浮游植物的生长情况反映了一个地区的生态情况,如水资源的污染程度等,是判断环境变化的重要依据
淡水养殖对浮游植物和浮游动物的影响是综合的,浮游植物和浮游动物的种类数量变动总是密切相关的 (何春贵,2006) 。许多经济鱼类,特别是我国特有的鲢鳙都以浮游生物为食; 不少经济甲壳动物,如各种蟹、虾类在幼虫期以硅藻、裸藻为食。浮游动物更是许多经济鱼类和甲壳动物的优质食物和开口饵料。Drernardi R et al.(1965) 研究罗非鱼在 Kinneret 湖中对浮游生物的摄食选择性后指出,罗非鱼对浮游动物和大型的浮游植物的繁衍具有明显的抑制作用。Brooks J L et al.(1965) 在研究美国 Crystal 湖滤食性鱼类时指出,在鱼种群密度较小的 1#、2#观察站中的桡足类、枝角类浮游动物的数量明显高于种群密度较高的 3#观察站。张国华等 (1997) 发现养殖生物对浮游动物的摄食促进了浮游植物种群的增长,小型藻类大量繁殖,生物量和数量急剧上升,水体 pH 值升高,嗜酸性浮游动物种类减少,浮游动物的群落结构趋于简单,多样性指数下降。滤食性养殖动物对浮游植物的摄食必将恶化植食性浮游动物的饲料条件,引起植食性浮游动物种群数量降低。在水平分布上,浮游植物的密集区总是同浮游动物高生物量区的位置一致,而且浮游动物的生物量高峰期总是紧跟浮游植物的数量高峰期,显示了植食性浮游动物对浮游植物的摄食依存关系。
鱼类的捕食作用对浮游生物的群落结构的数量动态有明显的影响。一般说来,没有选择性和选择性小的鱼类对浮游动物的影响主要体现在密度上,而不是在种类组成上 (刘正文,1997) 。捕食作用对生物多样性的影响也是很重要的,既可能提高群落的物种多样性,又可能降低群落的物种多样性。
唐鑫生等 (1999) 研究新溪口江段发现,轮虫的四季数量变化,明显地与浮游植物的数量呈正相关,这可能与轮虫以浮游植物为主食有关。蔡庆华 (1995) 在进行浮游生物间相互关系的多元分析中发现,武汉东湖浮游动物的密度和生物量由叶绿素 a 的含量决定,与叶绿素 a 相关程度由大到小依次为轮虫、桡足类和原生动物。王春生等 (1998)研究发现,秋季浮游动物丰度与浮游藻类的细胞总密度和浮游硅藻的细胞密度之间有正相关的趋势。
除少数肉食性浮游动物种类外,一般的浮游动物,尤其是甲壳动物主要依靠浮游植物为食。所以,在浮游植物丰富的水体中,滤食性浮游动物一般也较多 (侯来利,2007) 。普遍认为浮游动物滤食浮游植物的效率不是决定浮游植物的种类而是浮游植物的大小。浮游动物滤食颗粒的大小范围通常为 1 ~15 μm,滤食峰值在 2 ~5μm 之间。所以,当水体中大型藻类大量繁殖之际,由于食物不适口,浮游动物的数量反而下降。杨宇峰等(1998) 的研究认为,近邻剑水蚤能捕获和摄食实验所提供的所有浮游动物,尤喜食小型浮游动物。郑师章等 (1994) 认为植食性浮游动物的摄食活动导致浮游植物种群数量降低,而当浮游植物数量降低到一定水平后,必然会影响浮游动物的数量,而随着浮游动物数量的下降,摄食压力减小,浮游植物种群又会再次增加,这样就形成了一个双波动的种间数量变动特征。
物种多样性原则说明,每种生物都有存在的价值。研究一类生物是探索生态系统的一部分。
主要研究意义:1)浮游植物是食物链种的初级生产者,维系着生态系统物种能量的输入;2)浮游植物对所处的水生生态环境变化敏感,可作为指示生物;3)浮游植物可消纳环境中大量的氮、磷等营养物质; 如果想写这方面的小论文,可以参考《青岛大学学报:工程技术版》2006年第21卷第4期浮游植物生态行为初步研究
导读
在人类繁衍至今的地球上,大多数物种正遭受着气候变化的影响 。微生物支持所有高等营 养生 命形式的存在。为了 了解地球上的人类和其他生命形式(包括那些我们尚未发现的)如何能够抵御人为的气候变化--重要的是纳入对微生物的了解。我们不仅应该了解微生物如何影响气候变化(包括温室气体的生产和消耗),还应该
核心作用以及其在全球范围内的重要性。它提醒人们 ,气候变化的影响将在很大程度上取决于微生物的 响应,而微生物的响应对于实现环境可持续发展的未来至关重要。
论文ID
原名: Scientists’ warning to humanity: microorganisms and climate change
译名: 科学家对人类的警告:微生物与气候变化
期刊: Nature Reviews Microbiology
IF: 34.648
DOI:
发表时间: 2019年
通信作者: Ricardo Cavicchioli
通信作者单位: 新南威尔士大学(The University of New South Wales)
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综述内容
2 海洋生物群
海洋生物占地球表面的70%,从沿海河口,红树林和珊瑚礁到公海(图1)。 温度 上升不仅会影响 生物过程 ,还会降低水的密度,导致分层和环流现象的发生,从而影响生物的扩散以及营养物质的运输。 降水,盐度和风也影响分层 ,混合以及环流。来自空气、河流和河口流动的养分输入同样会对微生物的组成和功能造成影响,而气候变化会影响所有这些物理因素。
海洋环境中除了数量庞大的海洋微生物外,还发挥着重要的生态系统功能。海洋微生物通过碳和氮的固定,使有机物矿化,形成海洋食物网以及全球碳和氮循环的基础。颗粒有机物中碳的沉积以及其固定到海洋沉积物中过程是大气中螯合CO 2 的关键长期机制。因此,通过矿化和海底储藏碳氮的释放之间的平衡决定了气候变化。除了变暖(由于大气中CO 2 浓度的增加,增强了温室效应),海洋环境自工业化前以来酸化了约0.1个pH单位,预计到本世纪末还会进一步减少0.3-0.4个单位。因此有必要了解海洋生物将做出何种响应。 温室气体浓度升高对海洋温度,酸化,分层,混合,温盐环流,养分供应,辐射和极端天气事件的影响会对海洋微生物菌群产生重大环境影响,这些影响包括生产力,海洋食物网,海底碳排放和固定等方面。
2.1 微生物影响气候变化
海洋浮游植物只占全球植物生物量的1%,但却完成了全球一半的光合作用(CO2 的固定以及OO 2 的产生)。与陆生植物相比,海洋浮游植物分布范围更广,受季节变化的影响较小,周转率更快。因此,浮游植物在全球范围内对气候变化反应迅速。太阳辐射、温度和淡水向地表水输入的增加加强了海洋分层,从而减少了营养物质从深水到地表水的输送,降低了初级生产力。相反,CO 2 含量的升高,在营养成分不受限制的情况下,可以增加浮游植物的初级生产力。一些研究表明,在过去的一个世纪里,全球海洋浮游植物的总体密度有所下降,但由于数据获得的有限性、分析方法的差异等多方面原因,这些结论需要进一步考证。也有研究发现全球海洋浮游植物产量增加以及特定区域或特定浮游植物群的变化。全球海水冰面积的下降,导致更高的光渗透率和潜在的更多初级生产;然而,对于可变混合模式、养分供给变化以及极地地区的生产力趋势影响的预测效应相存在矛盾的现象。这强调了收集关于浮游植物生产和微生物群落组成的 长期数据 的必要性。
除了海洋浮游植物对CO 2 固定的贡献外,化学自养古菌和细菌同样可以在深水黑暗条件下以及极地冬季期间在表层进行CO 2 的固定。海底产甲烷菌和甲烷氧化菌是CH 4 的重要生产者和消费者,但它们对这种温室气体大气通量的影响尚不确定。海洋病毒、嗜细菌细菌以及真核食草动物也是微生物食物网的重要组成部分。气候变化对捕食者-被捕食者的相互作用的影响,包括病毒-宿主的相互作用,可以影响全球生物地球化学循环。
气溶胶影响云的形成,从而影响阳光照射和降水,但它们影响气候的程度和方式仍不确定。海洋气溶胶由海盐、非海盐硫酸盐和有机分子的复杂混合物组成,可以作为云凝结的核,影响辐射平衡,从而影响气候。了解海洋浮游植物对气溶胶的贡献方式,可以更好地预测不断变化的海洋环境将如何影响云层和对气候的反馈。此外,大气本身含有大约10 22 个微生物细胞,确定大气微生物生长和形成聚集体的能力对于评估它们对气候的影响具有重要价值。
植物生长的沿海生境对于碳的固定具有十分重要的意义,人类活动,包括人为的气候变化,在过去的50年里使这些栖息地减少了25-50%,海洋捕食者的数量减少了高达90%。基于微生物活动决定了有多少碳被再矿化并释放为CO2 和CHCH 4 ,同时考虑到如此广泛的环境扰动,因此这些扰动对微生物群落的影响同样需要进一步评估。
2.2 气候变化对微生物的影响
气候变化扰乱了物种之间的相互作用,迫使物种适应、迁移或被其他物种取代或灭绝。 海洋变暖、酸化、富营养化和过度使用(例如捕鱼、 旅游 )共同导致珊瑚礁的衰退,并可能导致生态系统的改变 。一般来说,微生物比宏观生物更容易分散。然而,许多微生物物种存在生物地理差异,扩散、生活方式和环境因素强烈影响群落组成和功能。海洋酸化使海洋微生物的pH条件远远超出其 历史 范围,从而影响到其胞内pH水平。不善于调节体内pH值的物种会受到更大的影响,许多环境和生理因素影响微生物在其本土环境中的反应和整体竞争力。例如, 温度 升高会 增加 真核浮游植物的蛋白质合成 ,同时 降低细胞核糖体浓度 。由于真核浮游植物的生物量为~1 Gt C,核糖体富含磷酸盐,气候变化引起的氮磷比的改变将影响全球海洋的资源分配。海洋变暖被认为有利于较小的浮游生物而不是较大的浮游生物,改变了生物地球化学通量。 海洋温度升高、酸化和营养供应减少预计将增加浮游植物细胞外溶解有机质的释放,微生物食物网络的变化可能导致微生物产量增加,而牺牲更高的营养水平 。温度升高还可以缓解铁对固氮蓝藻的限制,对未来变暖海洋的食物网提供的新氮来源具有潜在的深远影响。需要认真注意如何量化和解释环境微生物对生态系统变化和与气候变化相关的压力的响应。因此,关键问题仍然是关于菌群转移的功能后果,例如碳再矿化与碳固存的变化,以及与养分循环之间的关系。
