筛选和优化等十几个专业性极强的实验。“第一次认识到，外表看起来高端大气上档次的科研过程，竟是如此的困难艰苦，内心对科学家们的敬佩之情油然而生。”学生们参与到这个过程中，学到了不同于高中校园的东西。新奇的研究设备、特殊的实验方法、严谨的实验过程、坚韧的科研品质，都是眼界和精神上的收获，也默默在心中埋下了科研的种子。答辩感言：“通过此次课题研学，get知识和技能以外，更重要是对科研精神的体悟。了解了流感疫苗研制的过程，明白了科研不易，只有不放弃的努力拼搏，才能有所成就。告诫自己要努力学习，未来能成为一名真正的科研工作者。”湖泊为什么会消失？课题名称：湖泊环境演变及其归因分析学 校： 武汉市常青第一学校指导单位：中国科学院测量与地球物理研究所“湖泊是地球妈妈明亮的眼睛”。曾经，武汉市内数百个大小湖泊星罗棋布，遍布三镇。“百湖之市”、“梦里水乡”，是这座城市的骄傲。调查数据显示，随着城市发展，武汉湖泊面积锐减，上百个湖泊人间“蒸发”。城市在建设，湖泊在变迁。航拍影像和地图，直观而清晰的反映了大片湖区、多个湖泊渐遭蚕食，由水域变陆地，从梦里水乡到繁华街市的变迁过程。答辩现场，研学小组从什么是湖泊生态系统、湖泊环境面临的环境问题、如何“诊断”湖泊环境问题以及课题安排等方面，娓娓道来。此次课题研学，他们主要通过遥感影像解译、水质在线监测、实验室测试等方法，研究湖泊水质、水域面积变化规律，解析城市化背景下湖泊环境演变影响因素，深情呼吁大家一起保护湖泊。“我们耳熟能详的杨汊湖、范湖等，水已不见，只留下一个带‘湖’字的地名。更多的大小湖泊甚至连名字都没留下，永远消失在岁月的河流中。”答辩感言：“学会基本软硬件操作和数据分析方法之外，我们还掌握了‘由点及面’、‘由现象及本质’的科学思维方式，以及科学家们实事求是的科学精神。组员之间学会了互相帮助、互相学习、互相探讨，开阔了眼界，增进了情感，养成爱动手、爱思考、爱科学的习惯。”科学丈量空间大地课题名称：空间大地测量技术方法与数据处理学 校：湖北省武昌实验中学指导单位：中国科学院测量与地球物理研究所测量是门研究地球形状、大小、确定地面点位的古老学科。在遥远的古代，人们用脚步丈量大地，用眼睛观察日月星辰。如今，卫星导航、激光测距、卫星遥感和地面测站等空天地一体化观测，人们获得地理和空间信息的手段和技术变得越高端和便利了许多。得益于全球定位系统(GPS)等卫星技术的飞速发展，传统的大地测量学突破了空间局限，一跃升级为以空间大地测量和遥感为主的现代大地测量学。“很多人都知道地球平均半径约6371千米，是一个呈两极稍扁赤道略鼓的不规则的椭圆球体。那你知道人类是如何测量地球的吗？”研学小组现场讲解、演示听上去很酷炫的卫星导航定位技术、多普勒定位技术、人卫激光测距技术等空间大地测量技术方法，以及他们所接触到的卫星导航系统定位设备的操作、数据采集和处理、多种定位方式等知识。几个月的深入研学，大大激发了他们将来从事导航定位、智慧城市、智能交通以及应急救援等领域科学研究与应用的兴趣。答辩感言：“在这一课题里，我们拓宽了学科知识，开阔了视野。在学习的过程中逐渐形成了自己对天文学的独特理解，令我们对今后的专业选择有了一个清晰的方向。而在研学的课程中，我们学到了不抛弃不放弃一丝不苟的学习态度，科研精神将成为他们一生的财富。”玩游戏会对大脑产生什么影响？课题名称：脑功能实验方法研究学 校：武汉市第三中学指导单位：中国科学院武汉物理与数学研究所2012年，一项研究引发广泛关注：研究员对患有网瘾的少年进行大脑磁共振扫描发现，其脑白质中的神经纤维不如常人健康。正如海洛因或者酒精一样，过度沉溺于网瘾会伤害青少年的大脑。2019年，武汉市第三中学的学生们跟随这项研究的作者之一，中国科学院武汉物理与数学研究所研究员雷皓小组，开展“脑功能实验方法”课题研学，亲测“玩游戏到底会不会伤到大脑”。