生物多样性数据集成模式初探

本文以生物多样性研究发展现状的分析为基础 ,为生物多样性保护政策的制定提供可靠的数据支持为目标 ,通过对国内外几个著名的生物多样性数据库建设情况的分析 ,从相关学者的需求出发 ,提出了设计一个多层次多角度并带有一定人工智能的生物多样性集成数据库的构想。该系统基于都柏林核心 (DublinCore)的数据规范 ,并符合基于开放文献预研的元数据互操作协议 (TheOpenArchivesInitiativeProtocolforMetadataHarvesting,OAI PMH)的标准 ,是一个集文字、图件、图片、声音、影像为一体的 ,能够在网上和硬件载体 (如光盘 )上同时进行发布的分布式数据库平台。

肺炎克雷伯菌肝脓肿的临床特征分析

目的分析肺炎克雷伯菌肝脓肿(KPLA)的临床资料,为早期诊断、合理治疗提供参考。方法回顾性分析2009年3月^(-2)015年7月于南京医科大学第一附属医院住院的156例血培养或脓液培养阳性的细菌性肝脓肿(BLA)患者的病原学特征,根据培养结果,将BLA患者分为KPLA组(n=81)和非肺炎克雷伯菌肝脓肿(NKPLA)组(n=61),另有14例患者肺炎克雷伯菌培养阳性的同时还获得了大肠埃希菌等其他阳性菌株。比较KPLA和NKPLA的临床、实验室及影像学资料。符合正态分布的计量资料组间比较采用t检验,偏态分布组间比较采用Mann-Whitney U检验;计数资料组间比较采用χ~2检验或Fisher精确检验。结果 BLA最常见的致病菌为肺炎克雷伯菌。与NKPLA相比,KPLA更好发于男性(χ~2=4.50,P=0.03),多有糖尿病的基础(χ~2=27.28,P<0.001),患者诉腹痛的比例较低(χ~2=5.24,P=0.02),而NKPLA组患者较KPLA组在基础疾病方面多有胆道疾病、腹部手术史及腹腔内肿瘤史,差异有统计学意义(χ~2值分别为18.38、20.87、21.68,P值均<0.001)。实验室检查方面,与KPLA组相比,NKPLA组患者的血红蛋白降低更为明显,差异有统计学意义(t=4.903,P<0.001)。2组患者在影像学检查上均以右侧、单发多见,但KPLA患者出现分隔形成的比例较高,差异有统计学意义(χ~2=4.16,P=0.04)。2组患者均出现了肺部感染、胸腔积液、肾周感染等并发症。2组患者均以抗生素联合穿刺治疗为主,其中KPLA组的治疗有效率(93.83%)高于NKPLA组(80.33%),差异有统计学意义(χ~2=6.02,P=0.01)。结论 BLA的主要致病菌为革兰阴性杆菌,尤其是肺炎克雷伯菌。KPLA好发于男性,患者多有糖尿病基础,临床表现常不明显,易出现胸腔积液、肺部感染等并发症,应尽早行影像学检查,及时给予相应治疗。

ROC曲线形状在生态位模型评价中的重要性——以美国白蛾为例

【目的】生态位模型在生物地理学、入侵生物学和保护生物学中具有广泛的应用,被越来越多地用于预测物种潜在分布和现实分布的研究中。本文以美国白蛾为例介绍pROC方案在生态位模型评价中的应用及其注意事项,以期对物种潜在分布预测进行合理的评价,促进生态位模型在我国的合理运用和发展。【方法】介绍ROC曲线和AUC值基本原理,总结其在生态位模型评价中的应用,从物种存在分布点和不存在分布点的可信度出发,分析AUC值用于模型评价的优点和不足,最后介绍局部受试者工作特征曲线的线下面积方案(pROC方案)来弥补传统AUC值的不足。【结果】AUC值虽独立于阈值,但因其综合灵敏度和特异度,而屏蔽这2个指标各自的特征,不能分别评估预测结果的灵敏度和特异度,同时对遗漏率和记账错率不能进行权衡,会误导使用者对模型的评价。与AUC值相比,ROC曲线的形状更具有价值,蕴含丰富的模型评价信息。【结论】模型评价需要将灵敏度和特异度区别对待,ROC曲线形状比AUC值在生态位模型评价中更为重要,pROC方案相对于传统AUC值具有优势,但容易对过度模拟做出不当判断。模型评价与作者研究目的密切相关:当以预测物种潜在分布为目的时(如入侵物种潜在分布、气候变化对物种分布的影响和谱系生物地理学),模型评价应当给予灵敏度(或者遗漏率)更多的权重;当以预测物种现实分布为目的时(如保护区界定和濒危物种引入),模型评价应当给予灵敏度和特异度同等的权重。

