On Periodic Oscillation and Its Period of a Circadian Rhythm Model

We theoretically study periodic oscillation and its period of a circadian rhythm model of Neurospora and provide the conditions for the existence of such a periodic oscillation by the theory of competitive dynamical systems.To present the exact expression of the unique equilibrium in terms of parameters of system,we divide them into eleven classes for the Hill coefficient n=1 or n=2,among seven classes of which nontrivial periodic oscillations exist.Numerical simulations are made among the seven classes and the models with the Hill coefficient n=3 or n=4 to reveal the influence of parameter variation on periodic oscillations and their periods.The results show that their periods of the periodic oscillations are approximately 21.5 h,which coincides with the known experiment result observed in constant darkness.

亚热带森林小麂的空间分布及活动节律的区域性差异

小麂(Muntiacus reevesi)是偶蹄目鹿科麂属动物,在我国种群数量丰富,分布广泛,但关于小麂在不同区域的空间分布及活动节律的差异性研究相对较少。为掌握小麂的活动节律及其影响因素,2018年3月至2019年2月利用红外相机技术对江西省桃红岭梅花鹿国家级自然保护区、九岭山国家级自然保护区和齐云山国家级自然保护区的小麂进行了监测,每个保护区的红外相机数量均为60台,相机工作日分别为9692、9659、14582 d,小麂的独立有效照片数分别为603、665、1032张,并运用单季节占域模型估算了各地区小麂的占域率和探测率,分析了海拔、坡度、植被覆盖度以及距水源地距离等环境变量对小麂活动规律以及分布范围的影响。结果表明,桃红岭保护区和九岭山保护区的小麂偏好于海拔较低、坡度较小、植被指数较低、距水源地距离较近的区域;齐云山保护区的小麂偏好于海拔较高、坡度较大、植被指数较高、距水源地距离较近的区域。小麂为明显的晨昏性动物,日活动高峰出现在06:00—08:00和17:00—19:00。其日活动节律在齐云山存在显著季节差异,桃红岭保护区和九岭山保护区则无显著季节差异,各保护区之间的年活动节律不存在显著差异。该研究结果有助于进一步了解小麂的活动节律模式及其季节性变化,进一步了解小麂在自然状态下的生态习性,为这一物种的保护和管理提供数据支撑。

唐家河国家级自然保护区同域分布六种偶蹄类动物的活动节律与空间利用

了解群落中具有相似生态位的同域分布物种的时空分布是群落生态学研究的主要内容之一。本研究于2021年1—12月在四川唐家河国家级自然保护区境内应用红外相机技术进行大中型哺乳动物的监测,共布设红外相机82台,总相机工作日为18710 d。采用核密度估计法(Kernel density estimation)和占域模型(Occupancy model)分析冷季和暖季该保护区内6种偶蹄类的时空分布。研究结果表明:(1)毛冠鹿(Elaphodus cephalophus)和小麂(Muntiacus reevesi)在冷季和暖季的日活动节律高度重叠(△≥0.80),中华扭角羚(Budorcas tibetana)、中华斑羚(Naemorhedus griseus)、中华鬣羚(Capricornis milneedwardsii)和野猪(Sus scrofa)为中度重叠(△值为0.50~0.80);(2)毛冠鹿、小麂、中华扭角羚、中华斑羚和野猪的日活动模式均为双峰型,且都具有晨昏习性,中华鬣羚偏夜行性,日活动模式为多峰型;(3)在冷季,中华扭角羚的占域率最高(0.70),在暖季,中华斑羚的占域率最高(0.96),中华鬣羚在冷季和暖季的占域率均最低,分别是0.18和0.19;(4)海拔、坡度、坡向、距水源地距离及距道路距离是影响这6种偶蹄类空间分布的重要因子。研究显示,唐家河国家级自然保护区内6种偶蹄类动物的活动节律与空间利用在冷季和暖季具有一定的差异性。本研究结果初步揭示了不同季节偶蹄类动物的时空分布特征及影响因素,为今后该区域制定针对性的保护管理措施提供科学依据。