3 陆生生物
陆地生物量是海洋生物量的100倍,其中陆地植物约占全球一半的净初级生产力。土壤储存了约2万亿吨的有机碳,其数量远高于大气和植被中碳的总和。陆地环境中的微生物总数与海洋环境中的总数相似。土壤微生物调节储藏在土壤中以及释放到大气中的有机碳的数量,并通过提供调节生产力的多种营养元素间接地影响植物和土壤中的碳储存。
植物通过光合作用吸收大气中的CO 2 ,并产生有机质;相反,植物的自养呼吸和微生物的异养呼吸将CO 2 释放回大气中。温度影响这些过程之间的动态平衡,从而影响陆地生物圈捕获、储存人为碳排放的能力(图1)。而气候变暖可能加速碳的排放。森林覆盖陆地面积的30%,占陆地初级生产力的50%,对人为排放的CO 2 的固存率高达25%。永久冻土中的有机物质中碳的积累远超过呼吸所损失的,创造了最大的陆地碳汇。但由于气候变暖预计将使永久冻土减少28-53%,从而使大型碳库可用于微生物呼吸以及温室气体排放。
通过对表层土壤(10cm)和以及深层土壤(100cm)剖面进行对比评估发现,气候变暖会增加碳向大气中的排放。有关不同土壤地点之间碳损失的差异的进一步解释需要更多的预测变量。然而,来自全球对变暖反应的评估的预测表明,气候变暖条件下,陆地碳损失产生了积极的反馈,加速了气候变化的速度,特别是在寒冷和温带地区(这些地区储存全球大部分土壤碳)。
3.1 微生物对气候变化的影响
CO 2 含量的升高,提高了初级生产力,增加了植物凋落物含量,促进了微生物对凋落物的分解从而导致更高的碳排放。温度的影响不仅是微生物反应速率的动力学效应,也是植物输入刺激微生物生长的结果。一些固有的环境因素(如微生物群落组成、枯木密度、氮素可获得性和水分)影响微生物活动,这就需要通过地球系统模型对气候变暖所造成的土壤碳损失进行预测,以纳入对生态系统过程的控制。在这方面,植物养分的可获得性影响森林的净碳平衡,营养贫乏的森林比营养丰富的森林释放更多的碳。植物将约50%的固定的碳释放到土壤中,供微生物生长。分泌物除了被微生物利用作为能源外,还可以破坏矿物-有机体的结合,从微生物呼吸利用的矿物中释放出有机化合物,增加碳排放。这些植物-矿物质相互作用的相关性说明了在评估气候变化的影响时,除了生物相互作用(植物-微生物)之外,生物-非生物相互作用的重要性。
土壤有机质用于微生物降解还是长期储存取决于许多环境因素,包括土壤矿物特征、酸度、氧化还原状态、水的有效性、气候等方面。有机物的性质,特别是基质的复杂性,同样会影响微生物的分解。此外,不同土壤类型中微生物获取有机质的能力具有差异性。如果将可获得性考虑在内,预计大气中CO 2 含量的增加将促进微生物的分解能力,这会使得土壤中有机碳的留存量降低。升高的CO 2 浓度增强了植物和微生物之间对氮的竞争。食草动物会影响土壤中的有机质含量,从而影响微生物的生物量和活性。气候变化可以减少食草动物,导致全球氮和碳循环的总体变化,从而减少陆地碳的固定。有害动物(例如蚯蚓)通过间接影响植物(例如,增加土壤肥力)和土壤微生物来影响温室气体排放。蚯蚓肠道中的厌氧环境含有执行反硝化并产生NO2 的微生物。蚯蚓提高了土壤肥力,它们的存在可以导致温室气体净排放,尽管温度升高和降雨量减少对有害生物摄食和微生物呼吸的综合影响可能会减少排放。
在泥炭地,抗腐烂的枯枝落叶等会抑制微生物分解,同时水饱和度限制了氧的交换,促进了厌氧菌的生长以及CO2 和CHCH 4 的释放。植物凋落物组成和相关微生物过程的变化(例如,减少对氮的固定化和增强的异养呼吸)正在将泥炭地从碳汇转变为碳源。永久冻土的融化使得微生物可以分解先前冻结的碳,释放CO2 和CHCH 4 。永久冻土的融化导致了水饱和土壤的增加,这促进了产甲烷菌和一系列微生物产生CH 4 和CO 2 。据预测,到本世纪末,缺氧环境的碳排放将比好氧环境的排放在更大程度上驱动气候变化。
3.2 气候变化对微生物的影响
气候的改变可以直接(例如季节性和温度)或间接(例如植物组成、植物凋落物和根系分泌物)影响微生物群落的结构和多样性。土壤微生物多样性影响植物多样性,对包括碳循环在内的生态系统功能很重要。短期实验室模拟变暖以及长期(50多年)自然地热变暖最初都促进了土壤微生物的生长和呼吸,导致CO 2 净释放,随着基质的耗尽,导致生物量减少,微生物活性降低。这意味着微生物群落不容易适应高温,由此产生的对反应速率和底物损耗的影响减少了碳的整体损耗。相比之下,一项长达10年的研究发现,土壤群落能够通过改变基质使用的模式以适应升高的温度,从而减少碳的损失。在年平均温度范围超过20 C的森林土壤中也发现了细菌和真菌群落的实质性变化。
微生物生长对温度的响应是复杂多变的。微生物生长效率是衡量微生物如何有效地将有机物转化为生物量的指标,效率较低意味着更多的碳被释放到大气中。一项为期一周的实验室研究发现,温度升高导致微生物周转率增加,但微生物生长效率没有变化,同时该研究预测,气候变暖将促进土壤中的碳积累。一项长达18年的实地研究发现,土壤温度越高,微生物的效率就会降低,在这段时间结束时,不易分解的底物的分解会增加,同时土壤碳的净损失也会增加。
气候变化通过温度、降水、土壤性质和植物输入等几个相互关联的因素直接或间接地影响微生物群落及其功能。由于沙漠中的土壤微生物受到碳的限制,植物增加的碳输入促进了含氮化合物的转化,微生物生物量,多样性,酶活性以及对复杂有机物的利用。虽然这些变化可能会增强呼吸作用和土壤中碳的净损失,但干旱和半干旱地区具有的特点可能意味着它们可以起到碳汇的作用。为了更好地了解地上植物生物量对CO 2 水平和季节性降水的响应,我们仍需增加对微生物群落响应以及功能的了解。
气候变化同样也使湖泊、海水等环境中富营养化的频率、强度和持续时间增加。水华蓝藻能够产生各种神经毒素、肝毒素和皮毒素,危害鸟类和哺乳动物的 健康 。有毒蓝藻目前已造成了包括中国太湖在内的全世界多个地区严重的水质问题。气候变化直接和间接地有利于蓝藻的生长,许多形成水华的蓝藻可以在相对较高的温度下生长。与此同时,湖泊和水库热分层的增加使浮力蓝藻能够向上漂浮并形成密集的表面水华,这使它们能够更好地获得光,更加具有选择性优势。目前实验室和原位实验都证明了有害的蓝藻 Microcystis 属具有适应高CO 2 的能力。因此,气候变化和CO 2 含量的增加预计会影响蓝藻水华的菌株组成。
4 农业
根据世界银行表明(世界银行关于农业用地的数据),近40%的陆地环境专门用于农业。这一比例在未来预计有可能增加,这将导致土壤中碳、氮和磷以及其他养分的循环发生重大变化。此外,这些变化与生物多样性的丧失息息相关。增加对使用植物和动物相关的微生物的了解,以提高农业可持续性发展,减轻气候变化对粮食生产的影响,但这样做需要更好地了解微生物对气候变化的响应。
4.1 微生物对气候变化的影响
甲烷菌在自然和人工厌氧环境中产生甲烷,此外还有与化石燃料相关的人为甲烷的排放(图2)。近年来(2014-2017)大气CH 4 水平显著升高,但其背后的原因尚不清楚。尽管 水稻 仅覆盖了10%的可用耕地,但却养活了全球一半的人口,同样,稻田也贡献了农业20%的CH 4 排放的。据预测,到本世纪末,人为气候变化将使水稻生产产生的CH 4 排放量翻一番。 反刍动物 是人为CH 4 排放的最大单一来源,反刍动物肉类生产所产生的碳排放比植物高蛋白食物生产的碳排放高19-48倍;即使是非反刍动物肉类生产所产生的CH 4 也比植物高蛋白食物生产的碳排放高出3-10倍。 化石燃料 的燃烧和化肥的使用大大增加了环境中可利用氮含量,扰乱了全球生物地球化学过程,威胁到生态系统的可持续发展。农业是温室气体NO2 的最大排放者,NO2 通过微生物氧化和氮的还原而释放。气候变化扰乱了微生物氮转化(分解、矿化、硝化、反硝化和固定)和N 2 O的释放速率。迫切需要了解气候变化和其他人类活动对氮化合物微生物转化的影响。
4.2 气候变化对微生物的影响
升温和干旱强烈地影响着作物的生长。以真菌为基础的土壤食物网在广泛管理的农业(例如牧场)中很常见,而以细菌为基础的食物网通常出现在集约化系统中,但与后者相比,前者更能适应干旱环境。对全球范围内的表层土进行评估发现, 土壤真菌和细菌占据了特定的生态位,并且对降水和土壤pH的响应不同,这表明气候变化将对它们的丰度、多样性和功能产生不同的影响 。预计由于气候变化而增加的干旱会导致全球旱地中细菌和真菌的多样性和丰度的减少,这种减少将进一步降低微生物群落的整体功能,从而限制了它们支持植物生长的能力。
气候变化和富营养化(由于化肥的施用)对微生物竞争力的综合影响存在不可预测的影响。例如,营养丰富通常有利于有害的藻类繁殖,但在相对较深的Zurich湖中观察到了不同的结果。
5 感染性疾病
气候变化影响着海洋和陆地生物群中疾病的发生和传播(图3),这取决于不同的 社会 经济、环境和宿主病原体特有的因素。了解疾病的传播和设计有效的控制策略需要充分了解病原体、及其传播媒介和宿主的生态学,以及扩散和环境因素(表1)。例如,海洋酸化还可能直接导致鱼类等有机体的组织损伤,潜在地导致免疫系统减弱,从而创造细菌入侵的机会。对于农作物来说,当人们考虑对病原体的响应时,包括CO 2 水平、气候变化、植物与病原体的相互作用在内的不同相互作用的因素都是重要的。不同的的微生物能够引起不同的植物疾病,进而影响作物生产,导致饥荒,并威胁粮食安全。病原体的传播和疾病的出现是通过物种的运输和引进来促进的,并受天气对扩散的影响和生长环境条件的影响。