223例感染性心内膜炎临床分析

目的 :分析近5年感染性心内膜炎(infective endocarditis,IE)的流行病学特点、临床特点、并发症、微生物学及预后,提高该疾病的临床诊疗水平。方法:回顾性分析2009年8月~2014年12月在南京医科大学第一附属医院住院的223例感染性心内膜炎病例的临床表现及预后。结果:共收集到223例,平均年龄(46.0±17.8)岁,患者主要表现有发热(90.6%),心脏杂音(87.4%)。并发症以心功能不全最多(41.7%),其次为栓塞事件(19.7%),且以左侧居多。致病菌以链球菌属最常见,其次为葡萄球菌属,真菌感染比例上升。截至出院后30 d,死亡27例(12.1%),对于有外科适应证的左心IE患者,肾功能衰竭(OR=33.761,P=0.003)及多器官功能衰竭(OR=17.958,P=0.003)为死亡的独立预测因子,而外科治疗(OR=0.077,P=0.001)可降低患者的死亡风险。结论:外科手术可改善IE患者预后,尤其是对于有适应证的左心IE患者,所以在内科积极抗病原治疗的同时,消除危险因素后应及早外科手术治疗。

542例肝脓肿临床分析

目的 :分析近年肝脓肿(liver abscess,LA)的临床资料,提高该疾病的诊疗水平。方法 :回顾性分析2009年3月—2015年10月在南京医科大学第一附属医院住院的LA患者的一般资料、临床特点、病原学特征及预后。结果 :共收集542例,男女比例1.58∶1,平均年龄(58.4±15.0)岁。常见的基础疾病依次为胆道疾病(41.7%)、糖尿病(37.3%)、心血管系统疾病(33.0%)等。最常见的临床表现是发热(91.7%),最常见的并发症是胸腔积液(24.5%)。γ-谷氨酰转肽酶升高的比例(82.0%)明显高于丙氨酸氨基转移酶(46.6%)、天门冬氨酸氨基转移酶(33.9%)及碱性磷酸酶(47.5%)。脓肿多位于右叶(66.9%),多为单发(75%)、边界不清(64.9%),且以10 cm以内的中、小脓肿为主(89.2%),可有分隔(28.7%)及气腔(9.6%)形成。脓液培养和血培养均以肺炎克雷伯菌阳性最多见,其次为大肠埃希菌。大多数患者经积极治疗后好转出院(92.8%),死亡8例(1.5%)。女性(P=0.018,OR=0.319)、脓肿位于双侧(P=0.017,OR=3.896)、并发败血症(P=0.008,OR=4.390)、腹腔积液(P=0.016,OR=4.340)、感染性休克(P=0.046,OR=5.417)、呼吸衰竭(P=0.004,OR=21.881)、急性胰腺炎(P=0.013,OR=36.281)为预后不良的独立预测因子。结论:通过症状、体征及典型的影像学特征,肝脓肿的诊断并不困难。在积极治疗的同时,尽快评估病情、及时处理并发症可改善预后。

外群选择对隧蜂科(膜翅目:蜜蜂总科)系统重建的影响(英文)

外群用于给树附根和推断祖先性状状态。通常,来自内群的姐妹群中的多个分类单元被共同选择作为外群。为了在经验上验证这一方法,我们采用了3种外群选择策略:姐妹群中的单一分类单元,姐妹群中的多个分类单元和连续姐妹群中的多个分类单元。以隧蜂科(膜翅目:蜜蜂总科)的系统发育重建为例,我们评估了这3种策略对树拓扑结构的影响,包括最大似然树、最大简约树和贝叶斯树。初步结果表明:相比其他两种策略,采用姐妹群中的多个分类单元作为外群更有利于系统发育重建得到现已被广泛认可的隧蜂科系统发育关系;相比最大似然法和贝叶斯法,虽然隧蜂科系统发育关系没有被很好地解决,但最大简约法在不同外群选择策略下得到了较为一致的拓扑结构。