答辩PPT里分享的图文显示：一名学生头戴黑色的帽子，上面密布圆形小孔，标着五颜六色的数字，对应大脑皮层的不同区域。一根根黑色光纤，一端插在孔中，一端连着电脑，随着游戏状态的深入，电脑屏幕上的曲线不断变化。三维模拟图上可以清晰看到，玩游戏的时候，大脑前额皮层区处于兴奋状态。亲身参加实验的同学说：“玩游戏我有一个明显感受，就是玩得比较刺激的时候，大脑就有发热和激动的感觉，大脑会比较兴奋，如果我长时间处于这种兴奋，我感觉这对大脑有一些损害。”除了介绍如何利用近红外光谱技术、核磁共振成像试验、对指运动来研究脑功能以外，同学们还分享了做科学实验的心得体会：“这个实验是脑功能成像中的基础实验，但每一步操作我们都要认真谨慎的对待。每一步细节都会决定这个实验的数据是否完美和精确，做的时候我们也重复了很多，确保实验的科学性。有时候我们会觉得枯燥，但这正是在科学道路上探究不可避免的。”答辩感言：“本次试验让我们对脑功能有了初步认识，激发了我们探索人脑的兴趣。研究中涉及到了物理、化学、生物等学科，令我们感受到了不同学科的完美融合，体会到有别于学校学习的乐趣。”神奇的激光雷达测绘课题名称：激光雷达测绘学 校：武汉市第六中学指导单位：中国科学院武汉物理与数学研究所近年，一个叫激光雷达的家伙进入了测绘各个领域，很多人对它感觉很陌生。其实不然，它可是老家伙了，我们所熟知的地球与月亮的距离，就是通过激光测距技术实现的。再比如天宫一号的火箭能否发射成功也离不开它的作用，有人驾驶和无人驾驶技术的发展也离不开它的帮忙。它究竟神通广大在哪里？武汉六中研学小组先详细介绍了激光测绘技术、物理成像技术以及光电效应技术等激光雷达相关的基本原理，然后用生动的案例阐释其应用。比如激光雷达测绘技术在考古学研究中越来越受欢迎。激光可以穿透树叶和水， 激光雷达技术可以对被覆盖或遮掩的土地和地形进行3D测绘，可以让考古学家直观研究更大范围的遗址。2019年，在一片曾经由玛雅人统治的土地上，考古学家和探险家们通过随身携带的激光雷达勘测到新的玛雅遗址：国王遗骸、一个用来喝巧克力的古代祭祀壶，以及一个被祭祀牺牲的儿童头骨，山顶被掩藏的金字塔等。过去对遗址进行充分绘测和勘测需要花很长时间，现在利用激光雷达勘测则可对掩藏在丛林底下的大片土地，进行快速而详尽的绘测。答辩感言：“这次研学让我们巩固了课堂知识，培养了我们发现问题、解决问题的思维，教会了我们会如何用科学的方法进行试验与验证。更重要的是我们懂得了核心技术来之不易，确定了立志报效祖国的决心。”向着阳光生长课题名称：有趣的光学小实验学 校：武汉市第二十三初级中学指导单位：中国科学院武汉物理与数学研究所美丽奇妙的自然界由无数种元素构成——水流、空气、雨雪、雾、空间、温度、色彩、音律……每一种元素就像是一架庞大机器上的精妙部件。我们每天都在观察和感受着机器运转时产生的景象，并参与其中，习以为常……有一种元素，我们每天身处其中，缺常忽略，那就是——光。“向日葵总是转动着头，将花朵朝向太阳。当太阳在天空中移动，向日葵一整天都会朝向阳光。”“无论哪种植物都离不开光合作用。每种植物需要的光是不是一样多的呢？”“每一颗种子都是一点点的亮光，假如我们能够透视大地，看起来就会像是万点的繁星。”带着疑问和好奇，研学小组展开了一系列有趣的光学小实验。台上，他们俨然已经是个“光学小专家”，娴熟的跟大家介绍光学的基本知识、原理；通过小实验揭示的光与植物的关系等等。下一步，他们打算利用光学原理制作更多水科学作品，来保护莲花湖的生态环境。阳光充满了智慧，就像人们从自己内在的光学习成长一样，自然界的植物从阳光学习成长。植物由阳光、水、土和空气滋养而成，人也依赖环境生长。以光为连结，人类、植物、动物等构成了一幅美丽的画卷。答辩感言：“光学小实验培养了我们的动手能力，激发了我们的兴趣，培养了我们的创新精神。更开心是可以借助光的原理去保护身边的环境。我们自己也向着阳光生长，向着阳光奔跑。”

