植物气候箱

原文以Biology Researchers Studying Climate Change' s Effect on Plants and Soil Microbes in Antarctica为标题发表于2019年1月22日的https://today.ttu.edu/上原文作者：Glenys Young翻译：毅 德克萨斯理工大学（Texas Tech University）在南极的学术研究历史非常悠久。早在20世纪60年代，由Alton Wade领导的地质研究组就在南极考察。当时他们试图回答：数百万年前，世界是什么样子的？ 然而，最近关于南极的研究并不着眼于我们这个星球的历史，这是它的未来。 德克萨斯理工大学生物科学系助理教授Natasja van Gestel正在研究气候变化如何影响那里的植物和微生物活动。 ? 确实，目前南极只有不到1％的土地是无冰的，但是，这个数字正在增长。van Gestel博士正在研究的区域在1960年前后还被冰川所覆盖，但是现在，冰川已经消退了大约500m。随着冰川退缩，植物开始在这一地区生长。?图1 van Gestel博士在这里安装了美国METER公司制造的EM50数据采集器和气象土壤测量传感器图2 美国METER制造的6通道数据采集器ZL6和一体式集成气象站ATMOS41首次安装在南极 “我们有一个很好的时间序列，来研究植被覆盖与距离冰川远近的关系。”van Gestel说。“自1950年以来，南极洲的244个冰川中有近90％已经退缩，并且这一过程仍在持续。因此，时间顺序信息可以帮助我们预测其他区域（冰川未消退区）会如何应对气候变暖。” 图3 冰川消退进程记录（1963～2018） 与研究生Kelly McMillen一起，van Gestel正在研究冰川消退区的整个环境梯度：从裸地到完全被植被覆盖的区域。 “我们发现了大约有100种苔藓以及两种维管束植物，南极发草和珍珠草（Antarctic hairgrass and Pearlwort）。”van Gestel说，“生产力最高的区域位于利奇菲尔德岛（Litchfield Island），这是一个需要特殊许可才能进入的保护区。生产力最低的区域距离冰川的边缘只有几米。虽然那里没有可见的植物，但土壤中的微生物是可以进行光合作用的。这些微生物是碳通量的重要贡献者。” 图4 生产力最高的利奇菲尔德岛（Litchfield Island）所在位置图5 冰川消退后岩石上开始着生地衣和苔藓? 碳通量测量是van Gestel博士研究的重要组成部分。这有助于了解植物生产力梯度格局以及植物和微生物对气候变暖的响应。 图6 van Gestel博士使用美国LI-COR公司制造的LI-6800测量地表碳通量（1） “我们预计碳通量会随着植被覆盖度的增大而增加。”van Gestel说，“而且，微生物的数量也会增多。随着植被覆盖度的增大，它们的代谢活动会更高。同时，我们预期微生物的群落组成也会发生改变。” “相当多的微生物目前并不活跃，它们可能从其他地方被风吹来，处于休眠状态。但是一旦时机成熟，它们就会打破休眠。”图7 van Gestel博士使用美国LI-COR公司制造的LI-6800测量地表碳通量（2） 与此同时，van Gestel博士还开展了野外增温实验。这一实验用于确认微生物响应发生的速度。北亚利桑那大学的博士Alicia Purcell将使用一种称为定量稳定同位素探测（qSIP）的技术，这是由van Gestel的合作者——北亚利桑那大学Bruce Hungate发明的一种新方法。这种方法可以确定哪些微生物正在积极生长，以及生长的速度。 van Gestel和McMillen使用可以在阳光下捕获热量的敞口加热室（Open-Top Warming Chambers），加热小面积的土壤和植被。