表1 病原体对气候和环境因素的传播响应。
气候变化可以通过改变宿主和寄生虫的适应来增加疾病风险。对于外温动物(如两栖动物),温度可以通过扰乱免疫反应,从而增加感染的易感性。每月和每天不可预测的环境温度波动增加了古巴树蛙对病原菊苣真菌 Batrachochytrium dendrobatidis 的敏感性。温度升高对感染的影响与真菌在纯培养中生长能力下降形成对比,说明在评估气候变化的相关性时,更应该注重于评估宿主-病原体的反应(而不是从分离微生物的生长速率研究中推断)。气候变化预计会增加一些人类病原体对抗生素的耐药率。2013-2015年的数据表明,日最低温度提高10 C,将导致 Escherichia coli , Klebsiella pneumoniae 以及 Staphylococcus aureus 的抗生素耐药率增加2-4%。潜在的潜在机制包括:高温促进抗药性可遗传因子的水平基因转移,以及提高病原体生长率,促进环境的持久性、携带和传播等。
食源性、气源性、水源性和其他环境病原体可能易受气候变化的影响(表1)。对于媒介传播的疾病,气候变化将影响媒介的分布,从而影响疾病传播的范围,以及媒介传播病原体的效率。许多传染病,包括几种媒介传播疾病和水传播疾病,都受到大规模气候现象(如ENSO)造成的气候变化的强烈影响,这种现象每隔几年就会破坏全球约三分之二地区的正常降雨模式和温度变化。据报道,与ENSO有关的疾病有疟疾、登革热、齐卡病毒病、霍乱、鼠疫、非洲马病和许多其他重要的人类和动物性疾病。
尽管已经在自然和实验室条件下,微生物种群的适应机制已有研究,但与动物(包括人类)和植物相比,微生物物种适应当地环境的研究较少。与植物和动物相关的病毒、细菌和真菌病原体以影响生态系统功能、影响人类 健康 和粮食安全的方式适应非生物和生物因素。病原农业真菌的适应模式很好地说明了微生物活动与人类活动之间的循环反馈。“农业适应”病原体引起流行病的可能性比自然产生的菌株更高,这会对作物生产构成更大的威胁。真菌病原体通过进化以适应更高的温度来增强它们入侵新的栖息地的能力,这使真菌病原体对自然和农业生态系统构成的威胁更加复杂。
6 微生物减缓气候变化
增加对微生物相互作用的了解将有助于设计缓解和控制气候变化及其影响的措施。例如,了解蚊子如何对Wolbachia细菌(节肢动物的一种常见共生体)作出反应,通过将Wolbachia引入埃及伊蚊种群并将其释放到环境中,从而减少了寨卡病毒、登革热和基孔肯雅病毒的传播。在农业方面,了解将NO2 还原为无害N 2 的微生物的生态生理学的进展为减少排放提供了选择。生物炭是广泛和间接减轻气候变化微生物影响的农业解决方案的一个例子。生物炭是通过限制氧条件下生物质的热化学转化而产生的,其可以通过减少微生物矿化和减少根系分泌物对矿物释放有机物的影响,从而促进植物的生长,减少碳的释放,从而改善有机质的存留。
微生物生物技术可以为可持续发展提供解决方案,微生物技术同样为实现联合国17个可持续发展目标中的许多目标提供了实用的解决方案(化学品、材料、能源和补救措施),解决贫困、饥饿、 健康 、清洁水、清洁能源、经济增长、产业创新、可持续发展等问题。毫无疑问,通过提高公众对全球变暖中微生物的主要作用的认识,即通过实现 社会 的微生物学素养,无疑会促进对此类行动的支持。
7 总结
微生物对固碳做出了重大贡献,特别是海洋浮游植物,它们固定的净CO 2 与陆地植物一样多。因此,影响海洋微生物光合作用和随后在深水中储存固定碳的环境变化对全球碳循环具有重要意义。微生物还通过异养呼吸(CO 2 )、产甲烷(CH 4 )和反硝化(N 2 O)等作用对温室气体排放做出重大贡献。许多因素影响微生物温室气体捕获与排放的平衡,包括生物群落、当地环境、食物网的相互作用和反应,特别是人为气候变化和其他人类活动。 直接影响微生物的人类活动包括温室气体排放、污染、农业活动以及人口增长,这些活动促进了气候变化、污染、农业活动以及疾病传播 。人类活动改变了碳固定与释放的比率,将加速气候变化的速度。相比之下,微生物也提供了重要的机会,可以通过改善农业、生产生物燃料和修复污染来补救人为问题。
为了理解可控范围内小规模相互作用的微生物多样性和活动如何转化为大系统通量,重要的是将研究结果从个体扩展到群落,再到整个生态系统。为了了解世界各地不同地点的生物地球化学循环和气候变化反馈,我们需要关于推动物质循环的生物(包括人类、植物和微生物)以及调节这些生物活动的环境条件(包括气候、土壤理化特性、地形、海洋温度、光和混合)的定量信息。
现存的生命经过了数十亿年的进化,产生了巨大的生物多样性,而微生物多样性与宏观生命相比实际上是无限的。 由于人类活动的影响,宏观生物的生物多样性正在迅速下降 ,这表明动植物物种的宿主特异性微生物的生物多样性也将减少。然而,与宏观生物相比,人类 对微生物与人为气候变化之间的联系所知甚少 。我们可以认识到微生物对气候变化的影响,以及气候变化对微生物的影响,但我们对生态系统的了解并不全面,因此,在解释人为气候变化对生物系统造成的影响方面仍存在挑战。由于人类的活动,正导致气候变化,这对全球生态系统的正常行驶功能造成影响。在海洋和陆地生物群落中,微生物驱动的温室气体排放的增加,并积极地反馈给气候变化。忽视微生物群落对气候变化的作用、影响和反馈反应可能导致会导致对人类的发展造成威胁。目前迫切需要立即、持续和协调一致的努力,明确将微生物纳入研究、技术开发以及政策和管理决策当中。
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浮游生物种多、量大,是海洋生物的主要成员,其研究对渔业生产和海洋科学基础理论都有重要意义。它们是经济鱼类的饵料基础,某些种(如桡足类的哲水蚤) 的数量分布可提示鱼类(如鲱形鱼类)索饵洄游的路线,有助于寻找渔场、确定渔期。有的种类本身就是渔业资源,如海蜇、毛虾和磷虾,以及用桡足类和糠虾等加工制作成的虾酱,均可供食用。许多浮游植物(如骨条藻、褐指藻、扁藻、金藻和螺旋藻等)和浮游动物(如轮虫、桡足类、卤虫等)可以人工大量培养,作为水产动物育苗的饵料。有些浮游生物对环境的污染物具有净化和富集的能力。一些狭温、狭盐性浮游生物,可作为不同海流的指示种。磷虾类、管水母类等浮游动物在较深水层大量密集,会形成深海散射层,阻碍或干扰声波在水中的传播,使声呐失效。发光浮游生物(如夜光虫等)的大面积密集,可引起海水发光,俗称“海火”,影响海军作战,浮游硅藻、钙板金藻、放射虫、有孔虫和翼足类等遗骸的沉积物可作为地层划分和海底石油资源勘探的辅助标志,有助于了解海洋地质史和古海洋环境等。一些浮游植物,特别是甲藻和蓝藻,当海域富营养化时会发生过度繁殖,使局部水域变色,形成赤潮,对鱼、虾、贝类及其他经济海产动物危害很大。对浮游生物的研究,以下一些方面有待深入:①浮游植物光合作用的生理生化机制。②浮游生物生态系统的现场观察实验(包括提高生产力方法,浮游生物在氮、磷、碳循环中的作用及能量的流动)。③赤潮浮游生物分泌毒素的生理机制和生化组成,以及预测和防治赤潮的方法。④浮游生物对污染物质的吸收、富集、解毒、净化的生理生化过程。⑤浮游生物的大量培养(工厂化)。⑥利用浮游生物作为捕捞经济鱼类及勘探海底石油资源的标志。⑦浮游蓝藻的固氮作用。
正如前文所说,遗传性和变异性是一切生物的本质属性 (王焕校,2000) ,生物种群对特定污染条件的响应是客观存在的 (孙铁珩等,2001) 。不论是个体微生物还是微生物群落,其生长发育都严格地受到环境条件的制约 (杨京平等,2002; Tansley A G,1939) 。通过研究矿区塌陷塘和参照湖泊的浮游植物群落,摸清其浮游植物群落的组成特征以及水域的营养状况,找出影响浮游植物群落的主要驱动因子,寻找最能指示其环境状况的优势浮游植物种属 (群) ,从而阐明矿区塌陷塘和非矿区湖泊限制初级生产力的关键因子,反映其浮游植物群落的构成特征,为控制塌陷塘的富营养化程度,合理开发和利用矿区塌陷塘,促进其生态环境状况的改善等工作提供科学的依据 (王振红,2005) 。
群落的研究可追溯至 19 世纪。群落的定量研究始于 Hesen (1887) 对海洋浮游生物的工作,此后一段时间关于浮游生物的研究甚多。在 20 世纪前半叶,浮游植物的研究主要集中在种类鉴定、数量比较和个体大小划分等领域 (周晓燕,2005) 。Kolkwitz R(1912) 首先研究了德国一些湖泊中浮游生物与环境的关系; Birge E & Juday C (1922)研究了美国 Wisconsin 内陆湖泊的浮游植物数量和内含的化学物质,是较早开始研究内陆湖泊的浮游植物的人员之一; Fott B.(1931) 开始了浮游植物的 “被动浮游”特征和机理,揭示其浮游于水体中的本质; Griffiths B M (1939) 对英国湖泊中的 “水华”现象的研究可以说是最早的湖泊富营养研究。70 年代以来群落生态学有明显的发展,有较多的定量分析 (如排序) 和模型模拟的研究。到了 80 年代,Wetzel (1983) 通过 《湖泊学》(Limnology) 一书将浮游植物生态学纳入了湖泊学研究的范畴。Reynold C S (1984) 将浮游植物生态学系统化和理论化,完成了 《淡水浮游植物生态学》 (The Ecology of Freshwa-ter Phytoplankton) 一书,完整总结了浮游植物生态学自创立以来的研究成果; Gentner S R(1983) 等人深化了浮游植物初级生产力的研究。Dokulil (1984) 则开始关注大型浅水湖泊中浮游植物的生态学问题。Kyong Ha et al.(1998) 从 1993 年 4 月每隔一周对韩国的Nakdong 河浅水域的浮游植物研究表明: 由于城市化和工业化的迅速发展,Nakdong 河的富营养化程度很高,1993 年硅藻纲占优势,在春季和深秋出现峰值; 1994 年的 3、4 月优势种群为硅藻纲,5 月为绿藻纲和隐藻纲,11 月为硅藻纲。浮游植物的季节性生长和演替受生物因素的影响,如竞争、捕食和寄生的支配,也受诸如理化因素的影响,如气候、人为扰动、水温、光照、电导率、pH 值、溶解氧和营养盐利用率的影响 (方文惠,2006) ,其中降水和人为扰动的强度及频率是控制浮游植物动态的重要因素 (Reynolds et al.,1988; Sommer,1989; Reynolds et al.,1993) 。