遭遇干扰的生态系统很少能够完成自我重建，而通常依赖于土壤中斑块状存活下来的微生物来支撑起整个系统，也就是所谓的假说。恢复受干扰的土地必须在景观层面上了解菌根菌的角色。实践表明，在矿山废物堆上通过单纯的植树造林来进行环境恢复的项目并不成功。只有认识到这些树必须依赖于菌根菌方能生长之后，通过接种的植树造林方式，才得以大力推广并成功应用于干扰地区的恢复。现在，在熔渣堆、煤屑、矿山废弃物和垃圾填埋点上种植的树木基本上都接种了菌根菌。使用的是那些具有较多宿主植物的菌类。在英国，主要是块菌中的橙黄硬皮马勃和伞菌中的卷边网褶菌。在美洲，卷边网褶菌接种到松树上并用于工业废物点的种植恢复。此外，风和动物是孢子散播的重要载体，认识并在适当的土地管理中运用这些知识，可以促进恢复项目的发展。在美国太平洋西北部圣海伦山，在种植丛枝菌根植物的过程中发现，随着植物在当地重新生长和建立起来，动物便在破碎的植被景观间进行孢子散播。这表明在自然生态系统中，真菌、植物、动物以及环境能够和谐共存。在自然分解过程中，许多细菌和真菌能够将有毒的化学物质分解成简单、有益的成分，我们称之为“生物补救法”。这一生物补救法被用于清理泄漏的油污。一些真菌依赖碳水化合物生存，并将它们分解成为简单且安全的物质。虽然参与生物补救的多为小型真菌，也有大型真菌具备此功能。比如糙皮侧耳菌能够分解原油中的碳水化合物，黄孢原毛平革菌能分解木馏油和其他油类，甚至还可用于清理地上的废弃爆炸物。有毒和富含金属污染物及其污染地的生物补救，同样可利用具备吸收和富集金属功能的真菌来完成。生物吸附是真菌吸附金属，然后将这些金属回收、安全处理或循环利用的过程。许多具有这种功能的真菌是子囊菌，不在本章讨论范围内。除此之外，蘑菇还能吸收放射性物质，是放射性污染的生物指示剂。在1986年乌克兰切尔诺贝利市的核反应灾难事件之后，乌克兰食用菌的污染严重超过安全标准，但后来污染水平随风向跨越大陆转向西部而有所下降。真菌能不断扩大其分布区，而前文中提到的各种干扰，为真菌在新生境里的建立提供了诸多可能性。因此，我们认为在人为干扰之后，真菌在恢复和维持景观生态过程中的作用巨大。植物的功能生态学是将某个物种的形态特征，例如比叶面积、荚果数、种子大小等，作为工具来衡量和解读种群结构的变化。将这种生态学研究手段直接运用到真菌群落上显然较为困难。因为真菌群落具有更多的生化功能特征而非形态特征。另外，在实验条件下培育的真菌其特征很难等同于野外条件下生长的。同时，大多数真菌还不可栽培。可用于真菌功能生态学的一些形态特征有：外生菌根菌的菌丝形态、菌丝丰富度、多孔菌功能性子囊层的表面面积、每厘米宿主根部的菌根感染点数。在分子水平上，功能基因可作为一个生态指标，但这些基因不一定在形态特征上表达出来，而且仅有少数功能基因得以识别。不过研究认为，漆酶基因在分解含有木质素落叶层的过程中极为重要，而且该基因的丰富度可能与特定腐木菌的存在关联。如果能给真菌的功能特征赋值的话，就能解读景观层面以及物种组成层面上群落结构的变化，并了解菌落结构与生态系统功能之间的联系。自从应用了分子生物学研究方法，菌类生态学研究取得了重大进展。但相应的菌类野外研究方法却有所欠缺。除了菌类分子指纹图谱这一发现本身所带来的惊喜之外，如果缺乏物种形态学和生态学方面的知识，此研究进展也几乎无用武之地。如果一个分子生物学家仅着迷于试管世界，而不了解他所研究对象的生活史，将是一件令人遗憾的事情。同样，真菌的自然史数据也可以支持并为生态学和谱系发生学研究提供多种机会。而生物信息学正是为此应运而生且迅速发展，为这类研究提供平台以获取相关数据。