基于国际贸易和环境气候的生物入侵风险评估综合模型研究初探

国际贸易所带来的外来生物入侵已经成为各个国家面临的重要问题,对其进行风险评估迫在眉睫。为了能够对跨国运输带来的生物入侵风险进行量化评估,我们以联合国粮食及农业组织(FAO)的国际贸易、WorldClim的环境气候因子、全球生物多样性信息网络(GBIF)的物种分布和国内交通运输等数据为基础,以R语言为主要计算工具,建立综合分析外来生物入侵风险的评估方法。以苹果蠹蛾Cydia pomonella和番茄潜叶蛾Tuta absoluta为例计算其引入风险和定殖可能性,综合量化评估国际贸易带来的物种入侵风险。借此结果对国际进口贸易从入侵风险角度有针对性地提出合理建议。

基于同步计数和分区直数法相结合的鸟类多样性快速调查——以2020年冬季拉鲁湿地监测为例

西藏中南部的湿地在中亚鸟类迁徙路线上作用明显,然而以往针对于本区域的研究多侧重于取样调查,对于鸟类的密度缺乏准确的判断。该研究于2020年12月25日,采用三区域同步计数和分区直数法相结合的方式对拉鲁湿地冬季鸟类多样性进行了调查,共记录鸟类9目19科50种6862只,种类和数量均超过以往的调查记录,证实该方法可以作为小范围的快速鸟类多样性调查方法。调查记录的鸟类以古北界物种为主,共28种(56%),另有东洋界鸟类6种,广布种16种。在居留型方面留鸟占优,共31种(62%),此外还包括冬候鸟8种(16%),旅鸟11种(22%)。此次调查区域内的水鸟密度为983.94只/km^(2),斑头雁(Anser indicus)、赤麻鸭(Tadorna ferruginea)在其中占据优势。调查还发现包括鸭科(Anatidae)、鹟科(Muscicapidae)、鹰科(Accipitridae)、隼科(Falconidae)在内的14种濒危和受保护鸟类。

从自然保护区到国家公园体制试点:三江源国家公园环境覆盖的变化及其对两栖爬行类保护的启示

三江源地区具有丰富的高原生物多样性,是我国重要的生态安全屏障。作为我国第一个体制试点的国家公园,三江源国家公园将被建成青藏高原大自然保护展示和生态文化传承区。为更好地服务于三江源国家公园建设,本研究从海拔、年均温和年降水等方面,在环境空间上系统比较了国家公园与三江源和可可西里自然保护区的差异;以4种两栖爬行动物即高原林蛙(Rana kukunoris)、倭蛙(Nanorana pleskei)、西藏齿突蟾(Scutiger boulengeri)和青海沙蜥(Phrynocephalus vlangalii)分布点环境条件在国家公园内外的异同为例,探讨分布受环境制约大、扩散能力弱的物种保护在国家公园建设中可能面临的机遇和挑战。结果表明,国家公园与已建自然保护区在地理空间上重叠较大,但它们在自然环境上的差别很明显;自然保护区内两栖爬行类所偏好的环境条件较多未包含在国家公园内。鉴于三江源的区位特殊性及对气候变化的敏感性,区域内两栖爬行动物等对环境依赖性强、扩散能力弱物种的有效保护不仅有助于保持物种遗传多样性和区域生态系统的完整性,也有利于更好地实现国家公园目标定位并服务于生态文明建设。为此,在国家公园内,应开展两栖爬行动物种群动态和群落结构的长期监测,加强基础生物学研究,掌握环境变化对两栖爬行动物分布、遗传、行为、形态、种群动态及群落可能产生的影响,实现区域内两栖爬行动物及其类似物种在环境变化下的永续生存。

生态位模型的理论基础、发展方向与挑战

生态位模型是一个以生态位理论为基础的新兴研究领域.它通过采集研究对象的已知分布点及其相关的环境数据组成训练样本,利用数理统计或机器学习理论分析数据,构建特征函数表示物种在生态位空间的实际生态位.以生态位模型预测物种潜在分布地或计算物种间的生态位重叠等研究,在生态学、生物地理学和进化生物学研究中显得越来越重要.本文从生态位概念出发,详细解析了生态位模型的理论基础、相关的焦点争论、使用时的注意点以及可能的发展方向与面临的挑战,指出模型中要考虑人类活动对物种生态位的影响.希望本文所探讨的本领域最新的争论焦点能引起相关学者的关注与深入思考.

