科学家警告：地球上的树木正面临着前所未有的灭绝程度

科学家警告：地球上的树木正面临着前所未有的灭绝程度据BGR报道，科学家们日前警告说，地球上的树木正面临着前所未有的灭绝程度，人类应该感到担忧。几十年来，我们世界的树木状况一直是一个持续的问题。但是，这个问题似乎越来越严重，现在树木正面临着一个大规模的灭绝问题，可能会威胁到整个生态系统。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1315857.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1315857.htm

科学家开发新的量子密钥分发系统 带来前所未有的传输速度

科学家开发新的量子密钥分发系统带来前所未有的传输速度研究人员开发了一种基于硅光子学的量子密钥分配（QKD）系统，可以以前所未有的速度传输安全密钥。QKD发射器（如图）将一个光子和电子集成电路与一个外部二极管激光器结合起来。资料来源：RebeckaSax，日内瓦大学与目前依靠计算复杂性来保证安全的通信协议不同，QKD的安全性是建立在物理学原理之上的。"研究小组成员、瑞士日内瓦大学的RebeckaSax说："QKD技术的一个关键目标是能够简单地将其整合到现实世界的通信网络中。实现这一目标的一个重要和必要的步骤是使用集成光子学，它允许使用制造硅计算机芯片的同样的半导体技术来制造光学系统。"所示的基于二氧化硅的QKD接收器由一个光子集成电路和两个外部单光子探测器组成。在Optica出版集团的《光子学研究》杂志上，由日内瓦大学的HugoZbinden领导的研究人员描述了他们新的QKD系统，其中除了激光器和探测器之外所有的部件都集成在芯片上。这带来了许多优势，如紧凑性、低成本和易于大规模生产。"尽管QKD可以为银行、卫生和国防等敏感应用提供安全保障，但它还不是一项广泛的技术，"萨克斯说。"这项工作证明了技术的成熟性，并有助于解决围绕通过光学集成电路实现它的技术问题，这将允许在网络和其他应用中进行整合。"建立一个更快的基于芯片的系统在以前的工作中，研究人员开发了一个三态时空的QKD协议，用基于标准光纤的组件进行，以创纪录的高速度实现QKD传输。"我们在这项新工作中的目标是使用集成光子学实现同样的协议，"Sax说。"集成光子系统的紧凑性、稳健性和易操作性--在实施时需要验证的部件或在网络中需要排除的故障较少--提高了QKD作为安全通信技术的地位。"QKD系统使用一个发射器来发送编码的光子，一个接收器来检测它们。在这项新工作中，日内瓦大学的研究人员与德国柏林的硅光子学公司SicoyaGmbH和日内瓦的量子网络安全公司IDQuantique合作，开发了一种硅光子学发射器，它将光子集成电路与外部二极管激光器结合起来。QKD接收器由二氧化硅制成，由一个光子集成电路和两个外部单光子探测器组成。意大利米兰CNR光子学和纳米技术研究所的RobertoOsellame小组使用飞秒激光微加工来制造接收器。Sax说："对于发射器，使用带有光子和电子集成电路的外部激光器使其有可能以高达2.5GHz的创纪录速度准确地产生和编码光子。对于接收器，一个低损耗和偏振无关的光子集成电路和一组外部检测器允许对传输的光子进行无源和简单的检测。用一根标准的单模光纤连接这两个部件，就能高速生产密匙。"低损耗、高速传输在彻底描述了集成发射器和接收器的特性后，研究人员用它来进行秘密密钥交换，使用不同的模拟光纤距离，并使用150公里长的单模光纤和单光子雪崩光电二极管，这些都非常适合于实际的实施。他们还使用单光子超导纳米线探测器进行了实验，这使得量子比特错误率低至0.8%。该接收器不仅具有偏振独立的特点，这在使用集成光子技术时很复杂，而且还呈现出极低的损耗，约为3dB。SAX说："在秘密密钥率的产生和量子比特错误率方面，这些新的实验产生的结果与以前使用基于光纤的组件进行的实验相似。然而，QKD系统比以前的实验设置要简单和实用得多，从而显示了用集成电路使用这种协议的可行性。"研究人员现在正在努力将系统部件安置在一个简单的机架外壳中，这将使QKD在网络系统中得以实施。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362469.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1362469.htm