生态学研究一般不考虑系统进化，但可用它将生物进行功能群或营养群的归类，比如菌根、腐生、寄生等，尤其是在缺乏分类学数据的情况下。在针对群落生态学和菌根真菌的研究中发现，系统进化对研究识别生态学特征是个很好的起点，因此建议延伸到整个真菌群落中。对这一点进行了简明扼要的总结：“因此，了解和掌握自然史及系统进化知识可以帮助解读在环境研究中菌类的生态作用，哪怕是在这些菌类还未得到正式描述的情况下。”与任何一项研究领域所普遍存在的规律一样，发现的越多，随之而来的问题也就越多。菌类生态学的研究道路上充满许多机遇，这里列出一些重要的方面：重新关注菌类自然史的基本知识，不断收集汇编野外数据，尤其是持续多年的研究，以获取菌类群落结构生态变化的重要证据。继续菌类生物学的研究，更好地为理解分子识别提供基础。确定真菌的不同竞争策略及其与生活史之间的联系。突破抽样的限制，应用分子生物学技术，进行更为准确的真菌物种多样性评估。将已确立的生态位分化模式与功能基因研究手段联系起来，增进对菌类群落结构与生态系统功能的理解。确定在小尺度上导致真菌组合变化的原因，特别是东非米欧埔林地土壤湿度和有机质的影响。对景观尺度上真菌散播模式进行量化研究，并与生态学模式，如演替和生物地理学联系起来。探索与菌根菌相关的研究空白点，以更好地理解生态过程，包括：真菌的多样性；植物与真菌之间的物质交换过程和机制；林地和森林的物候变化对地下菌根的影响；长期干旱状况下外生菌根菌的生存策略；确定森林系统中复杂而隐秘的菌类在营养经济学中所扮演的角色；东非米欧埔林地景观层面上食菌动物对真菌群落结构和维护的重要性。理解火对真菌群落的影响，执行适当的可持续管理技术，保护生境。理解菌根动态对气候变化的响应。菌根菌适应变化的能力，宿主树木对气候变化的响应可能是保持生态系统高产的重要决定性因素，因此非常值得研究。

广袤荒茫的草原，灌木丛，雪地山林，高速摄影机下，我们可以看到，猎豹追捕正在四处逃窜的小鹿。《动物世界》是中国中央电视台的一档电视节目，内容为动物的相关知识和纪录观察，兼具科学普及和休闲性质，拥有稳定的收视群体。该栏目早期一直由赵忠祥长期担任播音员。《动物世界》主要是引进英国BBC所制作的有关生物生态的纪录片。BBC委派了“间谍小猴”、“间谍鳄鱼”、“间谍鳄鱼”、“间谍北极狼”等融于动物的生活，记录动物的行为、习惯、生活，了解可爱的他们。然而对于生态学家，不仅要收集有关生物数量和分布的生物信息，还需要进行分类，进行数据分析。科学研究领域，分拣照片，数据分析在科学研究中，生态学家经常通过部署相机陷阱来研究野生动物种群，这些摄像机陷阱是远程独立设备，由运动和红外传感器触发，为研究人员提供过往动物的图像。收集后，必须根据研究目标对这些图像进行分类，以生成有用的生态数据进行分析。然而对于繁多复杂图像分类，即使在公民科学家的帮助下，也可能需要数年才能对所有图像进行分类。最近明尼苏达大学Marco Willi等人的研究表明，机器学习技术可以显着提供帮助。缩短分类时间。研究人员利用来自非洲的采集图像的三个数据集 - 快照塞伦盖蒂，相机目录和大象探险 - 从快照威斯康星州一个数据集，并在北美采集到的图像。每个数据集的特征在9到55种之间，并且在拍摄各种物种的频率方面表现出显着差异。这些数据集也不同于诸如数据集大小，摄影机的位置，摄像头的配置，及物种的覆盖，其允许绘图更一般结论方面。研究人员使用机器学习技术，通过显示已经由人类分类的图像的计算机数据集，教授计算机如何对图像进行分类。例如，机器将被显示为已知是来自不同角度的斑马图像的全部和部分图像。然后计算机将开始识别动物的图案，边缘和部分，并学习如何将图像识别为斑马。研究人员还可以利用其中的一些技能，帮助计算机识别其他动物，如鹿或松鼠，图像更少。计算机还学会识别空图像，这些图像是没有动物的图像，其中摄像机通常由在风中吹动的植物引起。在某些情况下，这些空白图像约占所有相机陷印图像的80％。消除所有空图像可以大大加快分类过程。计算机在项目中识别空图像的准确率介于91.2％和98.0％之间，而识别特定物种的准确率介于88.7％和92.7％之间。虽然稀有物种的计算机分类准确度较低，但计算机也可以告诉研究人员对其预测的信心。删除低可信度预测可将计算机的准确度提高到公民科学家的水平。