这种方法的优势是，除温度以外的其他变量可基本保持和自然环境一致。 图8 敞口加热室（Open-Top Warming Chambers）制作与效果评估 Van Gestel的研究团队沿生产力梯度，选取了四个研究站点，在每个站点上采集完整的土壤苔藓样本土核四个，然后向样本土核中添加水并放置在敞口加热室内。两个样品土核添加纯水，另外两个样品土核添加氧18重水。 图9 野外安置的敞口加热室（Open-Top Warming Chambers） “微生物活跃后将会吸收水，”van Gestel说，“那些重氧将被整合到他们的DNA中，从而使他们的DNA变得更重。我们可以根据DNA的重量变化来计算其生长速度。” 最终，这些研究将能回答：气候变化如何影响南极洲的植物和微生物？这些改变又如何影响该地区生态系统的碳平衡。 “温暖的条件可能会使某些微生物受益，但不会使所有微生物受益。对植物来说也是如此。”van Gestel说。“我们预期微生物群落会发生改变。由于植物生长非常缓慢，因此短时间内较难确定植物群落的变化规律。为此，我们需要对植被覆盖进行长期定位监测。” “相对于对照地块，温暖地块的碳通量会更大。生态系统光合作用和呼吸速率都会有所增加，但哪一个组分增加的更多呢？因为这最终决定了整个系统的净碳通量对气候变暖的反馈。” ? “由于南极生态系统比地球上的其他生态系统更简单”，van Gestel说，“在这里的发现可以为生态系统的碳储存提供更多机制信息，进而对气候模型完善做出贡献。” “例如，微生物碳利用效率的温度敏感性如何？微生物利用一部分碳构建生命体，其余部分则通过呼吸作用消耗掉。那问题来了，温度变暖会使微生物更加浪费碳吗？微生物碳利用效率是气候模型中的一个重要参数。如果微生物的碳利用效率下降，那么更强的呼吸损失会导致更多的碳从土壤迁移到大气中，从而进一步加剧全球变暖。”

台风“海马”过境广东河源 意外送来4000年乌木。10月25日河源市和平县彭寨镇土厘村村民在浰江河段意外发掘一棵年约4000年的乌木。这棵乌木轰动了整个土厘村，发现当晚，这棵千年乌木已被当地村民打捞上岸并在该村得到妥善保管和收藏。 原来，发现乌木前两天，台风“海马”过后当地一直暴雨不断，致使浰江河段一度河水暴涨。前日傍晚，当地一位村民路过彭寨镇土厘村浰江中游的鱼潭江河段时，意外发现了河床中漂浮着一棵乌黑的树木，怀疑是古木，遂第一时间向新闻媒体爆料，并提供了一张古木在河床的现场照片。随后媒体联系河源市博物馆馆长杜衍礼核实，杜衍礼初步确认该树木为千年以上的乌木。 初步认定这棵在江中发掘的乌木系千年阴沉木，年约4000年，乌木种类系当地常见的“麻柳树”。杜衍礼称，乌木又叫阴沉木、碳化木，有“东方神木”和“植物木乃伊”之称。杜衍礼称，这棵千年乌木的出土发掘，对于和平县境内的浰江河床变化以及地方古环境的变迁，具有一定的考古科研价值。 这只是一棵“死去”的植物，为什么却引来了新闻媒体、博物馆馆长的关注？ 现今乌木在应用上可以制作家具、配饰等。乌木以碳化度定价、以是否返阳定价（晾干稳定）、以颜色定价（黑色普通、金丝楠少见）、以可利用的价值定价等等。 在古代阴沉木格外珍贵，其中原因之一是古代大型的基础建设较少，河流水量也充沛（不像当前这么多干旱）更缺乏大型的挖掘和吊装设备、挖沙船等，因此能发现和运回的阴沉木比较少，此为第一珍贵；其次阴沉木形成的特点也注定它在以往很难发现大型成材，且当它离开形成的环境后，温湿度等都环境变化比较大，保管不善也容易会出现开裂等状况，影响利用率，因此也显珍贵；最后就是传统文化中认为其在地底下埋藏千年而不腐，认为它已具有灵性，能辟邪纳福等等，就更显珍贵了。但同时，在风水先生眼中，真正的阴沉木也吸收至阴至寒之气。 最重要的是，由于乌木为不可再生资源，开发量越来越少，一些天然造型的乌木艺术品有一定的收藏价值。当今著名的考古学家魏学峰、社会学家陈历谋等对乌木的考古、艺术和社会的价值推崇备至，并将春列为“第一藏品”。 