面部三维生理特征点在睡眠剥夺中的疲劳检测

睡眠不足、生理节律紊乱是导致交通运输岗位人员疲劳的重要因素,随着值勤“刷脸”技术的兴起,及时识别岗位人员疲劳状态是安全风险防范关口前移的必要举措。为深入探索面部疲劳的三维变化,通过30 h睡眠剥夺实验,基于主成分分析(PCA)法融合面部双侧曲率特征,提出皱纹严重程度指数(WSI),结合主观疲劳评估、精神运动警觉度测试和客观心率(HR)监测方法,综合判断受试者的面部疲劳程度。结果表明:在睡眠剥夺条件下,WSI变化和疲劳的波动特征明显,整体呈逐渐升高趋势;30 h实验数据显示,WSI变化和主观疲劳指数、反应时的波动趋势有较强相关性(P<0.01)和HR的波动趋势有一定的关联性(P<0.05)。基于WSI指数将疲劳划分为4个等级,从三维生理特征的角度验证面部疲劳静态检测的可行性,研究结果为疲劳快速检测技术提供了新思路。

电磁感应驱动下闭环呼吸控制系统中的混合节律及其动力学分析

Pre-Botzinger复合体是哺乳类动物呼吸节律起源的关键部位.外周化学感受器可通过监测血液中氧气和二氧化碳浓度的变化,显著影响呼吸节律.本文基于pre-Botzinger复合体神经元,同时考虑运动池、肺容积、肺氧、血氧以及化学感受器等因素,建立了电磁感应驱动的闭环呼吸控制模型.研究发现,在不同电磁感应驱动下,系统的缺氧反应受到磁流反馈系数的控制.通过分岔分析和数值模拟,揭示了磁流反馈系数对呼吸节律的恢复能力具有显著影响,并阐明了产生不同缺氧反应的动力学机制.此外,研究发现在电磁感应驱动下,闭环系统中混合簇放电节律能够自动恢复的条件为缺氧扰动前后的分岔结构完全相同;而当缺氧扰动前后的分岔结构不同,系统中混合簇放电节律则不能自动恢复.对于较轻电磁感应驱动下不能自动恢复的情形,适当增大磁流反馈系数能使系统自动恢复,这与Hopf分岔、极限环的鞍结分岔密切相关.本研究有助于理解呼吸中枢与外周化学感受反馈的相互作用对呼吸节律的影响以及外部感应对缺氧反应的控制作用.

基于潮汐理论模型的护理干预联合垂直律动训练对输尿管结石钬激光碎石术患者的作用

目的分析输尿管结石钬激光碎石患者在围术期开展基于潮汐理论模型的护理干预联合垂直律动训练的临床效果,探讨基于潮汐理论模型的护理干预联合垂直律动训练对碎石术患者尿动力学指标的影响。方法选取2020年1月—2023年1月徐州市中心医院泌尿外科收治的80例输尿管结石患者为研究对象,按组间基本资料具有可比性的原则分成对照组和观察组,各40例。对照组实施常规围术期护理,观察组实施基于潮汐理论模型护理干预联合垂直律动训练。比较两组患者的情绪状态、尿动力学指标、并发症、自护能力等。结果护理干预前两组患者抑郁自评量表(SDS)评分、焦虑自评量表评分(SAS)比较差异无统计学意义(P>0.05),护理干预后观察组患者SDS评分、SAS评分均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。护理干预前两组患者最大尿流率、残余尿量比较差异无统计学意义(P>0.05),护理干预后观察组患者最大尿流率高于对照组,而残余尿量低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组患者并发症发生率低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。护理干预前两组患者的自我护理能力测定量表(ESCA)评分比较差异无统计学意义(P>0.05),护理干预后观察组患者的ESCA评分高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论基于潮汐理论模型的护理干预联合垂直律动训练可有效调节输尿管结石钬激光碎石患者的情绪状态,提高自我护理能力,从而有利于改善其尿动力学指标,降低术后并发症风险。