说到环境问题，相比许多同学都会想到雾霾，沙尘暴等等，因为这些环境问题都是中国当心热议的问题。下面为大家带来的是生态学美国留学专业分支。生态学美国留学专业分支：生态学也有自己的分支，依照研究对象分为：个体生态学(autoecology) - 研究一个生物个体或一种生物多个个体与环境之间的关系；族群生态学 - 研究一种或亲缘关系较近的几种生物种群与环境之间的关系；群落生态学(synecology) - 研究生活在同一环境中的所有生物与环境之间的关系；而生态学在自然学科的基础之上又把其研究方法与领域扩展到社会科学之中：文化生态学 - 研究文化的集群和竞争的环境对于文化进程的影响与推动作用。美国生态学专业课程设置一般来说，在本科阶段，除了通识课程，生物专业的专业课主要有：植物学、动物学、生物化学、有机化学、无机化学、植物生理学、植物生理学、细胞生物学、分子生物学、遗传学、生态学、环境保护、基因工程、蛋白质与酶工程、发酵工程、细胞工程、现代生物学实验技术等等。如果选择的是师范院校的生物专业，可能还会增加教育学、心理学等科目。而研究生阶段，一般是选择其中的一个领域中的一个课题，比如选择了分子生物学，在研究生阶段除了在研一阶段学习与分子生物学相关的专业课之外，其余更多的时间则是研究分子生物学中的某一个课题的一个方面，领域比较狭窄。生物学又被喻为“理科中的小文科”，既有理科学科的特点：需要进行科学实验、具有科学思维、数学思想等；也有文科学科的特点：大量需要记忆的知识，琐碎零散。美国生态学专业排名1 哈佛大学 Harvard University2 麻省理工学院 Massachusetts Institute of Technology (MIT)3 斯坦福大学 Stanford University4 加州大学伯克利分校 University of California, Berkeley (UCB)5 加州理工学院 California Institute of Technology (Caltech)6 耶鲁大学 Yale University7 加州大学洛杉矶分校 University of California, Los Angeles (UCLA)8 加州大学圣地亚哥分校 University of California, San Diego (UCSD)9 加州大学旧金山分校 University of California, San Francisco10 康奈尔大学 Cornell University11 普林斯顿大学 Princeton University

仅仅基于扩增子序列数据分析就能够发Nature Microbiology，该杂志2016年1月创刊，微生物研究领域顶尖期刊之一，最新SCI影响因子达14.174，Nature出品必是精品。整合全球土壤的各个研究检测细菌群落中的宏观生态模式Detecting macroecological patterns in bacterial communities across independent studies of global soils作者：Kelly S. Ramirez1, Christopher G. Knight, et al.