可程控磁场发生器与行为记录集成微系统

描述了一种微型可程控的磁场发生与行为记录装置以及数据处理与分析软件。该装置由装在鸟类背上的背载终端和戴在鸟类头上的微型线圈两部分构成。背载终端由微GPS、存储卡和控制单元组合而成,能记录鸟类的飞行路径,并可根据程序设置在设定时间和地点通过鸟类头部的线圈产生设定强度的磁场,干扰鸟类感觉地磁信息。数据处理与分析软件可显示鸟类飞行轨迹,并可比较分析自然状态和干扰状态下鸟类归巢行为。现场实验结果表明该系统为研究信鸽归巢导航行为提供了一种有效的实验研究工具。

鸟类磁感受的生物物理机制研究进展

行为学实验表明,许多鸟类能够感受到地磁信息,并利用地磁信息完成迁徙或归巢。地磁场信息能提供可靠导航信息,磁力线可提供罗盘信息,而磁场强度和倾角可提供位置信息。文章介绍了鸟类磁感受机制的两种重要假说——基于磁铁矿的磁感受假说和化学磁感受假说,阐明了两种假说的理论原理及实验证据,对地磁信息传导神经通路与处理脑区做了评述,并展望了其发展方向。

鸟类铁矿物磁受体中磁赤铁矿片晶链的微磁学分析

实验表明,自然界中许多动物能感受到磁场信息,尤其是鸟类能够依靠地磁信息导航归巢或迁徙.鸟类磁感受机理认为,鸟类可以通过感受地磁场的强度与倾角建立磁地图从而进行飞行导航.目前对鸟类用于感受磁场的磁受体的研究仍然处于探索鉴定阶段,研究铁矿物结构是否具有在生命系统中作为磁受体的物理磁学性质有着十分重要的意义.本文使用微磁学方法对鸟类基于铁矿物的磁感受机理中的磁赤铁矿片晶状磁受体结构进行三维模拟分析,对其在地磁场中的畴态及对磁场信息的响应作用进行探究.结果表明,自然畴态为涡旋态的磁赤铁矿片晶链具有感受地磁场方向变化的能力.

光合作用中量子相干效应及其量子模拟

以鸟类导航和光合作用为代表的生物现象展现了丰富的量子相干效应.鸟类利用微弱的地磁场和依赖于自旋的化学反应识别方向.光合作用作为地球上最重要的能量来源之一,一直以来都是科学研究的热点.目前,已经在光合作用复合物中发现了量子相干效应,并且证明了光合作用复合物中能量传输的量子效率接近100%.这些重要的发现促使很多不同学科领域的专家去探索光合作用系统中能量传输背后的物理机制以及量子相干效应在光合系统中起到的作用.除此之外,一些研究尝试利用量子相干效应来提高激子能量传输的效率,并已取得了一定的进展.对于光合作用系统这样的量子开放系统,目前已有多种理论方法被提出,并用于分析其量子动力学过程.这些理论方法根据其建立的理论假设,具有各自不同的适用情形.近年来,随着研究深入,多个课题组提出了一些基于不同物理系统的量子模拟方法,并以此来分析光合作用系统中的现象.这些量子模拟方法与传统的理论计算方法相比,具有较高的计算效率以及较低的计算复杂度.本文对光合作用中量子相干效应的研究进展以及相关的理论研究方法和量子模拟方法进行综合性评述.