它的“尸体”为什么能够为当地河床的变化、地域古环境的变迁带来科研价值？因为乌木由地震、洪水、泥石流将地上植物生物等全部埋入古河床等低洼处，埋入淤泥中的部分树木，在缺氧、高压状态下，细菌等微生物的作用下，经长达成千上万年炭化过程形成乌木。 因此，科学研究中通过14C测定古树死亡年代，再用年轮计算其树龄，获得其生长年代；采用树轮的碳、氧同位素特征反映树木生长时古气候及古环境变化，利用树轮纤维素的碳、氧同位素特征来复原古代气候及环境为地球化学家提供重要依据；从古树洞的泥土中取样筛取（或浮选）其微体古生物进行种属鉴定，利用其生态属性，复原其生存环境；采集粘附于树孔洞中的软体动物外壳，进行鉴定和生态环境分析，研究地理环境变迁等。 对于它那些“还活着”的伙伴，我们又能做些什么？事件中的乌木由于台风、地震等灾害的侵袭，遭到严重的破坏，被村民们发现。那么，像这样的被摧毁，没被人关注到的树木又有多少呢？因此，为了避免这样的情况发生，对于古木的日常管理与养护工作必不可少，时刻了解树木的生长状况，研究树木根系的生长与周边土壤间的环境关系，通过科学手段，了解当地地址古环境变化，为灾害的发生预防做出贡献。 树木的寿命远比人类要长久，几百年、几千年甚至是上万年不等，它们扎根于地下，根系的在历史长河中不断的吸收释放一些物质，这些物质通过时间的积累与转化，形成了历史的印记，见证了环境的变迁，为人类研究历史古文化、古环境提供了良好的素材。因此，我们对古树等珍贵树种应当采取积极的保护，协同博物馆、政府等工作部门做好保护珍贵树种的工作，同时为科学研究保留更多的优质材料。

亚洲动植物基因组学大会 PAG ASIA 2024于6月5-7日在深圳成功举办。数百位中国、日本、韩国等亚洲基因组学研究的专家学者参加了本次大会，围绕最前沿的研究课题进行了深入探讨。 表型组学与基因组学互为表里，一方面表型组分析能够验证基因的实际功能及其与环境的关系，两者结合才能完整解释特定基因的作用以及如何发挥作用；另一方面，通过表型组筛选出优良品种，则可能发掘出发挥作用的关键基因。北京易科泰生态技术公司作为大会唯一动植物表型组学仪器与技术方案供应商参加了本次会议。易科泰表型组学研究技术在植物光合、抗逆、发育、次生代谢；大小鼠、家禽家畜、昆虫、水生动物以及人体能量代谢等研究方向上均可提供专业的技术方案，在本次会议期间，受到了参会专家的极大关注。 除草剂表型组学鉴定技术方案： 植物病理组学技术方案： 植物气候变化响应表型组学技术方案： 家禽能量代谢技术方案： 易科泰生态技术公司提供动植物表型组学研究检测全面解决方案：w 高通量、非接触、非损伤、数字化、可视化w FluorCam叶绿素荧光成像与PlantScreen高通量植物表型成像分析平台w PhenoTron系列植物表型成像分析平台，自动传送版、XYZ三维自动扫描成像版，或其它定制系统w FluorTron多功能高光谱成像分析系统、FluorTron光合表型成像分析系统w PhenoTron一体式智能LED培养与表型在线检测复式平台，适于组织培养、种子萌发及种苗表型分析、光生物学研究，为植物提供最佳光配方w PhenoTron-SR，From shoots to roots，植物根系与种苗（土壤以上部分）高通量表型成像分析w PhenoPlot作物表型成像分析平台，基于易科泰近地遥感技术，轻便型或大型双轨平台，适于大田或温室作物原位表型成像分析w RhizoTron植物根系多功能高光谱成像分析系统w 大田机器人表型成像分析系统 w 便携式多功能能量代谢测量技术w 大鼠、小鼠等实验动物能量代谢测量技术w 灵长类能量代谢测量技术w 畜禽能量代谢测量技术方案w 果蝇能量代谢测量技术w 斑马鱼能量代谢测量技术w 人体能量代谢测量技术w 动物活动与生理指标（体温、心率等）监测技术