兰科与果蝇 - 科学家发现植物与动物的独特新关系

兰科与果蝇-科学家发现植物与动物的独特新关系众所周知，兰科植物会通过模仿食物来源、繁殖地甚至配偶来诱使传粉昆虫访问花朵，但实际上并不提供任何回报。吃真菌、不进行光合作用的兰花属天竺葵也不例外：为了吸引果蝇（果蝇属），植物通常会散发出一种气味，就像它们通常以发酵水果或腐烂蘑菇为食一样。一只果蝇幼虫正在吞食地面上腐烂的花朵组织。资料来源：SuetsuguKenji果蝇被引诱到花丛中，被困在花丛中一小会儿，背上就会沾上花粉，然后把花粉传给同种的其他植物。因此，这种欺骗性的关系只对一方有利。神户大学的植物生物学家SuetsuguKenji是研究这些兰科的专家，他注意到该属的某一物种Gastrodiafoetida的花瓣特别肥厚，授粉后几天就会腐烂脱落。他决定对这些植物进行调查，寻找兰科进行"苗圃授粉"的第一个实例，即植物为授粉者提供繁殖地点。一只果蝇在天麻花内产卵。图片来源：SuetsuguKenji事实上，在发表于《生态学》（Ecology）杂志的研究报告中，他发现果蝇经常把卵产在这种植物的花朵中，而且它们的幼虫可以在这种环境中完全发育成成蝇。Suetsugu说："最引人入胜的一点是，与其俗称的'水果'蝇相反，专门以蘑菇为食的果蝇（Drosophilabizonata）主要利用腐烂的天麻花（Gastrodiafoetida）作为产卵场所。一种可能的解释是，天麻是一种非光合兰花，以真菌为食。这些非光合兰科经常表现出与它们同化的真菌相似的化学性质，作为一种以蘑菇为食的植物，G.foetida的味道很可能与蘑菇相似，这使它成为专食蘑菇的果蝇的主要目标。这一发现意义重大，因为它发现了一种新型的苗圃授粉系统，超越了该属植物中常见的欺骗策略。神户大学的研究人员进一步解释说，这种关系既不是强制性的，也不是特定的，也就是说，果蝇也会在真菌上产下发育完全的卵。因此，这一发现可能代表了从欺骗性关系向互利共生关系过渡的一个例子，这有两个因素：一是植物的成本很低，因为授粉后不再需要花瓣；二是近缘的天麻科植物主要采用欺骗性策略，而不提供苗圃。一朵濒临腐烂的天麻花。图片来源：SuetsuguKenjiSuetsugu总结道："兰科有近30000个品种，是世界上种类最繁多的植物群体。此外，它还有助于人们了解自然界中错综复杂的互利关系。对植物如何提供真正的益处而不仅仅是欺骗授粉者的理解，可能会影响对植物与动物相互作用及其进化动态的更广泛研究"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380021.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380021.htm

科学家绘制植物根系隐藏的“地图”

科学家绘制植物根系隐藏的“地图”当在一个阳光明媚的春日里随意地在公园里漫步时，很容易忽视地底下看不见的复杂情况。然而，植物生物学家明白，存在于地下的庞大的、结构细致的根系是植物生命和生长的基础。例如，树木错综复杂的根系网络可以在地下伸展开来，就像树木本身伸向天空一样广泛。由加州大学圣地亚哥分校生物科学博士后学者TaoZhang和助理教授AlexandraDickinson领导的研究小组，使用一种先进的成像技术来研究玉米植物的根部。他们开发了一个"化学路线图"，详细说明了关键小分子沿着植物干细胞的分布，以及它们对植物发育的影响。该研究的见解发表在《自然-通讯》杂志上，可以为这些基本的根部化学物质如何影响植物生长提供关键的见解。细胞和发育生物学系的一名教师迪金森说："这个化学路线图提供了一个资源，科学家可以用来寻找调控植物生长的新方法。当我们考虑保护自然环境中的植物并使其更具有可持续性时，拥有更多关于根部如何生长的信息在保护方面可能是有用的，特别是在农业方面。"研究人员使用一种先进的成像技术，对负责植物生长的基本根部化学物质有了新的认识。在斯坦福大学担任访问科学家时，迪金森开始与研究的共同第一作者萨拉-诺尔和理查德-扎雷教授合作，后者开发了一个质谱成像系统，帮助外科医生在肿瘤切除手术中区分癌症和良性组织。迪金森、扎雷和诺尔将这项技术--"解吸电喷雾质谱成像"或DESI-MSI--用于探测植物根部参与生长和能量生产的化学物质。他们最初专注于玉米植物的根尖，那里的干细胞在植物的发育中发挥着积极作用。他们的方法包括切开根部的中心，以获得内部化学物质的清晰图像。"为了帮助从生物学方面了解植物根部，我们需要找出那里有哪些化学物质，"Zare说。"我们的成像系统喷出液滴，打击根的不同部分，并溶解该位置的化学物质。一个质谱仪收集液滴飞溅并告诉我们这些溶解的化学物质是什么。通过系统地扫描液滴目标点，我们制作了一个根部化学物质的空间图。"由此产生的图像，被认为是最早揭示干细胞和成熟根组织之间过渡的一些图像，显示了代谢物的基础作用--参与植物能量生产的分子。三羧酸（TCA）循环代谢物成为研究的重点，因为它们被发现是控制根部发育的一个关键角色。在进行这项研究时，研究人员预计化学品的分布会相对均匀。相反，在他们掌握了化学路线图之后，他们发现TCA代谢物在整个根部成片地聚集起来。迪金森说："我对许多化学物质以真正独特的模式出现感到惊讶。我们可以看到，植物是故意这样做的--它需要这些分子在特定区域正常生长。迪金森实验室表明，这些TCA代谢物在发育过程中具有可预测的影响，不仅在玉米，而且在另一种植物物种（拟南芥）中也是如此。这可能是因为TCA代谢物是高度保守的--它们在所有植物和动物中都有制造。"从新的图像中出现的还有以前未被识别的化合物。这些神秘的化合物可能对植物的生长至关重要，因为它们也在特定的位置分组，表明在发育过程中发挥了突出的作用。迪金森和她的同事们现在正在研究这些化合物，并比较对恶劣气候条件和干旱等不利威胁具有不同抗压水平的玉米品种。新的信息将帮助他们开发新的化学和遗传策略，以改善植物生长和抗压能力。"我们正在研究具有抗旱性的不同玉米植物，了解我们是否已经找到了该品种特有的化学物质，而我们在其他品种中还没有看到。"迪金森说。"我们认为这可能是找到能够促进生长的新化合物的一种方式，特别是在恶劣的条件下。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362327.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1362327.htm