我国于 1953 ~1956 年由中国科学院水生生物研究所组织人员对长江中下游、淮河流域众多的湖泊进行了调查,从而全面开创了我国淡水生物资源和群落的研究。国内的科研人员在湖泊调查的基础上出版了 《中国淡水藻类》、 《江苏湖泊志》等成果。孙军等(2004) 2001 年对冬季覆盖渤海 56 个测站的浮游植物进行监测,共发现浮游植物 3 门 37属 42 种 (不包括未定名物种) ,物种主要以温带近岸型硅藻为主,优势种主要为尖刺伪菱形藻、浮动弯角藻、偏心圆筛藻、具槽帕拉藻 (Paralia sulcata) 和环纹劳德藻。其中的尖刺伪菱形藻、偏心圆筛藻和具槽帕拉藻是冬季渤海浮游植物的关键种。他们认为: 细胞丰度的平面分布由浮游硅藻的分布所决定。同 1983 年同期资料相比发现,优势种没有较大变化,但其优势程度顺序和细胞丰度发生了一定的改变,整个浮游植物群落的细胞丰度有大幅度增加。冬季渤海浮游植物群落的多样性程度是低的。马徐发等 (2004) 1999年 6 次采样观测到道观河水库浮游植物有 7 门 89 种,平均密度为 251.75 ×104ind / L,平均生物量为 5.67 mg/L,优势种为肘状针杆藻 (Synedra ulna) 、小胶鞘藻 (Phormidiumtenue) 、水华微囊藻 (Microcystis flosaquae) 、颗粒直链藻 (Melosira granulata) 、啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa) 、小环藻 (Cyclotella sp) 和小型色球藻 (Chroococcus minor) 。从浮游植物种类组成、现存量看,该水库为中富营养类型,并已向富营养化方向发展。中国科学院水生生物研究所东湖实验站对武汉东湖浮游植物群落的季节变化进行了近 30 年观测记录 (饶钦止,章宗涉,1980; 刘建康 1990,1995) 。藻类群落的组成也显示了武汉东湖浮游植物群落 20 年间的明显变化。在 1956 ~1957 年,甲藻的数量占第一位,硅藻次之,这两门藻类占藻类总数的 60% ~70%,蓝藻和绿藻加在一起的数量比甲藻和硅藻的数量要少得多。60 年代以后,蓝藻和绿藻的藻类数量增加到全部藻类总数量的 50%。蓝藻越来越突出,硅藻则已退居很次要的地位 (中国国家环境保护总局 “水和废水监测分析方法编委会”,2002) 。王振红等 (2005) 通过分析淮南矿区生态环境对塌陷塘水体的影响及不同时序采煤塌陷塘浮游植物的种类变化,探讨了塌陷塘浮游植物对矿区生态变化的响应,阐述了塌陷塘的浮游植物演替不同于一般的水库和湖泊,其特殊性较为显著。
浮游植物的生长情况反映了一个地区的生态情况,如水资源的污染程度等,是判断环境变化的重要依据
物种多样性原则说明,每种生物都有存在的价值。研究一类生物是探索生态系统的一部分。
关于物流的学术论文范文篇二 城市物流与物流城市 【摘要】 现代物流业的发展对城市建设意义重大。本文基于城市物流与物流城市两个角度分析了我国物流业的现状,发展物流业的作用及怎样发展物流业。 【关键词】 城市物流 物流城市 关系 发展定位 国际贸易是一个关于物的流通的学科,物流是国际贸易离不开的重要一环。亚当斯密在国富论中,用这样的话揭示了现代经济学的历史:“劳动生产力上最大的增进,以及运用劳动时所表现的更大的熟练、技巧和判断力,似乎都是分工的结果。”分工和专业化是经济发展的主要原因,因此市场上离不开物流活动。 一、物流的概念 物流是指通过有效安排商品的仓储、管理和转移,使商品在需要的时间到达需要的地点的经营活动,是商品流通――从空间位移和从时间推移,也就是商品从供应地到接受地的实体流动过程。由此可见,物流并不改变物品的大小、形状、外观等物理性质,但是它却克服了需求方和供给方在空间的距离和时间的限制,创造了物品的空间效应和时间效应,在经济运行中起着不可或缺的作用。物流的空间效应是指在商品流动过程中由于商品的空间转换所产生的效应。从需求方的角度来看,空间效应是由于商品的空间转换所带来的效用满足或消费者剩余的增加,体现了“从无到有”或“从小到大”的过程。 二、我国的物流业发展现状 2013年中央政府发布经济工作重点是要加强和改善宏观调控,促进经济持续健康发展。要牢牢把握扩大内需这一战略基点,培育一批拉动力强的消费增长点,增强消费对经济增长的基础作用,发挥好投资对经济增长的关键作用。其中,不少议题特别提出要扶持重点企业的物流建设。 企业现代物流以及服务于社会的第三方物流日益成为人们关注点,而单独对城市物流、物流与区域经济发展的讨论却比较少;同时由于我国物流技术、管理水平发展起步较晚,在国内存在区域发展不平衡的状况。东南沿海城市的企业认识、发展了现代物流,从物流管理中取得了巨大的效益,提升了企业的竞争力,激发了企业的活力,而西部、北方城市的企业由于地域、经济发展速度的差距,企业的物流管理大部分停留在过去粗放型的物资供应、储存、运输、中转、装卸等单一的流程操作管理上,没有对现代物流有一个清晰的认识。 三、城市物流发展定位――城市物流和物流城市 近几年来,中央提出的区域经济发展新战略,将东、中、西部和东北地区作为一个整体,完整地阐述了四大区域的战略布局,完成了全国区域经济的宏观布局。现在不仅是企业之间存在竞争,城市与城市之间也是竞争愈演愈烈。从争做金融中心,争做经济中心,争做产业中心,到现在开始了对物流中心位置的争夺。每个城市都力图成为该省,该地域,甚至全国的物流中心。 一个城市发展物流需要一个清晰的宏观定位,其中有两种定位就是城市物流和发展物流城市。 城市物流,是指为城市服务的物流,或者是城市内的物流。它服务于城市经济发展的需要。它的特点是:属于中观物流领域;城市物流流动的物质资料,有生产资料、生活资料、废弃物等;城市物流的流量比企业物流大。在现今高速发展的中国,每个城市都需要一个完善的物流系统,以满足本市及与周边地区的物流需要。以城市多个物流中心为建立区域物流中心网络,合理组织物流。物流中心网络体系就是多个物流中心合理布局、合理分工、合理衔接的结果,同时也是情报信息网络,城市物流也是发展物流城市的基本条件,是一个城市发展物流的基础。 物流城市,即它是一个物流的城市,即物流占据城市经济发展的重要地位。成为区域的物流中心。如广州、上海、重庆、武汉区域物流枢纽等。当城市物流发展到一定程度,区域内具有地域优势的城市可以发展为物流城市,一个城市,通过出台实施各项政策,加大物流基础设施兴建的力度,加速引进各种具备实力的物流公司,通过建设各种物流中心,发挥本身所具备的如地理位置、经济地位等优势,支持城市物流发展,使该城市的物流能力极大提高,辐射力加强,成为周边城市商品交易的集散地,利用强大的物流能力成为地区内的中心城市、物流中心。城市相继建成各种物流中心,谋划在新世纪站企制高点,成为商品流通的中转集散地,在城市经济推动中加入物流这一充满活力的重要环节。 四、物流与城市发展的关系 1、发展物流对城市的作用 首先,发展城市物流,可以减低城市内物料流通的效率,减低城市的运营成本,减少物耗,有效整合利用城市资源,提高城市运转的速度,并同时提高城市居民的生活水平。其次,发展成为物流城市,成为地区物流中心,就可以更多地吸引商品进入该市享受物流服务,从而使城市的贸易量增加。一个物流区域中心,必然是周转中心,一定会带动仓储、交通、消费方面的增长,增加就业,刺激消费。由此带来的人流的增加,房地产业的发展。一个区域物流中心,供应商或者生厂商或者电商自己,为了节约成本,必然尽量的在物流城市设工厂或者是物流增值服务,例如包装、非主要工序的加工等,这就会带动生产企业进驻。这个乘数效应无疑是巨大的。由此可见,城市竞争力的下降、比较优势的减弱、经济发展的增长要求及物流带来的种种好处,使物流成为城市间的热门话题。 2、城市发展物流的动力 纵观全国经济发展较好的地区,我们发现,城市物流起着至关重要的作用,而物流城市渐渐成为区域经济发展必要环节,即便是占尽发展先机的沿海城市也需要物流作为经济发展的新动力,其原因有三点:首先,当今中国开放程度越来越高,城市间在政策方面的差距越少,沿海开放城市和经济特区在政策方面并无法再凝聚太多的眼球;没有太大的优惠。其次,劳动力廉价的比较优势减弱。以前沿海城市的廉价劳动力是最大的比较竞争优势。廉价的劳动力可以减低企业的生产成本,所以吸引了很多外资企业前来投资。