基于合金和温度模型的自动精炼技术

LF精炼是钢水处理过程的重要工序,唐山中厚板公司精炼部分环节由操作工人工完成,操作工凭借经验控制精炼生产,容易产生较大的人为误差,既增加工作量,又影响质量稳定性。为消除人为误差,提高钢水质量稳定性,同时满足生产节奏的需求,对LF精炼冶炼流程进行了研究,设计出了一套自动冶炼系统。按照业务逻辑和技术逻辑该系统分为冶金工艺流程、辅料计算模型、合金加料模型、冶金温度模型,并对每个模块应用冶金热力学、冶金动力学、数学建模技术和人工智能大数据技术作为理论依据和实现方法,最后有机串联协同这些模块,满足紧张的生产节奏,实现LF精炼的全自动化智能化生产,进而降低成本,提高钢水质量。系统上线后,推动了LF炉钢水冶炼自动化、操作流程化、标准化,且随着LF精炼冶炼流程的不断优化,钢水稳定性稳步提升,实现了精炼工序所有环节的自动控制,钢水精炼终点成分和温度命中率有效提高。

加热炉炉温优化设定模型的研究与应用

加热炉炉温设定模型是在遵循加热炉操作规程基础上且满足板坏加热质量和工厂整体生产节奏,根据板坏在炉内的升温情况,结合板坏的加热工艺及专家经验,对加热炉各段炉温进行优化设定。这对板坏加热工艺制度的执行,减轻加热炉烧火工劳动强度,减少产品质量的波动,都有不可替代的提升作用。炉温设定模型包括模型优化计算和专家经验调整。

模型与数据双驱动的失眠脑电alpha节律研究

失眠是一种典型的睡眠障碍,以入睡困难、睡眠深度或频度过短、早醒及睡眠时间不足等为主要特征。临床上一些失眠患者在快速眼动(REM)睡眠期会出现明显的脑电alpha节律活动增强现象,但发生这一现象的内在机制尚不清楚。基于此,从计算神经科学的角度出发,结合Liley神经计算模型与临床失眠脑电数据,探索失眠患者在REM期典型放电节律的发生机制。首先,设计一种基于马尔可夫蒙特卡洛的Liley模型关键参数的自动选择与估计方法;其次,结合失眠患者脑电数据,确定影响alpha节律发放的模型关键参数,并据此给出失眠患者REM期脑电alpha节律活动增强的机制假设:抑制性突触活动强度的降低会诱导alpha节律活动的增强。所获结果对于改善失眠患者的睡眠质量并控制病情发展具有一定的指导作用和临床价值。

鄂西南日本柳杉人工林单木生长规律与模型研究

为分析鄂西南日本柳杉(Cryptomeria japonica)人工林的生长过程,以石板岭林场39年生日本柳杉人工林为研究对象,选取12株标准木进行树干解析,采用Logistic、Richards、Schumacher等6种经验生长模型拟合了生长过程。结果表明:日本柳杉在鄂西南适应性强,39年生日本柳杉胸径、树高、材积总生长量分别为23.2 cm、18.9 m、0.383 9 m3;其速生期在第6—第24年,树高、胸径平均生长量峰值均在第24年;胸高形数0.55~6.32,呈反“J”形,第12年后胸高形数趋于稳定;胸径、树高、材积的最佳生长方程均为理查德方程;材积连年生长量始终高于平均生长量,林分未达到数量成熟。