时间：2017.11期刊：Nature MicrobiologyIF：14.174DOI：10.1126/science.1262073一、摘 要高通量DNA测序技术的出现，为进一步揭示细菌生物多样性及其在全球范围内从人类健康到生态系统功能的作用提供了前所未有的机会。然而，尽管已有大量的测序研究，但是结合来自多个研究的数据来解决细菌多样性的宏观生态学问题仍具挑战，并且存在偏差。在此，使用机器学习方法（可以解释研究之间的差异和分类群之间复杂的相互作用），作者合并了30个独立的细菌数据集，涉及来自21个国家的1998个土壤样本。之前的meta分析工作主要集中在细菌多样性测量或主要分类群的丰度上，但本研究表明将不同的扩增子序列数据，基于分类学的水平进行整合，来评估细菌群落结构。结果发现，稀有物种对于塑造土壤群落比丰富种更重要，而且这些较为稀有的物种能比环境因素更好地预测群落结构。进而得出结论：来自多个独立研究的结合数据可用于探索细菌群落动态，找出在构建群落中具有重要作用的潜在“指示”类群，并提出过去曾被忽视的塑造细菌生物地理因素的假设。二、主 要 结 果1. 各个独立研究的分布地点2. 除了一些技术原因之外，还是有一些细菌的种类对于区分不同的群落组成和不同的研究具有重要作用的。3. 区分不同的群落，稀有物种更重要。4. 不同分类单位下重要的细菌类群5. 细菌物种在区分群落时的重要性跟其在样品中出现的次数有关您可能还喜欢：产品升级｜美格基因重磅推出微生物组+代谢组联合分析解决方案美格基因2020年上半年项目文章大盘点！

德国生物学家海克尔在1866年提出了生态学的概念，经过自然科学和人文科学的不断发展，生态学已经逐渐渗入到了其他学科之间，特别是在音乐美学的研究中实现了较为广泛的应用。从音乐美学的角度来看，音乐创作包括了一度创作、二度创作和三度创作。其中的一度创作指作曲家的创造，二度创作指表演者的再创作，三度创作指欣赏者的内心再创造，其中的一二度创作在整个音乐活动占据着十分重要的角色，如何在生态学的视域下加强对音乐美学的研究已经成为音乐研究领域当中的重要内容。现阶段，我国音乐界的工作者对于生态学在理论层面所进行的研究还不够多，对一二度创作的研究成果也要相对较少，为此，应进一步加大生态学视域下的音乐美学研究，特别是民族歌曲的一二度创作，从而促进我国音乐事业的健康发展。 　　一、生态学视域下对音乐美学研究的意义 　　（一）拓宽音乐美学研究论域 　　基于生态学视域下的音乐美学研究不仅可以拓宽音乐美学的相关研究论域，还可以从生态学的角度对音乐创作行为和成果进行观察和分析，从而使得音乐工作者对歌曲产生更加深入的理解。在我国音乐文化中具有着丰富的生态意识资源，利用当代生态文化观对歌曲进行分析，并将其上升到理论层面之上，将其纳入到生态学的研究视域当中，会使得人们对歌曲产生新的认识。例如，使用生态学的理论对我国民族原生态民间音乐和器乐作品等进行剖析，对于歌曲的内涵会实现更加深入的领悟。 　　（二）改变创作者主体思维模式 　　一些学者认为，生态学视域下的研究应该突破主体二分二元对立的固定认识论思维模式，并将人与自然之间的整体和谐关系作为原则，以此来对相关内容进行研究的一种哲学思想和价值观念，实际上是一种主客统一的有机整体观念。生态学视域下的音乐美学研究能够帮助推动音乐工作者生态文化观念的发展和健康生存价值观的确立。音乐工作者在日常的工作中能够坚持这种和谐的心境和崭新的思维方式，其在音乐创造和理论研究上都会取得较大程度的飞跃。 　　（三）丰富音乐教育理念和强化教育成效 　　基于生态学视域下的音乐美学研究的意义还体现在丰富音乐教学理念和强化教学成效之上。对于音乐教学而言，让学生对具有生态美的音乐作品进行欣赏和表演，能够进一步提高学生的生态审美观，；教师在教学中对音乐审美、立美予以高度的重视，能够使得学生立于生态学实践当中，对于学生树立生态文化观与价值观，成为具有生态人格美的新一代具有十分重要的现实意义。