化能自养微生物的固碳功能及人工调控策略

生物固碳是地球碳循环过程的重要组成部分,也是控制碳排放的有效方法.在海洋深处、水体沉积物、地表土壤甚至极端环境中,化能自养微生物可通过硫化物、氨、氢气等还原性物质的氧化获取化学能固定无机碳.诸多研究表明化能自养微生物的固碳功能对吸收大气、海洋、湿地、土壤和极端环境中的CO_(2)具有重要作用,特别是对深海、湖泊深层等无光环境以及深海热液区等极端生境中初级生产的重要贡献.然而,目前区域生态系统碳汇核算模型的建立普遍忽视了化能自养微生物类群及固碳潜能,低估自然生态系统实际碳汇能力.本文基于化能自养微生物固碳研究的现状,阐述了化能自养微生物在不同生态系统中的固碳潜能,介绍了参与化能自养固碳过程的主要微生物类群的代谢特征及固碳途径,重点分析了基于固碳途径和能量代谢提升自养微生物固碳效率的人工调控策略及应用进展.最后,本文对区域生态系统化能自养微生物碳汇功能的精准量化、开发人工增汇技术等未来研究方向进行了展望,为认识和调控化能自养微生物驱动的自然碳汇过程,助力实现“双碳”战略目标提供参考.

人工前庭神经调控策略优化设计

目的:揭示半规管神经元在非线性感知区间内的响应特性,构建精准的前庭神经信息编码模型,实现人工前庭神经调控策略的优化设计。方法:在非线性感知区间内记录半规管神经元对旋转刺激的感知电生理信息数据;采用非线性最小二乘法运算对数据进行拟合,构建线性-非线性模型,通过Akaike信息准则量化优选编码模型及其表达函数。结果:本研究在非线性感知区间内成功采集半规管神经元的电生理信息数据;在频率实验中,超过85%的半规管神经元的精准信息编码模型为非线性,刺激频率对信息编码模型的信息转换影响不显著(P>0.05);在振幅实验中,当振幅>80 deg/s时,超过83.33%的半规管神经元精准信息编码模型为非线性,振幅对信息编码模型的信息转换特性影响显著(P=0.038)。结论:半规管神经元在非线性感知区间内的信息编码模型函数在不同的角速度范围内呈现线性与非线性函数的偏好性选择,而二次多项式函数对信息编码模型的阐述更具优势,可用于优化设计人工前庭神经调控策略。