《自然》.pdf
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1、10 科学中国人 2023年9月科技名刊精选为飞机播种设计的自动覆土播种器自然封面:能自行钻地的播种器。自然杂志第7948期封面文章报道了使用薄木片制作的一种可生物降解的播种器,这个播种器有3个卷曲的尾巴,可在受潮时展开。在农业和重新造林中使用无人机或飞机播撒植物种子能快速覆盖大面积区域,以及难以进入的区域。但是飞机播种的发芽率相对较低,因为这些种子没有覆土,很容易被风吹走或被吃掉。这个人造播种器经过两个触发周期后,在平地上有80%的成功率能让种子埋入地下,而另一种牻牛儿苗属种子在这一地形的成功率几乎为零。文章指出,他们的播种器还能用于播撒肥料、菌类甚至传感器。韦伯望远镜数据揭示了神秘的新世界
2、自然封面:美国航天局的韦伯空间望远镜发射升空。自然杂志第7949期封面文章报道了依托韦伯望远镜开展深空研究的最新成果。成果一共有5篇论文,经过分析韦伯望远镜的数据,展示了这个望远镜在揭示系外行星新细节方面的强大能力。研究团队利用韦伯望远镜上不同仪器,如近红外相机、近红外光谱仪、近红外成像仪和无缝光谱仪,仔细研究了命名为“WASP-39b”的系外行星大气,分别报道了水、二氧化碳、一氧化碳、钠和钾的特征,确定了云的性质,并找到了二氧化硫存在的证据。非洲旱区树木个体的次大陆规模碳储量研究自然封面:新发现物种的活体艺术想象图(包括主龙类动物)。自然杂志第7950期封面文章报道了撒哈拉以南非洲近10亿棵
3、树木的目录。旱区生态系统中的树木在碳循环中起到重要作用,但缺少关于其数量和分布的广泛数据。研究团队使用机器学习扫描了高分辨率卫星图像,覆盖近1000万平方千米的区域,制作了每棵树的树干量、枝叶量、根量和碳储量的免费数据库。根据年降雨量,他们将旱区分为4个区域,发现在最干旱的地区树木个体能够存储51千克的碳,在降雨最多的地区则上升至98千克。21世纪近海浮游植物水华加剧扩大自然封面:2017年发生在阿拉斯加沿海的一次藻类水华。自然杂志第7951期封面文章报道了科学家绘制的近海水域水华分布和趋势的综合地图。浮游植物水华是指微小藻类在水系统表层的聚集。虽然能为其他生物提供食物和营养,但它们也会导致严
4、重的环境问题。研究团队分析了美国国家航空航天局在2003年至2020年拍摄的76万张卫星图像,发现在153个沿海的国家中,126个国家的近海有水华。研究发现,2003年至2020年,受水华影响的水域面积扩大了13.6%,而且这一水华频率的增加与海洋环流变化和海平面温度上升有关。(本页期刊封面图来自自然官网)自然2023年9月 科学中国人 11一种可调节的反射器科学封面:远洋甲壳类动物幼虫中闪闪发光的“眼睛”。科学杂志第6633期封面文章报道了远洋甲壳类动物幼虫的眼睛色素里发现了由一种光子玻璃纳米球组成的光学反射器,通过调整纳米球的大小和顺序,实现从深蓝色到黄色的反射率,保持视觉灵敏度的同时将自
5、身隐藏在不同的栖息地中。通过控制颗粒的大小和顺序,生物体将它们的眼睛反光与它们原生栖息地的水色相匹配,这使得它们不太容易被捕食者发现。新发现提出一种在空间有限的组织中产生显著的、可调的颜色和光操纵的机制,这种反射镜的构造也为工程光学材料提供了灵感。实验室里的小行星科学封面:日本“隼鸟2号”宇宙飞船从小行星“龙宫”表面采集样本。科学杂志第6634期封面文章报道了“龙宫”陨石样本的实验室分析结果,包括元素丰度、同位素比率、矿物学、有机分子等5项研究。小行星是太阳系形成过程中遗留下来的物质,所以它们的样本可以提供早期发生过程的信息。“隼鸟2号”小行星探测器是日本宇宙航空研究开发机构发射的“隼鸟”的后