流程化的生态建模方法与科学工作流系统

科学工作流系统是由一系列经过特殊设计的数据分析与管理步骤组成的、按照一定的逻辑组织在一起,并在给定的运行环境下,完成特定科学研究的工作流管理系统。科学工作流系统致力于使全世界的科学家可以在一个简单易用的平台上交换思想,共同设计全球尺度的实验,共享数据、实验步骤与结果等。每一个科学家可以独立创建自己的工作流,执行工作流并实时查看结果;不同科学家之间也可以方便地共享和复用这些工作流。本文以开普勒系统(Kepler system)和生物多样性虚拟实验室(BioVeL)两个项目为例,介绍了科学工作流的发展历史、背景、现有项目和应用等。以生态位模型工作流为例,介绍了科学工作流的流程以及特点等。并通过对现有科学工作流的分析,对其发展方向和存在的问题提出了自己的看法及预期。

抗结核药物性肝损伤的危险因素及发生机制

由于结核杆菌日益耐药、人口老龄化、激素的使用及艾滋病患者的增多,结核感染仍然是威胁人类健康的一大问题,异烟肼、利福平、呲嗪酰胺和乙胺丁醇作为一线用药,在抗结核的同时引起药物性肝损害（ATDILI）的情况不容忽视.本文就ATDILI的危险因素、常用药物的作用机制以及代谢酶基因多态性等作一综述.

简评达尔文的学术思想与达尔文主义的诞生

1从《物种起源》看达尔文的学术思想“赫恩(Hearne)看到北美的黑熊像鲸鱼一样,在水里张口游泳捕捉昆虫。如果做一个极端的假设,昆虫数量稳定且无更适应这种环境的竞争者,我认为自然选择可以使熊类在结构和习性上越来越习惯于水生,嘴越来越大,直到变成像鲸鱼一样的怪物”(John,2002)。当我们在《物种起源》第一版184页中读到这一段文字的时候,特别是在陆续发现鲸类和偶蹄类动物在生命树上的近缘关系(Boyden&Gemeroy,1950)后,必然惊讶于达尔文对于物种进化的洞察力。

利用数值模拟重构物种多样性格局的形成过程

生命形成的过程极其漫长,经历了地球系统复杂的沧海桑田变化。当前人类所观察到的物种分布格局的形成除了由物种本身特征决定外,还受到环境变化、人类活动以及各种随机事件的影响。受限于实验条件、时间、经费、人力等诸多因素,我们尚无法完整地观察并记录到物种多样性形成的全过程,只能通过片段化数据来推测该过程。信息科学中包括数值模拟在内的仿真技术以其高效、可控及全过程记录等优势,能从某种程度上解决物种多样性格局形成过程中的部分数据黑箱问题。本文介绍了数值模拟的概念和工作原理及在物种多样性研究中应用的特点,列举了物种生态位、扩散模式、种间互作及物种分布应对气候变化等方面的数值模拟研究,基于已有研究系统地介绍了如何综合上述数值模拟研究构建虚拟物种、气候和场景来解释物种多样性的形成与维持机制,并阐述了数值模拟在物种多样性研究中的优缺点及应用前景。

红外相机技术在我国野生动物监测中的应用:问题与限制

红外相机(camera traps)作为对野生动物进行"非损伤"性采样的技术,已成为研究动物多样性、种群生态学及行为学的常用手段之一。其发展和普及为中国野生动物多样性和物种保育研究带来了诸多机会。如今,国内大多数自然保护区都在运用红外相机技术开展物种监测工作。本文结合20年来已发表的相关研究,从内容、实验设计以及发展趋势方面,总结了目前红外相机技术在应用过程中出现的共性问题;并就相机对动物的干扰性、影像识别、研究的适用范围及安全保障四个方面,对该项技术在实践中存在的限制进行了探讨。最后结合红外相机技术未来的发展方向,提出了建立技术规范、数据集成和共享、影像数据版权维护、提高监测效率等问题。