新方法使科学家们能够以前所未有的细节观察细胞的分泌情况

新方法使科学家们能够以前所未有的细节观察细胞的分泌情况我们知道詹姆斯-韦伯望远镜刚刚能够捕捉到令人叹为观止的遥远星系的照片，而这些星系在以前只能看到朦胧的斑块。观察单细胞蛋白质分泌的"詹姆斯韦伯"则是由圣路易斯华盛顿大学的研究人员使用一种革命性的技术创造出来的，该技术可以对细胞产生的蛋白质实现惊人的详细可视化。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1328869.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1328869.htm

新报告揭示地球的生命迹象已恶化到人类史上前所未有的程度

新报告揭示地球的生命迹象已恶化到人类史上前所未有的程度沃尔夫说："如果不采取行动从根本上解决人类从地球上获取的比地球能够安全给予的更多这一问题，我们就有可能面临自然和社会经济系统的崩溃，世界将变得酷热难耐、食物和淡水短缺。"该报告发表在《生物科学》（BioScience）上，报告指出，在作者用来跟踪气候变化的35个地球生命体征中，有20个处于创纪录的极端状态。作者分享的新数据表明，许多与气候相关的记录在2023年被"极大地打破"，尤其是那些与海洋温度和海冰相关的记录。他们还指出，加拿大的野火季节非同寻常，产生了前所未有的二氧化碳排放量。之前警告的后续这份报告是里普及其合作者在《生物科学》（BioScience）杂志上发表的"世界科学家对气候紧急状况的警告"的四年前的报告，161个国家的15000多名科学家共同签署了这份报告。里普说："我们星球上的生命显然受到了威胁。统计趋势显示，与气候相关的变量和灾害模式令人深感忧虑。我们还发现，人类在应对气候变化方面几乎没有取得任何进展。"报告中的关键数字包括化石燃料补贴--政府人为降低能源生产成本、提高生产者获得的价格或降低消费者支付的价格的行为--在2021年至2022年间大约翻了一番，从5310亿美元增加到刚刚超过1万亿美元。今年，加拿大的野火已经向大气中排放了超过1千兆吨的二氧化碳，超过了加拿大2021年0.67千兆吨的温室气体排放总量。2023年，已经有38天全球平均气温比工业化前水平高出1.5摄氏度以上。作者指出，在今年之前，这样的天数非常罕见。有记录以来最高的地球表面平均温度出现在今年7月，而且有理由相信那是地球在过去10万年里所见过的最高地表温度。紧急行动呼吁沃尔夫现在是总部位于科瓦利斯的陆地生态系统研究协会（TerrestrialEcosystemsResearchAssociates）的科学家，他说："作为科学家，我们对与气候有关的灾害发生频率和严重程度的突然增加感到非常不安。"这些灾害的频率和严重程度可能会超过气温上升的速度。到21世纪末，多达30到60亿人可能会发现自己身处地球宜居区域之外，这意味着他们将遭遇酷热、食物供应有限和死亡率上升等问题。作者说，需要针对"生态超载"这一根本问题制定政策。当人类对地球资源的需求过大时，就会导致一系列环境危机，包括生物多样性减少。他们指出，只要人类继续对地球施加极大的压力，任何只关注碳或气候的战略都只会重新分配压力。政策建议与公平"我们的目标是传播气候事实并提出政策建议，"里普说。"科学家和我们的机构有道义上的责任提醒人类注意任何潜在的生存威胁，并在采取行动方面展现领导力。作者们敦促向全球经济转型，将人类福祉放在首位，遏制富人的过度消费和过度排放。具体建议包括逐步取消化石燃料补贴，向植物性饮食过渡，加大森林保护力度，以及通过国际煤炭淘汰和化石燃料不扩散条约。他们强调，所有与气候有关的行动都必须以公平和社会正义为基础，并指出极端天气和其他气候影响对最贫困人口的影响尤为严重，而他们对气候变化的影响最小。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401989.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1401989.htm