基于红外相机技术的亚热带森林生态系统花面狸活动节律及占域研究

为了解花面狸的活动节律及其生境选择情况,2017年2月—2019年10月,利用红外相机技术对江西省九岭山国家级自然保护区、齐云山国家级自然保护区和桃红岭梅花鹿国家级自然保护区的花面狸进行了监测,分析了其活动节律,并利用占域模型分析了其生境选择特征.研究结果表明:1)除桃红岭保护区外花面狸的年活动节律均存在显著季节性差异,总体上夏季活动最频繁,其次是春季和秋季,冬季活动最少;但九岭山保护区的花面狸春季活动最频繁.2)花面狸呈现出明显的夜行性,活动高峰期为18:00~6:00,且春季和冬季、夏季和冬季的日活动节律存在显著差异;重叠系数在春季和夏季最高.3)占域模型分析结果显示,影响九岭山和齐云山保护区花面狸占域率的主要因素是植被增强型指数(EVI),占域率随EVI的增大而增大;对桃红岭保护区花面狸占域率影响相对较大的是坡度,且占域率随坡度的增加而增大.

宋代青瓷器型的摆线之美

宋代儒、道、释三教合一的文化背景熏陶着时人的审美观,形成了“韵”美学范畴。青瓷堪称宋韵之典范,本文以摆线设计的数学依据为切入点,并以经典器型为例,探讨宋代青瓷器型的摆线之美。研究结果表明:宋代青瓷的摆线轮廓与仿生造型融合,表现出形体、空间、材质的节奏美,表达青瓷平淡、含蓄、自然和典雅的审美意境。可谓,形而下的摆线之美,却潜藏着形而上之“韵”。

观光木人工林单木胸径树高生长模型研究

为研究观光木林分生长量和林木生长规律,以期为该树种人工林的科学经营和可持续发展提供参考、依据。以赣南树木园36年生观光木人工林为研究对象,通过树干解析,对其胸径、树高、材积等生长规律进行分析,采用线性方程、对数方程、二次方程、三次方程、乘幂式曲线方程和S曲线方程6个数学模型进行回归和分析比较。研究结果表明,树高、胸径基本呈现较为平稳的增长态势,其连年生长量均有波动性,胸径平均生长量随着林龄的增大而减小,但其下降速度较为缓慢,树高平均年生长量逐年上升,但其增幅相对缓慢。通过分析比较发现,观光木基于胸径的最优树高生长模型为三次方程,其最优生长曲线方程为Y=0.001x^(3)-0.093x^(2)+2.447x-3.38,拟合精度较高,该模型可实现观光木人工林林分树高的有效估测。

四川八月林自然保护区大灵猫日活动节律、栖息地利用及其对人类活动响应的初步研究

大灵猫(Viverra zibetha)是灵猫科的一种小型食肉动物,曾广泛分布于我国南方,但20世纪中后期以来其国内分布区域快速退缩,种群可能处于严重下降状态。为了填补我国大灵猫生态学研究空缺带来的保护和管理挑战,本研究在四川省八月林自然保护区开展了为期一年半的红外相机调查,共布设红外相机100台,获取19912个相机日的红外相机照片,在23个位点完成大灵猫的独立探测77次。本研究采用非参数核密度指数法研究了大灵猫与同域小型食肉动物的日活动节律,构建占域模型评估了大灵猫的栖息地利用,并重点分析了大灵猫对人类活动的响应。结果显示大灵猫日活动节律为严格夜行性,与严格夜行性的花面狸(Paguma larvata)(Δ=0.88,P=0.290)和夜行偏晨昏性的猪獾(Arctonyx collaris)(Δ=0.80,P=0.056)日活动节律重叠程度最高,与夜行偏晨昏性的豹猫(Prionailurus bengalensis)(Δ=0.73,P=0.002)和严格夜行性的鼬獾(Melogale moschata)(Δ=0.72,P<0.001)日活动节律存在显著差异,而与昼行性的中华小熊猫(Ailurus styani)(Δ=0.19,P<0.001)和黄喉貂(Martes flavigula)(Δ=0.16,P<0.001)日活动节律重叠程度低。占域模型显示大灵猫栖息地利用与坡度呈负相关,与潜在猎物相对多度呈正相关。在八月林区域大灵猫多分布于距离河流较近、乔木层较低矮的人工针叶林中,对竹林有明显的回避。同时,占域模型显示大灵猫对不同类型人类活动的响应存在显著差异,多利用距离道路较近和人类活动较多的区域,但回避散养家犬的活动区域。本研究初步填补了近年对大灵猫的野外生态研究空缺,为后续大灵猫种群生态学的深入研究提供了基础信息,为八月林保护区乃至更多区域的大灵猫保护工作提供科学支持。