但随着经济的发展,沿海城市劳动力成本越来越高。而劳动力更为廉价的中国内陆城市及其他国家如越南等在这方面开始具备了比较优势,虽然这些地区的劳动力劳作水平不高,但假以时日,他们将同样扮演以前沿海城市所扮演的角色。再次,世界各地区、各城市的发展表明,一个城市如果没有自主创新能力,而一直处于产业链上最低端的加工地位,不仅无法取得更高的利益,更危险的它将失去所有活力,而将城市的发展决定权完全交出去。近几年国家开始在大力强调自主创新,强调城市的转型。那么在当前各城市发展普遍出现瓶颈,找不到新的经济增长点之时,发展物流可以说是不错的选择。 在现有的经济模式中,举广州为例,广州市是中国传统的贸易中心,多年对外贸易的经验和积累,使城市内形成了大大小小的商品集散地,加上陆路、铁路、航空、水路的网路建设,保税园区引进国外知名物流企业,广州城市内的物流发展在全国处于领先地位。在区域概念来看,广州是华南地区,乃至于全国的物流中心,是区域物流城市的佼佼者。在国外市场受全球经济拖累的今天,广州依然可以依靠物流的能力,支撑扩大内需求增长的要求。 3、如何发展区域物流城市 不是每个城市都能成为物流城市,物流城市需要具有先天地域中心的先机,需要有通达的城际网络,省际网络,以及国际网络。首先必须对城市定位,是否能成为物流城市,应该成为哪个级别的城市。这个定位必须考虑几个方面,即地域、行政级别、影响辐射能力、交通辐射、经济发展程度、本地的主要经济类型等。一旦定位为物流城市,必须在软件和硬件上有所完善。 软件上,政策,包括第三方企业扶持政策、税收政策、人才政策、招商引资政策、土地政策、商贸政策。一个区域物流中心城市也必定是区域零售批发中心周转城市,如广州的白马衣服市场,深圳的华强北。因此必须发展现代商贸物流节点,推进集群发展。规划设立一批现代商贸物流节点,建立商贸物流园区发展机制和政策,通过市场运作加强园区基础设施配套,充分发挥园区集聚和带动作用,吸纳同类型的物流企业和商贸经营者入驻,推进商贸物流集群发展。 硬件上,具有地域优势的城市以转化区域优势为导向,加快构建商贸物流、公路、铁路、航空等现代区域服务中心,着力提升城市影响力和辐射力。调整提高、发展占位,适时调整城市经济结构、产业结构和城市空间结构,与区域城市进行产业衔接,提高城市经济实力和区域经济文化中心城市带动作用,加强城市拓展和基础设施建设,构建更加完备的区域现代服务中心。 培育龙头企业,形成产业支撑。建立健全商贸物流产业发展机制,引导企业既兴建现代专业市场,又积极投身商贸物流业发展,促进企业向开发建设与发展产业并重转变,形成“企业+市场+产业”的发展模式。引进战略投资者,以项目带动,建立健全项目带动与产业发展的良性互动机制,开发好高质量的项目、核心项目、前瞻性项目和大项目,通过扩大开放、招商引资,吸引更多的战略投资者发展商贸物流业。支持和鼓励骨干流通企业通过自由连锁、挂大靠优等形式扩大投资,培育一批现代物流企业集团。 在政府层面,消除城市发展物流和区域发展物流城市的障碍。首先,政府的重视不应该在理念上,而应该付诸行动,如在国家允许范围内废除阻碍物流发展的各项规章制度,出台政策法规来支持城市物流发展,加强城市物流的研究与规划。其次,成立专门的物流部门,来统一协调城市的物流发展,改变城市物流无人管理的历史和现状,整合物流资源。如在现有交通主管部门的基础上扩大和延伸其职能,把全市的交通运输、仓储保管、装卸搬运、加工包装、配送服务的能力统筹统管起来。政府对本市的这些物流设施资源,不但要心中有数,而且能够制定政策法规,控制其运作,规划其发展,使其为城市物流的总体优化服务。再次,大力吸引各物流企业,特别是第三方物流。政府创造环境,而经济的主体,经济的活力来源于企业。所以物流的发展,最终还是得这些物流企业来实施。政府只是做好保姆,提高良好的公共服务。最后,人才是21世纪的根本。就世界范围而言,物流发展到今天,其价值的创造已经形成一大产业;其知识体系已构成一门学科;其专业人才正日益成为物流企业家、物流专家和物流学者。然而,在我国这一切的发展距离国际水平的差距还很大,其中,物流知识的普及和物流专业人才的培养是二项重要使命。政府要做好这个工作,吸引培养物流人才,提供人才给企业。在经济受外部市场影响的今天,发展物流城市对区域经济是机遇,对企业是机遇,对政府同样是机遇。 【参考文献】 [1] 李斌:物流的时空效应分析[J].时代经贸(下旬刊),2007(S8). [2] 张文杰:城市化物流中心的建设与规划[J].北京商业,2000(3). 看了“关于物流的学术论文范文”的人还看: 1. 关于物流的学术论文 2. 关于物流毕业论文范文 3. 物流论文范文大全 4. 物流论文范文 5. 关于物流管理论文范文
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论文:农产品物流文献综述 摘要:农产品物流是制约我国农业发展的重要瓶颈。本文在介绍国内外物流研究发展状况,总结了我国农产品物流的研究现状,并作了评述。主题词: 物流 农产品物流 评价一、背景目前我国农业发展中面临的一个突出问题是农产品流通的市场化水平低、流通成本高,农民没有从流通领域享受到应得的比较利益。由于农产品最终要依赖于流通领域才能实现其价值,因此现代农产品流通体系的建立,已成为提高农民收入、促进整个农业发展的关键。现代农产品流通体系的建立,必须依赖农产品现代物流。现代物流已成为降低物质消耗、提高劳动生产率以外的“第三利润源泉”。目前我国的物流行业已逐步进入快速发展阶段。然而,由于我国农业发展的相对落后,致使农产品物流的发展严重滞后,不仅大大削弱了我国农产品的市场竞争力,而且已成为我国整个流通体系的瓶颈。我国每年果品产量有7000万吨左右,由于上市组织化低、包装不统一、大多敞篷车运输,果品从采收、运输、批发到消费者手中,大约损失30%。广东每年因水果、蔬菜等鲜活商品腐烂造成的损失达7.5亿元。据统计,我国水果蔬菜等农副产品在采摘、运输、储存等物流环节上的损失率在25-30%左右,超过1/4的农产品在物流环节中被消耗掉,而发达国家的果蔬损失率则控制在5%以下,美国的水果蔬菜在物流环节的损耗率仅有1-2%。中国是一个农业大国,农产品物流在国民经济发展中举足轻重。因此,通过研究农产品物流,逐步建立现代化的农产品流通体系,将有效地解决农产品流通中的地区封锁与货畅其流的矛盾、农产品结构与市场需求的矛盾,提高我国农产品的流通速度与效益,从而大大提高我国农产品的国际竞争力,为从根本上解决“三农”问题,打下坚实基础。二、国内外物流的研究综述1、 物流热的兴起据有关资料记载,物流概念的雏形最早出现在20世纪初叶,1918年英国的利费哈姆勋爵成立了“即时送货股份有限公司”,旨在全国范围内把商品及时送到批发商、零售商以及用户的手中,被誉为有关“物流活动的早期文献记载”。1927年,R.Borsodid《配送时代》一书中首先使用Logistic来定义物流。1935年,美国销售协会对物流进行了定义:“物流(Physical Distribution)是包含于销售之中的物质资料和服务,与从生产地到消费地点流动过程中伴随的种种活动”。在第二次世界大战期间,美国在战时供应中,首先采用了后勤管理(LogisticsManagement)这一名词,对军火的运输、补给等进行全面管理。这种后勤管理方法后被引入到商业部门,被人称之为商业后勤(Business Logistics),定义为“包括原材料的流通、产品分配、运输、购买与库存控制、储存、用户服务等业务活动”,其领域统括原材料物流、生产物流和销售物流。上述历史被物流界较普遍地认为是物流的早期阶段。在上世纪50年代到70年代期间,人们研究的对象主要是与商品销售有关的物流活动,因此通常采用的仍是PhysicalDistribution一词,在日本则被称为“流通技术”,后称之为“物的流通”。1986年,美国物流管理协会(CLM)将Physical Distribution改为Logistics。CLM对Logistics所做的定义是:“以适合于顾客的要求为目的,对原材料、在制品、制成品与其关联的信息,从产业地点到消费地点之间的流通与保管,为求有效率且最大的‘对费用的相对效果’而进行计划、执行、控制”。Logistics已突破了商品流通的范围,把物流活动扩大到生产领域,物流已不仅仅从产品出厂开始,而是包括从原材料采购、加工生产到产品销售、售后服务,直到废旧物品回收等整个物理性的流通过程。物流不但与流通系统维持密切的关系,同时与生产系统也产生了密切的关系。这样,将物流、商流和生产三个方面连接在一起,就能产生更高的效率和效益。1998年,美国物流管理协会对物流的概念做出了符合时代发展特征的最新调整,即物流是供应链程序的一部分,其专注于物品、服务及相关信息从起始点到消费点的有效流通和储存的计划、执行(实现)和控制,以满足顾客需求。我国对物流的研究开始于物资系统,但由于物流概念本身的模糊,因此很多人将物流与物资流通混为一谈,近年来许多学者经过对西方物流的研究,对此进行了深入认识,形成了当前比较一致的定义“物流是物品从供应地向接受地的实体流动过程。根据实际需要,将运输、储存、保管、包装、装卸、流通加工、配送和信息处理等基本功能实行有机结合”。 因此物流的概念发展随世界经济的发展而发展,现代物流的概念是在全球化、信息化、一体化发展因此得以提出。随着全球性经济结构调整和跨国企业作用的发挥,世界经济在发达国家的带动下进入了消费多样化、生产柔性化、流通高效化时代。