另外，基于生态学对音乐美学进行研究还能够扩展生态学的研究领域，提高了生态学研究的多元化。 　　二、一二度创作的概念及二者之间的关系 　　（一）一、二度创作的概念 　　在音乐美学领域当中，将音乐的创作活动主要分为了一度创作、二度创作和三度创作这三大部分，其中的一度创作指的是作曲家的创造，二度创作指的是表演者对歌曲的演绎，三度创作则是指欣赏者在内心层面之上对歌曲所进行的再创造。 　　对于一首声乐作品而言，词曲作者所完成的完成的谱面的艺术表现是“一度创作”的过程，而要把词曲作家的创作意图用声音和情感将其准确和传神地表现出来就要依靠表演者的“二度创作”。“二度创作”实际上指的是在把谱子上的标记和基本情绪唱对的基础之上，在演唱的过程当中还表现出了歌曲中所蕴含的深层内涵，显示了自己与他人具有差异性的艺术个性，使得歌曲因其演唱而增色的声乐表演活动。 　　通常情况下，如果将音乐作品的“一度创作”比作是盖房子，那么”二度创作“就是对盖好的房子所进行的装修，实际上演唱者对听众实现征服的重要手段，特别是对于民族声乐而言，其不但包括了演唱民族风格较强的歌曲、歌剧等作品，而且还包括了演唱艺术歌曲在内的各类新创作的声乐作品、戏曲、民歌等。 　　（二）一、二度创作之间的关系 　　对于声乐作品的演绎来说，表演者一方面要完成乐谱谱面的视唱，另一方面还需要将将声乐作品中所蕴含的思想情感和内在含义准确且有效的传递给听众，在揭示歌曲所具有的深层内涵的同时融入自己的艺术个性，使得听众不仅能够感知到声乐作品中的思想内容，而且还能够从中获得艺术上的满足。对于声乐作品的一度创作和二度创作而言，二者之间的关系主要体现在以下几方面当中： 　　其一，二度创作应该充分的忠于一度创作中的基本内容和思想，不能与之实现相分离，也不能对声乐作品的内容和基调进行随意的歪曲，与作者的创作初衷相背离。一度创作是二度创作的基础，其目的是为了加强一度创作的感染力，而不是削弱或改变其原有的主题。 　　其二，在进行二度创作的时候，应该对一度创作的时代背景和地域、民族风格等实现充分的尊重，不论演唱者的演唱有何特色，都不能超出声乐作品的民族、地域和时代风格的范畴。 　　其三，二度创作需要在表演者自身技术能力的许可范围之内，要想将歌曲演绎的淋漓尽致，就需要进行与演唱者自身技术能力和创作意图相匹配的二度创作，否则将会起到适得其反的效果。

原标题：研究借鉴西方生态哲学（学苑论衡）生态哲学有狭义和广义之分。狭义生态哲学主要研究人与自然的关系；广义生态哲学既研究人与自然的关系，又研究与环境保护有关的各种哲学问题。在当代西方，生态哲学关注的核心问题是如何理解、定位和调整人与自然的关系。当代西方生态哲学的产生与发展当代西方生态哲学可分为创建和发展两个时期。上世纪60至90年代为西方生态哲学创建期，一批具有重要价值的标志性文献就是在这一时期问世的。比如，美国学者怀特在其《我们的生态危机的历史根源》一文中指出，人类中心主义传统是现代西方生态危机的罪魁祸首，揭开了西方生态哲学对人类中心主义反思和批判的序幕。生态哲学的建制化也完成于这一时期。上世纪70年代，许多西方国家大学相继开设生态哲学课程，开始培养生态哲学专业研究生，一大批以生态哲学为主题的学术期刊相继问世，如《环境伦理学》《伦理学和动物》等。在这个时期，西方生态哲学研究主要围绕生态危机的深层根源、自然存在物的内在价值、人对自然的道德义务等展开。进入新世纪，西方生态哲学研究步入全面发展期。这主要表现为，生态哲学教学和研究在西方大学普遍得到加强，相关研究机构陆续设立，以生态哲学为主题的学术会议逐年增多，对生态哲学各类主题的研究全方位展开。这一时期，西方生态哲学研究重点围绕三大主题展开：一是生态本体论，从环境主义角度重新审视和阐释人与自然关系的本质，重建与现代文明相适应的生态自然观与生态自我观。