酸枣仁汤对持续光照干预小鼠行为学的影响

目的:建立与证候相关的昼夜节律紊乱睡眠障碍动物模型并探讨酸枣仁汤对其行为学的影响。方法:将35只小鼠随机分为实验组、建模组、对照组,实验组与建模组行持续强光照干预后,实验组给予不同浓度酸枣仁汤灌胃,以饮食饮水量、毛色尾色、暴躁程度为指标,观察实验组、建模组的行为学变化。结果:实验组、建模组与对照组相比均出现暴燥、活动度增强等现象,提示持续光照干预有效;实验组给药后饮食饮水量、毛色尾色和体质量均较建模组更接近于对照组,其暴躁程度较建模组显著减弱。结论:酸枣仁汤可显著缓解持续光照导致小鼠阴阳失调、肝火旺盛所致的烦躁、脾胃不和等症状,从而提高睡眠质量,同时也进一步证实昼夜节律紊乱可降低睡眠质量。

3种箬竹属植物发笋和高生长规律研究

以粽巴箬竹、髯毛箬竹和美丽箬竹为研究对象,调查分析其高生长和发笋规律,探讨土壤温湿度对高生长的影响,旨在为箬竹栽培、经营提供理论参考。结果表明:3种箬竹的萌发生长期大约在3月上旬至6月中旬,一般需80~90 d完成高生长;3种箬竹的高生长均呈“慢-快-慢”的变化趋势,高度日生长量呈波动性变化,约在出土后20 d左右开始迅速增加,在出土41 d左右达到峰值,在出土81 d后基本稳定;土壤温湿度日变化不是影响箬竹幼竹高生长的主要环境因子。研究结果揭示了三种箬竹幼竹的萌发生长规律,为箬竹丰产经营提供了参考。

不同种源红榉苗期生长节律的研究

以红榉5个不同种源为研究对象,对其苗期生长量进行测定;采用Logistic方程拟合其苗高和地径生长规律,建立生长模型,并根据拟合曲线的相关系数求相应种源的苗期物候和生长参数。进行比较分析。结果表明:(1)红榉苗期苗高和地径生长为全期生长类型,且符合"S"型曲线,并能用Logistic生长方程对其动态生长节律很好的拟合;(2)红榉种源幼苗苗高、地径的物候期参数和生长参数均存在比较明显的差异,各种源间线性生长量占总生长量百分率为54.60%～66.55%。