现代物流因社会化大生产的发展和专业化分工的深化,出现了第三方物流、第四方物流等专业物流服务企业形态,物流规模和活动范围在计算机和网络技术的支撑下不断扩大,物流企业向集约化、协同化方向发展。物流在经济发展中具有重要意义。美国著名经营学家彼得.德鲁克将物流比做"一块未开垦的处女地"。道格拉斯.M.兰伯特(Douqlas M.Lambert)指出在整个物流活动发生的费用中,在库费用是最大的一部分。早稻田大学教授西泽修所写的《流通费用》一书,把改进物流系统称之为尚待挖掘的"第三利润源泉",他在《主要社会的物流战》一书阐述:"现在的物流费用尤如冰山,大部分潜在海底,可见费用只是露在海面的小部分。"。蒋坚认为现代物流产业是我国新的经济增长点现代物流产业是拉动经济增长的力量源泉,将对我国国民经济增长产生新的拉动与支持作用,对我国相关产业发展起到促进和协调作用,对于解决我国经济发展中的难点问题起到关键性作用.2001年以来我国兴起了物流,许多科研院所和企业积极开展了物流的研究中。李学伟等对物流的物流的特征进行了研究,认为物流特征如下:服务业的性质,整合特征,与生产经营的不可分性等。姜大立等对我国16个行业的物流管理的特点、政策法规、运作模式、发展战略进行了研究,试图应用物流管理理论,结合行业特流管理实践,探讨行业特流发展趋势,研究行业物流管理方案。杜木恒从市场供求运行的角度,以经济学的需求观、交易费用、寻找费用等经济理论,分析现代物流的基本特征及其发展趋势;以经济学的财富观阐述推动现代物流发展的基本动力因素,进而探讨现代物流业态和物流经营方式的变革。陈清泰等在对美国、日本、欧洲等国现代物流发展进行了充分研究后,认为当前现代物流主要存在以下趋势:1.物流技术高速发展,物流管理水平不断提高,主要体现为信息化、自动化、集成化和智能化;2.专业物流形成规模,共同配送成为主导; 3.物流企业向集约化、协同化、全球化方向发展;4.电子物流需求强劲,快递业“冲锋陷阵”;5.绿色物流将成为新增长点; 6.物流专业人才需求增长,教育培训体系日趋完善。2、主要物流理论综述①企业物流研究目前关于企业物流理论的研究很多,主要是供应物流、生产物流、销售物流等,同时围绕物流主体研究开展了企业自营物流、专业子公司物流、第三方物流和第四方物流等。在众多的物流管理理论中,精益物流的研究正在兴起。田宇、朱道立从精益物流的历史背景、内涵、方法等角度全面介绍了精益物流这一崭新的物流管理思潮。精益思想的核心就是以越来越少的投入、较少的人力、较少的设备、较短的时间和较小的场地创造出尽可能多的价值;同时也越来越接近用户,提供他们确实要的东西。②区域物流研究近几年来在我国区域经济发展比较迅速的地区,政府部门已经认识到发展现代物流对于优化经济结构、改善投资环境和提高地区经济整体竞争力的战略意义,并已着手研究和制定有关物流规划与政策。如北京市已经完成了“北京市综合物流系统规划研究”;作为全国经济中心、贸易中心、金融中心以及航运中心的上海市,在《上海市国民经济和社会发展第十个五年计划纲要的报告》中,把现代物流同生物医药、新材料、环境保护列为上海市四大新兴产业,并编制了《上海市现代物流发展规划》;深圳市则把现代物流与高新技术和金融并重,作为跨世纪经济发展目标的三大支柱产业之一,并委托美国盖兰德公司作了《深圳现代物流发展策路及交通运输相关政策研究》的咨询报告。有关专家认为虽然有关区域物流管理的理论研究与实践在我国已经起步,但由于物流理论研究环节的相对滞后,我国区域物流发展还存在许多误区。指出在我国物流业发展的初期阶段,为推动区域物流和物流产业约健康发展,应进一步明确区域物流概念体系,从多角度来分析和认识区域物流,深入研究区域物流的增长机理,并增加区域物流政策研究的内容。主要体现在以下几个方面:苗青,白玲,曲鹏飞认为发展现代物流业,对发展区域经济并调整产业和经济结构,培育新一轮经济增长点都具有重要意义。他们提出根据佩鲁的“经济空间”增长极概念,现代物流业属于推进型经济部门,因此要建立我们符合区域增长模式的现代物流,同时认为产业集群有利于现代物流的发展。李群峰(2002,同济大学)对城市物流系统概念设计及政府在其中的作用进行了研究,论文首先从特例出发,以区位理论为基础介绍了对物流系统所依托的现实基础的分析方法,在此基础上进行了物流系统的初步目标定位。然后以系统工程思想为指导,从物流系统模式、物流需求分析、功能设计、结构设计、运行机制分析五个方面进行了物流系统概念设计。接下来对政府在物流系统中的作用进行了分析论证,首先论证了政府特别是地方城市政府应该在物流系统规划中起重要作用的基本观点;然后从管理机构协调、基础设施建设、市场制度建立、产业政策制定和政府企业战略五个方面明确了政府在物流系统规划和建设中的具体作用。最后从宏观和微观两个方面阐述了物流系统规划对社会经济生活的巨大作用,总结了目前城市纷纷进行物流系统规划的原因。李兰冰对现代物流业对中心城市经济增长的贡献研究,以经济增长影响因素为切入点,将“经济增长影响因素四层次分析法”作为理论工具,探讨现代物流业对中心城市经济增长四个层次影响因素的具体贡献,进而明确现代物流业对中心城市经济增长影响因素的具体贡献模式,在此基础上引入了模型,进而形成融入现代物流的中心城市经济增长累积过程模型。③环保物流、绿色物流及逆向物流研究张念分析了绿色物流的三大理论基础,并从政府和企业的角度提出实施绿色物流管理的诸项措施.高本河、魏际刚分析了绿色物流在国外的发展及我国的差距。陈柳钦在《环保物流的理论探讨》中介绍了环保物流的产生有其现实背景和理论基础,认为我国发展环保物流势在必行,政府要发挥政府的引领和导向作用营造宏观环境鼓励环保物流,企业在企业物流的各个环节都要注重环保,形成环保物流,消费者要倡导绿色消费,支持环保物流。武汉理工大学物流工程系王长琼介绍了逆向物流的概念,分析了逆向物流与环境保护的关系,以及国外的发展概况;从降低原料成本、提高服务价值、提高环境业绩等方面对逆向物流的经济价值进行了分析;最后,对逆向物流管理的基本策略进行了初步探讨。绿色物流和环保物流从理论基础和内容来看基本是一致的,主要是适应当前人们要求减少污染、保护环境和实现可持续发展的而产生的。从逆向物流的内涵看,其目标之一是对最终废弃产品或包装废弃物做出正确的处置,因此前两者有密切关系,但是逆向物流不仅仅是一种环境保护策略,而且是一种节约资源、降低污染,能为企业产生明显经济效益的企业战略。④物流交易模式研究和电子商务物流李学伟、曾建平、卢勃等从交易成本经济学的角度出发,研究了物流的交易性质及其交易模式的选择理论。田学军对国外物流服务商的基本类型、物流服务的内容和方式、物流服务关系的建立与管理进行了分析。二、国内外关于农产品物流研究的现状目前关于农产品物流和农业物流经常混为一谈,有的专家则努力进行界定。一般认为农业物流是指从农业生产资料的采购、农业生产的组织到农产品加工、储运、分销等,实现从生产地到消费地、生产者到消费者过程中所形成的物质流动 ,农产品物流是指为了满足用户需求,实现农产品价值而进行的农产品物质实体及相关信息从生产者到消费者之间的物理性经济活动。具体地说,它包括农产品生产、收购、运输、储存、装卸、搬运、包装、配送、流通加工、分销、信息活动等一系列环节,并且在这一过程中实现了农产品价值增值和组织目标。 农产品物流的分类主要按产业链有农业物流分为供应物流、生产物流、销售物流、废弃物流,根据农作物的品种又分为粮食作物物流、经济作物物流、畜产品物流、水产品物流、林产品物流和其它农产品物流。因此从概念上来看农产品物流是农业物流的重要组成部分。据广东智农通农业网报道,我国农资市场流通市场就有1500亿元的规模。因此农业物流如何发展成为广大学者关心的核心。Arlo Biere 认为农业贸易物流是农业贸易课程中单独的一门课,物流和供应链管理的重要性使得其非常重要,他并为此设计了教学大纲。姜大立同时从农业行业物流管理的角度,提出农业行业物流管理应通过农资连锁经营配送管理、农业产业化经营管理和农产品物流管理来开展。并提出了我国4类农业物流运作模式:农资企业的连锁经营模式、订单农业模式、产业化生产模式、农产品批发模式。赵黎明、徐青青对我国区域农业物流体系进行了设计,对区域现代物流信息平台功能进行了设定,并进一步研究了大农业物流的产业链结构。王新利研究了农业物流和农业产业化的关系,认为我国农业产业化进程发展缓慢的一个重要原因是忽视了农村物流在农业产业化进程中的作用与我国农村物流体系的落后。付洪垒、仪秀琴认为农业产业化呼唤物流业向农村的渗透,加速了农村物流的发展。关于农产品物流,中国物流与采购联合会常务副会长丁俊发认为发展农产品物流不仅能使农民生产的任何产品都实现其价值与使用价值,也可以使农产品在物流过程中增值,还能降低农产品生产与流通的成本,提高农业生产的整体效益。他同时认为中国农产品物流具有农产品物流数量大、品种多,农产品物流难度大、农产品物流要求高的特性,要充分重视农产品加工增值物流,要充分重视在农民中培育物流主体,在农村与城市建设物流载体要充分重视在农民中培育物流主体,在农村与城市建设物流载体。王静认为发展农产品物流是实现农业现代化之路,农产品生产和流通的特殊性决定了农产品需要现代物流. 李学工、刘伟芳认为农产品营销需要引入现代物流思想,农产品营销不是简单的生产、初加工、保管、仓储、运输的总结,而是需要借助现代物流及其供应链思想来解决。南京经济学院王遐见认为中国“入世”形势要求国内粮食市场进一步放开 ,并尽快与贸易自由化的国际粮食市场接轨;与此相适应 ,必然要调整现行的粮食产业政策, 加快粮食物流科学化建设;而实现粮食物流科学化的关键,就是运用宏观调控与市场机制两种手段,优化调整粮食经济结构,理顺粮食合理流向, 完善粮食区域产销平衡机制。