6、继探测器。“隼鸟2号”从附近的小行星“龙宫”上收集了大约5克的物质,并将其带回了地球。科学家们对样品的实验室分析已经确定了小行星的组成、形成过程和演化历史。葡萄进化史中的双驯化和性状起源科学封面:葡萄的驯化历史和性状起源。科学杂志第6635期封面文章报道了全球3525种栽培和野生葡萄品种的遗传变异研究。在更新世,由于生存环境的持续破坏,恶劣的气候促使野生葡萄生态型的分离;大约在11 000年前,人类在西亚和高加索地区驯化野生葡萄并产生了鲜食和酿酒葡萄。随着早期农民分散到欧洲,西亚的驯化品种与古老的西方野生生态型相融合,在新石器时代晚期沿着人类迁徙的轨迹演化为麝香葡萄和独特的西方酿酒葡萄祖先。文
7、章通过驯化性状的分析也提出了对浆果适口性、雌雄同体性、麝香味和浆果颜色选择的新见解。蜜蜂也具备“言传身教”的能力科学封面:学跳舞的蜜蜂。科学杂志第6636期封面文章报道了蜜蜂舞蹈的社会信号学习。研究表明,蜜蜂用舞蹈语言实现复杂精准的信息交流。幼蜂跟随有经验的“舞者”并向其学习,它们表演的舞蹈就能更好、更准确地交流位置信息;相反,幼蜂没有跟随有经验的“舞者”学习,它们表演的舞蹈就差、不能准确地交流位置信息。但随着经验的积累,这些蜜蜂对方向的交流能力会得到改善,但它们对距离的交流不会变好。蜜蜂舞蹈就像人类、鸟类等脊椎动物的语言交流,新手向有经验的个体学习,比它们自己独自摸索能更好地获得技能。(本页
8、期刊封面图来自科学官网)科学12 科学中国人 2023年9月科技名刊精选气候变化实现碳中和对增强和稳定太阳能及风能协同效益的研究中国气象科学研究院大气成分与环境气象研究所(碳中和监测与评估中心)王志立、雷亚栋等与国内外科学家合作,从全球视角综合评估了深度脱碳的碳中和情景约束下,未来气候变化对太阳能和风能潜力及其时间波动性的影响。相关成果发表于自然气候变化(Nature Climate Change)。文章揭示全球碳中和驱动的人为排放减少将给一些地区(尤其是亚洲)带来更强且更稳定的太阳能和风能的协同效益,反过来又将加速传统能源向清洁能源的转型,从而形成一个有利的人类-自然反馈循环。成果可为开展碳
9、中和约束下气候变化对全球太阳能和风能潜力的影响评估及未来跨区域和跨来源的可再生能源有效规划提供科学依据。相对历史时期不同地区太阳能和风能不同时间尺度变率的相对变化(图片来源于中国气象科学研究院网站)气候变暖可能导致欧亚大陆寒温带落叶松林的生长下降北京师范大学江源、杜恩在、董满宇、崔雪峰等与国内外合作者创建了一种基于温度等级的温度时间序列构建方法,解决了落叶针叶树种在超短生长季条件下,生长-气候关系易受年内温度波动干扰的难题,显著提高了树木生长-气候关系探测的敏感性和稳定性。相关成果发表于自然通讯(Nature Communications)。研究团队探测到落叶松分布区范围内广泛的生长-温度响应
10、信号,使生长-温度响应关系的显著率从原来的约70%提高到现在的约95%,更新了对北温带明亮针叶林树木径向生长与气候关系的相关认识。落叶松树木生长对温度的负响应具有明显的生物地理格局,其出现概率随纬度和海拔的升高而降低。多种物理过程方案对我国西藏自治区气温和降水的预报性能评估中国科学院青藏高原研究所刘莲、马耀明等人利用自主构建的“青藏高原多圈层地气相互作用立体综合观测研究平台数据库”,从地气相互作用角度对不同物理过程的预报能力进行了释义。相关成果发表于大气研究(Atmospheric Research)。西藏自治区平均海拔4000米以上,是青藏高原的主体部分。西藏自治区的地形条件十分复杂,数值预
11、报模式中各物理过程对相关地区气温和降水预报的敏感性及机理解释仍不确定,给当地业务部门准确预报天气带来了巨大挑战。研究揭示了不同物理过程方案在西藏天气预报中的敏感性,探讨了不同方案的影响机制,为业务数值预报模式改进提供了理论参考。海洋碳-14有机地球化学研究中国海洋大学包锐教授团队利用碳-14加速器质谱测定深海有机碳年龄,认为陆源老化有机碳降解矿化等过程影响了深海有孔虫碳-14年龄特征。相关成果发表于自然通讯(Nature Communications)。末次冰消期以来,海洋通风变化在深海碳封存和释放方面起着关键作用,影响着百年至千年时间尺度上的气候演变。研究团队通过对北大西洋高纬深海沉积物中有
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