二是生态认识论，致力于打破近代以来以人与自然二分为基础的二元论，重新寻找和建构用于理解和定位人与自然关系的哲学架构，重新发掘近现代重要哲学流派如现象学、实用主义、过程哲学的生态哲学意蕴。三是生态价值论，主要从环境伦理学、环境美学、生态政治哲学等维度探讨与环境保护有关的伦理、审美和政治等问题。此外，对不同文明的传统环境哲学思想资源进行挖掘、整理和比较，也是这一时期的重要研究主题。当代西方生态哲学研究的主要方向根据其思想逻辑和价值取向，当代西方生态哲学可以分为深层生态学、社会生态学、生态女性主义三大理论分支。当代西方生态哲学研究的主要方向集中在以下两个方面。寻求实现人与自然和解的精神依据。当代西方生态哲学重视世界观、思维模式、价值观等精神因素在缓解生态危机方面的重要作用。在形而上层面，深层生态学与生态女性主义都强调一种“关系本体论”，即将人和其他生物均视为生命之网的网结和创造性活动的组成部分，认为所有事物都是相互关联的。社会生态学则主张“辩证的自然主义”，既强调生态自然与社会之间的连续性，认为社会与自然是“连续体”；又强调二者的区别，认为人与自然是“有差异的统一体”。在伦理层面，深层生态学和生态女性主义承认生态共同体中非人类成员的价值和权利，强调人对自然负有直接伦理义务，倡导一种人与自然相协调的新生活方式。社会生态学则倡导一种“辩证的整体主义”，认为个人在社会共同体和生态共同体中都承担相应义务，对生态共同体的义务与人们自我实现并不矛盾。关注生态价值观和社会制度的内在联系、互动机制。深层生态学强调现代消费主义与自由放任的市场机制对生态环境的破坏作用，反对把环境价值转化为经济价值，倡导在生态上可持续的绿色经济。社会生态学和生态女性主义认为人对自然的压迫源于社会内部的压迫，只有消除现实社会中的压迫，生态危机才能从根本上得到解决；强调重建更加平等公正的政治经济制度是人类摆脱生态危机的重要出路。对我国生态哲学研究的启示当代西方生态哲学也存在一些突出局限，例如没有深入探讨现行国际制度与生态危机之间的内在联系，对全球资本主义、狭隘民族主义的批判不够彻底，对发展中国家的环境人权未给予足够重视等。尽管如此，研究借鉴西方生态哲学思想，对于推进生态哲学中国化、建设美丽中国仍具有一定启示意义。注重生态世界观研究。中国生态哲学研究应从形而上的维度为人们提供一套认识、理解人与自然关系的概念架构和观念系统。这套概念架构和观念系统应注重生态世界观研究，既能克服近代西方机械自然观的局限，又能较好容纳和支撑生态文明建设所呼唤的生态自然观。就这一点而言，与对生态价值观的研究相比，中国生态哲学对生态本体论、生态认识论的研究亟须加强。充分挖掘和弘扬中华传统生态智慧。习近平同志指出，中华民族具有5000多年连绵不断的文明历史，创造了博大精深的中华文化，为人类文明进步作出了不可磨灭的贡献。中国传统的“天人合一”等观念，就属于这类重要贡献。中国生态哲学研究应在反思和借鉴西方生态哲学基础上，创造性阐释和运用我国传统生态智慧，用经过现代生态哲学洗礼的“天人合一”等智慧突破西方生态哲学局限，引领21世纪生态哲学研究。立足生态文明建设推进生态哲学中国化。党的十九大报告强调人与自然是生命共同体，人类必须尊重自然、顺应自然、保护自然；部署加快生态文明体制改革，建设美丽中国。中国生态哲学研究应系统探索人与自然是生命共同体、尊重自然、人与自然和谐共生等理念的深层意涵，扎根建设美丽中国实践，为我国生态文明建设提供学术理论支撑。同时，应牢固树立人类命运共同体理念，积极探索与全球生态文明建设相适应的体制机制，克服西方生态哲学研究盲点，为全球生态文明建设提供思想资源。（作者为广西大学马克思主义学院教授、中国伦理学会环境伦理专业委员会常务副主任）