Alan McKinnon 对英国食品供应链运输效率进行了分析。俞菊生介绍了日本农产品物流和批发市场。秦代红、刘学以成都市为例,分析了农产品物流当前的问题,并提出了加快发展农产品物流业、提高农业竞争力的对策。夏文汇对我过电子商务平台下农产品物流运作模式进行了研究。华中农业大学孙剑、李艳军对生产者和中间商为垂直一体化农产品物流体系进行了研究。罗其友、陶陶在《以功能统筹观重构农业政策》一文中,认我国中远期要从“农业零负担”政策逐步向“农业正支持”政策过渡,最终建成面向农业多功能统筹和农村地域全面持续发展的高效而规范的农业支持政策体系,将农产品物流支持政策与农业资源储育支持政策、农业生产支持政策、农村社会支持政策并列为四大政策体系内容。谢培秀提出加快农业物流需要用现代企业制度改造国有粮食企业,培育多种所有制农业物流企业,培育构建现代物流企业,建立提升与之配合的区域性农协组织和农产品经销形态,并以现代物流和市场化运作为基础的粮食安全体系。四、关于目前研究的评价1、我国物流研究正在向纵深发展,在企业经营物流理论、区域物流不断完善同时,环保物流、绿色物流及逆向物流研究成为物流研究的热点,物流研究从理论到实践发展迅速。2、农产品物流的研究正在兴起,受到了来自各方面的关注。由于农产品物流的特殊性,由于农产品物流研究具有复杂性的特点,目前农产品物流的理论和实践研究都比较贫乏,目前的研究只是分散的研究,有待于进一步系统化。目前的农产品物流研究主要集中在农产品物流的概念、性质及物流体系建设,还没有从物流理论的角度进地深化研究,有待于深入研究。3、农产品物流与农业产业化、粮食流通体系改革研究等重大农业发展问题关系需进一步研究。4、农产品物流如何应用先进的物流理论来研究农业物流是热点。如与可持续发展结合,研究农业环保物流、绿色物流等将有待研究。5、农产品物流的实证分析研究相对较少,物流主体的培养、农产品供应物流、销售物流、生产物流及废弃物流和物流交易模式的实证分析都需要深入研究。
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史植物地理学”发生了革命,促使学者们重新考虑植物分布类型。20世纪70年代以来,出现了不少以“生物地理学”命名的著作,其中都有植物地理的内容。随着科学新理论的出现和新的研究手段的采用,植物地理学正面临变革。这种变革的两个最明显的趋势是:由定性走向定量,描述配合实验。认识植物是研究和利用植物的前提。植物地理学不仅 以种为基本的研究单位,同时也常应用更高级的分类单位进行分析。
1、论文题目:要求准确、简练、醒目、新颖。2、目录:目录是论文中主要段落的简表。(短篇论文不必列目录)3、提要:是文章主要内容的摘录,要求短、精、完整。字数少可几十字,多不超过三百字为宜。4、关键词或主题词:关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的,是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作机系统标引论文内容特征的词语,便于信息系统汇集,以供读者检索。 每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词,另起一行,排在“提要”的左下方。主题词是经过规范化的词,在确定主题词时,要对论文进行主题,依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。5、论文正文:(1)引言:引言又称前言、序言和导言,用在论文的开头。 引言一般要概括地写出作者意图,说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。〈2)论文正文:正文是论文的主体,正文应包括论点、论据、 论证过程和结论。主体部分包括以下内容:a.提出-论点;b.分析问题-论据和论证;c.解决问题-论证与步骤;d.结论。6、一篇论文的参考文献是将论文在和写作中可参考或引证的主要文献资料,列于论文的末尾。参考文献应另起一页,标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。中文:标题--作者--出版物信息(版地、版者、版期):作者--标题--出版物信息所列参考文献的要求是:(1)所列参考文献应是正式出版物,以便读者考证。(2)所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息。
人是要靠自己的
植物在生长过程中,如果适当的添加一些科学技术,对于植物的健康成长是有一定的帮助的。下文是我为大家整理的关于植物生长的科学论文,希望能对大家有所帮助。
摘要:在长期的进化过程中,植物通过体内水分平衡即根系吸收水和叶片蒸腾水之间的平衡来适应周围的水环境。不同的水体对于水生植物的影响不尽相同,本文通过水体与水生植物的发展过程,分析了不同水体对水生植物的生长的影响。
关键词:水体;水生植物;水位;波浪;生长;影响
1水体与水生植物
1.1概念
水体指的是液态和固态水体所覆盖的地球空间。水圈中的水上界可达大气对流层顶部,下界至深层地下水的下限。包括大气中的水汽、地表水、土壤水、地下水和生物体内的水。各种水体参加大小水循环,不断交换水量和热量。水圈中大部分水以液态形式储存于海洋、河流、湖泊、水库、沼泽及土壤中;部分水以固态形式存在于极地的广大冰原、冰川、积雪和冻土中;水汽主要存在于大气中。三者常通过热量交换而部分相互转化。
水生植物一般指能在水中生长的植物。水生植物主要分为挺水植物、浮叶植物、漂浮植物和沉水植物四大类,有时把一些水缘植物和喜湿植物也划归水生植物。水生植物具有保存生物多样性、净化水质、美化水景和固坡护岸的作用。
1.2水体和水生植被的发展阶段
描述水生植被演替系列多通过植物群落的空间排列顺序(生态系列)来推断时间演替系列。水体沿岸带有沉水植物群落、挺水植物群落和湿生植物群落,它们代表了淡水水生植物群落演替的不同阶段。水生植被的演替以植被优势种的演替为代表。水生境中的原生演替是从藻类开始,路径是:藻类→沉水植被→浮叶植被→挺水植被→湿生植被→陆生植被,最终结局是水生植物和水体消失。逆向演替也称为退化,表现为其演替方向与原生演替相反。演替的结果是植被结构趋于简化,生物多样性下降。
任何水体一经产生就开始了在物理、化学和生物因子等方面的相互作用,早期环境因子起主导作用,到后期生物因子又占主导作用。同一生活型的不同水生植物可能是水体和水生植被不同发展阶段的代表性种类。例如,沉水植物苦草和竹叶眼子菜是水体发展早期的优势种,适宜水位波动大的环境,它们呈稀疏分布,群落生物量低。当水位逐步稳定后,水生植物的优势种可能更替为微齿眼子菜、黑藻和穗花狐尾藻等,水底密闭起来,群落生物量增加。
2水体水位对水生植物的影响
在自然生境中,水位很少保持不变,面对这种动态条件,植物通常会产生形态可塑性以及改变地下生物量和地上生物量的分配方式确保生存。对于整个群落而言,水位变动产生的影响也很显著。
2.1植物形态的改变
以无性繁殖为主的水生植物,尤其是具有较遗传延展性的个体,能够通过改变植物本身的形态来适应水深在时空上较大的变化。如在深水里,蓖齿眼子菜的生活型从原来的毛刷型变为聚合型。这是有利的,能够增强植物的功能。各种生活型植物对于水深的变动呈现不同的形态。挺水植物对水位梯度的形态改变,主要包括生长形态、繁殖和生物量分配模式的改变。形态方面,主要包括叶柄伸长、异型叶的产生,茎长、茎数、茎直径、匍匐茎直径和匍匐茎等级的改变。如芦苇幼苗在淹没状态下其节间距会增长。这种增长有2个可能的机制,由于向周围水体释放的截短而导致乙烯浓度升高的或是由于溶氧减少导致乙烯产生增高的一种协调。在淹没期间,部分淹水植物所有的被淹没的叶子都会衰老,只有末端的叶子会偶尔幸存。繁殖的变化主要包括花期、花序长度、花瓣宽度以及繁殖器官干重等的改变。如芦苇在水位下降后其种子有很高的萌发率。浮叶根生植物改变的形态主要表现在叶和花。如水位上升,浮叶植物荇菜的叶柄迅速伸长,但是支撑叶片的叶柄和茎变得更脆弱。浮叶植物菱有相对发达的根系统,在一定范围内的水位变动下,菱仍能固定在底泥中,而且幼叶能通过叶柄的伸长维持在表面。水位的升高导致花以及芽苞被水淹,无法形成种子,水位降低并不会影响花和果实的产生。沉水植物的也很显著,如苦草在深水中具有较高的株高,叶更长更薄,因为在光强较弱的深水中合成单位干物质需要更多叶面积去获得光资源。而在水较浅时,光强太大会抑制其生长,叶子变成紫红色来调节对所需光资源的摄取。
2.2植物数量的增加
水位对植物产生的另一个显著影响是改变其数量。对于不同生活型的植物而言,水深影响其生物量的机理是不一样的。水深直接地影响挺水植物群落的数量,通过减小光照强度间接地影响沉水植物群落数量。对于同 种植 物,水位的变动能改变地下数量和地上数量的分配比例。挺水植物随着水位的增加,茎重在整株数量中的比例上升,地下部分比例就会降低,分配到根和根状茎的数量降低,在风浪的作用下更容易被连根拔起。
2.3植物物种的多样性