江南油杉人工林生长规律研究

【目的】研究了江南油杉人工林生长规律,以期为江南油杉人工林合理经营提供科学依据。【方法】在全面调查广西林科院老虎岭实验林场27年生江南油杉人工林基础上,在不同的3个标准样地内选择了12株平均木进行树干解析,深入分析其树高、胸径、单株材积生长规律及形数变化规律。并采用6种林木生长经验模型进行回归分析和比较,选出合适的生长模型。【结果】27年生江南油杉树高、胸径、材积的总生长量随着年龄的增加而增加,其中,树高生长总量为16.9 m,胸径生长总量为20.3 cm,材积生长总量为0.283 685 m^3。江南油杉胸高形数是随着年龄的增加先急剧增加,然后再缓慢下降,形数曲线呈反"J"型变化,胸高形数在第7年后小于1,第24年后曲线变化趋于平稳状态,保持在0.52左右。【结论】1)树高在6~14 a和18~24 a处于较高的增长水平,是江南油杉树高生长的速生期。胸径生长的速生期在6~16 a和18~27 a出现。树高和胸径的连年生长量随年龄的增加而增高增粗,树高的高生长期比胸径高生长期早2 a,树高与胸径的低生长期出现在同年。材积的第1个生长高峰期在1~14 a,在第26年后是材积的第2个生长高峰期。各龄阶胸高形数表明江南油杉的胸高形数大,树高尖削度小。2)通过比较分析6种生长模型对江南油杉胸径、树高和材积的实测值的拟合情况,苏玛克(Schumacher)模型可作为江南油杉树高和胸径生长模型,韦布尔(Weibull)模型可作为材积生长模型。经检验,预测值和实测值的残差及相对总误差均较小,模型精度较高,证明所选择的数学模型预测值与实际生长规律基本吻合。3)27年生江南油杉材积的连年生长量和平均生长量曲线经27 a生长仍未相交,说明江南油杉在27 a内尚未达到数量成熟。通过材积生长模型的推算结果,江南油杉材积年平均生长量与连年生长量相交于48~49 a间,即江南油杉数量成熟年龄为49 a,此时的江南油杉材积生长量为0.942 460 m^3。

72年生细叶云南松天然林生长规律研究

采用树干解析的方法,对广西国有雅长林场72年生细叶云南松天然林生长规律进行研究.结果表明：72年生细叶云南松天然林的平均胸径、树高和材积分别为53.40 cm（去皮）、26.3 m和2.5523 m3.胸径在第1～9年生长缓慢,第10～55年进入快速生长期,连年生长量曲线与平均生长量曲线相交于第54～55年,之后生长明显降低.第9～34年为树高生长的快速期,连年生长峰值出现在第19年,连年生长曲线与平均生长曲线相交于第34～35年之间.材积的连年生长在第1～11年增长十分缓慢,材积累积量仅为0.0215 m3,仅占总材积生长量的0.84％,第11年之后材积的增长迅速增加,第48年时达到最大值0.0802 m3/年,直到第68～69年材积生长达到数量成熟.经拟合的生长模型有很高的精度,其中胸径、树高以及材积分别以威布尔模型、理查德模型和威布尔模型最优.

云南松不同种源1年生播种苗木生长节律分析

在西南林业大学苗圃地对云南松主分布区范围内7个种源的苗木地径、苗高生长量进行定期观测,采用Logistic方程对各种源苗木的生长进程拟合,分析不同种源1年生苗木的生长节律。结果表明：地径、苗高生长均呈现“慢—快—慢”的生长节律,符合“S”型生长曲线,且拟合准确度较高;根据拟合后的方程,获得物候参数,将地径、苗高1年生长划分为生长前期、速生期和生长后期3个阶段。地径和苗高在不同生长阶段开始、结束和持续的时间上具有差异,存在异速生长现象,苗高较地径更早进入速生期;地径生长持续时间和日均生长量在生长前期、速生期、生长后期分别为82~111、81~108、6~62 d,0.003~0.008、0.011~0.027、0.004~0.017 mm;苗高分别为33~61、60~86、80~133 d,0.115~0.197、0.231~0.475、0.044~0.163 mm。速生期所占时间虽然短,但生长量所占比例却最大,地径、苗高速生期生长占年生长期的1/3,而生长量达到年生长量的57%以上,其中地径速生期日均生长量是其他2个阶段的1.3~3.6倍,苗高速生期日均生长量是其他2个阶段的2.0~6.1倍。实测地径、苗高的生长和理论生长极值k拟合度好,相关系数分别为0.703 1和0.998 9,地径、苗高在速生期的生长量与Logisic方程线性回归相关性较高,相关系数分别为0.999 9和0.999 9。说明云南松不同种源的生长符合“S”生长曲线,且用Logistic方程指导云南松苗木培育具有科学意义。