Maxent模型复杂度对物种潜在分布区预测的影响

生态位模型在入侵生物学和保护生物学中具有广泛的应用,其中Maxent模型最为流行,被越来越多地应用在预测物种的现实分布和潜在分布的研究中。在Maxent模型中,多数研究者采用默认参数来构建模型,这些默认参数源自早期对266个物种的测试,以预测物种的现实分布为目的。近期研究发现,Maxent模型采用复杂机械学习算法,对采样偏差敏感,易产生过度拟合,模型转移能力仅在低阈值情况下较好。基于默认参数的Maxent模型不仅预测结果不可靠,而且有时很难解释。在本研究中,作者以入侵害虫茶翅蝽(Halyomorpha halys)为例,采用经典模型构建方案(即构建本土模型然后将其转移至入侵地来评估),利用ENMeval数据包来调整本土Maxent模型调控倍频和特征组合参数,分析各种参数条件下模型的复杂度,然后选取最低复杂度的模型参数(即为最优模型),综合比较默认参数和调整参数后Maxent模型的响应曲线和预测结果,探讨Maxent模型复杂度对预测结果的影响及Maxent模型构建时所需注意事项,以期对物种潜在分布进行合理的预测,促进Maxent模型在我国的合理运用和发展。作者认为,环境变量的选择至关重要,需要综合分析其对所模拟物种分布的限制作用和环境变量之间的空间相关性。构建Maxent模型前需对物种分布采样偏差及模型的构建区域进行合理地判断,模型构建时需要比较不同参数下模型的预测结果和响应曲线,选取复杂度较低的模型参数来最终建模。在茶翅蝽的分析中,Maxent模型的默认参数和最优模型参数不同,与Maxent模型默认参数相比,采用调整参数后所构建的模型预测效果较好,响应曲线较为平滑,模型转移能力较高,能够较为合理反映物种对环境因子的响应和准确地模拟该物种的潜在分布。

物种分布模型面临的挑战与发展趋势

物种分布模型是基于物种已知分布点位数据以及环境因子数据估计物种在特定时空条件下的地理分布的模型工具,是当下生物地理学研究的热点领域,但是对模型构建的背景知识缺乏理解而造成的模型滥用阻碍了其合理的应用与发展。从模型构建和模型应用两个方面,探讨了物种分布模型研究目前所面临的挑战和未来的发展方向,重点展示了我国物种分布模型发展现状,展望了其发展前景。在物种分布模型建模实践中,模型结果的合理性和精确性受建模方法的选择、模型参数设置、模型输入数据等带来的不确定性以及模型外推程度的影响。因此在相关研究中应理解模型的生态学和地学背景,重视模型的统计学规范,合理地选择模型算法。探讨了物种分布模型的重点发展方向,包括:探讨造成物种当前分布格局历史地理原因以及物种生态位演化造成的可能影响;结合谱系生物地理学和景观遗传学原理识别生物地理屏障和避难所、反演物种历史扩散路径;将物种相关作用等生态过程有效的纳入到模型框架中;合理地利用地学海量数据(如遥感数据)提高模型精度等。

生态位模型在流行病学中的应用

随着新冠肺炎(COVID-19)疫情在全球逐渐开始蔓延,对其传播范围以及强度的风险评估工作越来越受到人们的重视。作为生态学和生物地理学中常用的研究手段,生态位模型也被应用到该项工作中来。虽然预测流行病的传播热点和趋势是生态位模型的应用方向之一,但由于新冠病毒(SARS-CoV-2)自身特点,生态位模型并非预测其潜在传播范围的有力工具。本文回顾了近些年来生态位模型在各种流行病学研究中的应用,比较了疫病传播中常用生态位建模方法的优势与不足,分析了适用生态位建模的疫病案例以及不适用于生态位建模的疫病特点,明确指出,生态位模型只能用于分析流行病在传播过程中受自然环境干扰的部分,如中间宿主的潜在分布等。而对于包括COVID-19在内的主要通过人传人的流行病,生态位模型尚无有效的手段进行预测。尽管生态位模型可用于分析流行病的传播范围,但在使用时需要根据疾病特点有针对性地选择合适的建模方法与建模对象。为了量化疫病传播风险,还需要考虑其他干扰因素,以便准确测试和评估生态位模型。若不加选择地滥用生态位模型的工具,反而会误导决策者的判断。总之,在应用生态位模型进行研究工作,特别是预测流行病的传播范围时,首先要考虑建模对象是否满足生态学假设。

探秘三江源国家公园

2015年12月,《中国三江源国家公园体制试点方案》正式确定在三江源地区开展国家公园体制试点,旨在建成“青藏高原生态保护修复示范区,三江源共建共享、人与自然和谐共生的先行区及青藏高原大自然保护展示和生态文化传承区”,“既实现生态系统和文化自然遗产的完整有效保护,又为公众提供精神、科研、教育、游憩等公共服务功能”。

三江源国家公园 两栖爬行动物考察纪行

两栖爬行动物是高原生态系统的重要组成部分。因其特殊的生理构造和生活习性,两栖爬行动物对环境依赖性强,对环境变化极度敏感。三江源国家公园的建设,为区域内两栖爬行动物的保护开启了一种崭新模式。