在沿岸带,通常水生植物生物多样性很高,其原因之一是水位波动使得沿岸带一直处于干扰状态。根据中度干扰法则,适度的干扰有利于物种多样性的提高。水位波动引起湿地种子库的再生也是重要原因,而且这种作用与洪涝和干旱发生的频率以及持续时间相关。水位的短期变动和长期变动,特别是水位下降,通过建立和破坏低多样性集群的外来物种入侵,从而影响物种多样性。水位下降是多种植物成功萌发和存活的先决条件,为适应浅水生活的物种建立创造了机会,也能支持新的外来物种的成功入侵。水位下降会阻止优势种控制整个群落,从而增加物种多样性。然而,在高水位条件下,很多湿地植物种的根茎萌发受抑制,降低了物种的多样性;如莱茵河畔在河流低泄量期间,夏季特大洪水会引起水生植物物种多样性减少。可见高水位和低水位对物种多样性的影响是不同的,相对于高水位,低水位的作用更显著而且有利。
3波浪形态的水体对水生植物的影响
江、河、湖岸浪蚀是这些水体顺向演替的自然过程,浪蚀淤积也是影响这些水体寿命的重要因素。在自然界随着水体的演替,岸坡趋缓并沉积土壤,为水生植物的生存繁衍创造了条件,植物的生长减缓了水岸的侵蚀,是演替的阻力,但植物体的腐烂沉积、水中有机质含量的大幅度提高,丰富了水体营养,提高了水体生物量,从这个角度说水生植物对整个水体的演替是有贡献的。
商住区和公共绿地内部的小水系一般来说范围小、禁航、水流缓慢,对岸线冲刷、侵蚀较小,对水生植物的种植生长影响不大。江河湖泊等水体由于风浪、船形波或水流急速冲刷给水生植物的种植、生存带来很大困难。如风浪和船形波将会直接或通过堤岸反射,强烈地直接拍打或摇动植物体,从而使植物叶片破碎、茎被折断,甚至植物体被连根拔起,影响植物的生长甚或导致其死亡。
4沼泽地对水生植物的影响
沼泽是指地表过湿或有薄层常年或季节性积水,土壤水分几达饱和,生长有喜湿性和喜水性沼生植物的地段。由于沼泽地土壤水多、缺氧,故沼生植物有发达的通气组织,有不定根和特殊的繁殖能力。沼泽可生长的水生植物很多,如萱草、泽泻、慈菇、海芋、花菖蒲、千屈菜、梭鱼草、小婆婆纳等。沼泽植被以挺水植物为主,多属于莎草科、禾本科及藓类和少数木本植物。
5结束语
水生植物具有观赏、净化以及生物多样性高的特点。水生植物及其环境是许多鸟类、鱼类和其他动物的栖息地和繁殖场所,在生物多样性保护方面具有重要意义。另一方面,水生植物及其环境又是一种脆弱的生态系统,易受到人类活动的影响。水体与水生植物关系也随着人类的活动影响,变得互动起来,水体的污染问题在水生植物的作用下也得到了很好的解决。
摘 要: 植物生长三维动画已经越来越广泛地应用在各个领域,如城市规划、影视娱乐、 广告 宣传等。对植物生长三维动画的研究内容、演示方式、动画特点进行归纳与概括。从软件技术的角度对植物生长三维动画的表现形式、研究现状、关键技术、制作 方法 、适用对象、优缺点进行研究、分析和比较,对该领域未来的发展趋势进行了展望。为有效推进植物数字可视化建设和提高动画创作效率提供参考。
关键词: 三维技术; 植物; 生长; 动画
0 引言
植物是大自然的重要组成部分,随着计算机三维动画技术的发展,植物生长三维动画被广泛应用于 教育 、科研、遥感、游戏、数字影视等众多领域。
1 植物生长三维动画的生长方式
经过大量的理论和实证研究, 总结 了植物生长三维动画方式,主要有以下几种。
⑴ 破土而出式
植物最初是生长在暗地里的一颗种子,慢慢破土而出,拔节而长,枝繁叶茂,开花结果。这类生长动画便于演示植物动态的生长过程,营造出生命和希望爆发的活力。
⑵ 藤蔓伸展式
不少影视作品和建筑艺术动画中都能看到藤蔓植物慢慢伸展,绝强地依附攀援,增加场景生机和活力的景象。除了绿化的作用,这类动画给人以在逆境中不屈服,顽强展示生命力和活力之意。
⑶ 层叠上升式
层叠上升式比较符合林木类植物的生长规律。植物按照一定的层次从地面节节往上拉升,叶子、花、果等则以粒子形态般急剧增长,就像地面赋予无穷无尽的生命力和活力一样,给人以强烈的视觉冲击和神奇的创意享受。
⑷ 迷幻障眼式
迷幻障眼式是植物生长中比较虚幻、神化的方式,好比变 魔术 ,往往借助于强烈光效、迷幻烟雾等效果来实现,光效、烟雾之后植物出现在面前。
图1 植物生长三维动画方式
2 植物生长三维动画关键技术
植物生长三维动画有许多方法。3ds max、MAYA等三维软件都带有植物模型,粒子系统也能实现植物生长动画效果。但是三维软件自带的植物模型种类较少,粒子系统又难以实现较为真实、自然的生长动画效果。植物插件的出现,能有效解决动画效果和创作效率上的问题,成为三维动画创作的热门工具。下面就几款主要的植物插件进行分析和比较,以助于提高应用者的动画创作效率。
2.1 Ivy Generator和Guruware Ivy插件
Ivy Generator是德国康斯坦茨大学开发的一款藤本三维软件,主要用于模拟以攀爬为主的藤本或草本植物的生长。通过对生长参数的调节,可随机生成不同形态的藤本植物模型。其特点是不需要应用复杂的植物生长机理模型,侧重于计算机图形学,迅速生成逼真的植物模型,追求基于视觉效果的真实性[1]。但Ivy Generator不能直接实现植物生长动画,只有将模型输出成OBJ和MLT材质物体,再导入3ds max等三维软件中制作动画效果。该插件的系统耗用较大,不适合表现大规模的植物场景[2]。
Guruware Ivy是Ivy Generator的改进版本。Guruware Ivy使用更方便,功能亦有增强,通过为Age(藤蔓年龄)属性设置关键帧可以轻松实现藤蔓生长、攀爬的动画效果[3]。
2.2 XFrog
XFrog是德国Greenworks公司开发的三维植物软件,可实现植物的直观交互建模和生长模拟。XFrog所有的树叶、枝干、花朵等都采用实物扫描,使得模型更加真实,开放的光年系统和层级的表现方式,使其操作性更简便,可控性更强[4]。XFrog在植物生长模拟过程中,通过关键帧动画实现,有两种方法。①起始和结束关键帧为同一关键帧。可以保证模型拥有相同的拓扑结构,生成动画较为平滑。但应尽量减少直接修改植物参数的操作,否则会大大降低动画的真实感。②起始和结束关键帧为不同关键帧。可以把起始关键帧的模型细化,缺点是XFrog插补的部分较多,不如第一种方法的动画效果平滑自然[5]。 2.3 GrowFX
GrowFX是俄罗斯Exlevel公司基于3ds max平台开发的一款植物插件,可创建参数化的树木、花草及其他植物模型,自由创建风力和生长动画效果,前提是要有GrowFX调节出来的未塌陷的文件[6]。GrowFX除了可使用官方的植物库资源,还有灵活的自由度。通过植物年龄、生长方向、风效、动画效果等随机参数的调节,快捷得到植物的其他形态。
2.4 Vue
Vue是一个专业的CG景观设计工具套组,可以制作出逼真的自然环境,还可以和3ds max等三维软件套用。Vue可以在现有植物库基础上进行再加工和改造,容易产生新的植物形态和物种,根据用户实际需要自由形成植物生长、形态变化等动画效果。Vue操作简便、场景表现逼真。云计算的建模方式、快速的渲染时间等特点,使得它特别适合表现自然空间大场景,主要用于中、远景表现[7-8]。
2.5 T-Gen插件
T-Gen是第一个完全整合进SoftImage|XSI的植物生成插件,拥有强大的灵活性和无穷的可能性。可以使用几乎所有XSI工具对其产生的植物模型、材质、层级结构做进一步修改。T-Gen各类参数几乎都可用于设置动画效果,强大的优化工具使其在植物生长动画方面有着快速、高效的优势。
2.6 SpeedTree、TreeStorm和Forest Pack Pro
SpeedTree、TreeStorm和Forest Pack Pro都是目前在建筑漫游动画和园林设计中比较常用的植物插件,拥有强大的植物库,模型真实感强,绘制效率高,支持植物动力学,可模拟风吹植物动画效果,分别适宜表现中近景和大片的远景植物[9-10]。但它们没有植物生长动画功能,凭借丰富的软件开发接口可以和3ds max等三维软件结合使用,以实现植物生长动画效果。
3 结束语
植物生长三维动画将缓慢的植物生长过程动态化、形象化展现。本文所介绍的几种植物三维生长动画关键技术,因各自不同的特点和优势,在表现一些大型的自然场景中,往往需要把多种方式相结合。
由于植物结构复杂,表面细节丰富,使其无论在三维建模、动态模拟方面都存在较大难度,以下问题有待进一步深入研究:①当前主要实现单株植物的三维模拟,缺乏对于大规模植物生长动画场景的模拟研究;②植物形态受到光照、风力、温度等自然环境因素影响,对更为复杂、逼真的植物生长交互模拟将是未来的一个重要研究方向。
参考文献:
[1] 王海,林杉,黄心渊.植物生成软件的评价和比较[J].计算机仿真,2006.8:177-180
[2] 王媛等.An ivy Generator三维藤本植物建模技术应用研究[J].安徽农业科学,2008.36(08):3196-3197
[3] 孙楠.藤蔓可以这么“种”出来――Groupware Ivy插件牛刀小试[J].现代电视技术,2009.2:127-129
[4] 胡逊之.面向树木 科普知识 的三维游戏设计[D].北京林业大学,2010.6:27-28
[5] 王忠芝,胡逊之,伍艳莲,梁敬东.基于XFrog的树木建模及生长模拟[J].北京林业大学学报,2009.31:64-68
[6] Grow FX定制树[EB/OL].[2012-10-29
[7] 于淼,杨立新.基于Vue软件的景观场景表现技术的应用研究[J].中国园艺文摘,2011.3:94
[8] 贾勇,于淼.VUE软件在园林设计应用中的构成要素分析[J].中国园艺文摘,2011.5:116-117
[9] 赵塘滨.基于3ds max的自然场景制作技术[J].美术学刊,2012.3:57-58
[10] 刘颖,罗岱,黄心渊.基于OSG的SpeedTree植物模型绘制研究[J].计算机工程与设计,2012.6:2406-2407