封面图片:Myoung Hwan Oh和Younghee Lee
封面故事
利用几何失配应变设计并合成多晶粒纳米晶体
纳米晶体材料的许多特性都受到表面缺陷的影响,这种表面缺陷被称为“晶界”,即不同晶粒之间的界面。晶粒大小、形状和取向的广泛差异,使得研究人员很难了解这些缺陷如何对材料性能产生影响。在本期《自然》中,Taeghwan Hyeon等人演示了一种方法,可以合成晶界均匀的多晶粒纳米晶体。研究人员利用该技术控制了Co3O4纳米立方体每个晶面上Mn3O4壳的沉积和生长(合成结构如封面所示)。研究团队还提出了制备具有可控晶界的各种多晶粒纳米晶体的四个设计原则,为探索缺陷效应提供了新的途径。
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论文:Design and synthesis of multigrain nanocrystals via geometric misfit strain
直立人的“最后一站”
根据《自然》发表的一项研究,在印度尼西亚爪哇中部发现的直立人化石代表了这种古人类已知的最后一次现身。这项发现有助于阐明这种古人类在该区域的人类演化中的位置。
直立人是第一个完全直立行走的人种,约在200万年前演化形成,生活年代贯穿大部分更新世时期。20世纪30年代,爪哇中部昂栋梭罗河上方20米的骨层中发现了12块直立人头盖骨和2块小腿骨。这些化石难以定年,因为该点地层复杂,而且关于早期挖掘位置的一些原始细节变得混乱不清,因此专家们提出的潜在年代范围跨度很大——55万年前至2.7万年前。Russell Ciochon和Kira Westaway等人重新分析了挖掘地点及其周围情况后,给出了关于上述骨层的确切年代——11.7万年前至10.8万年前。这表明这些化石来自已知的最后一批直立人。
值得深思的是,这些化石属于昂栋梭罗河上游发生的一次大规模死亡事件,当时恰逢周围环境发生变化——开阔树林向雨林生物群系过渡。根据作者的观点,尸体和其它残肢被冲刷进河流中,在下游沉积下来,从而形成了昂栋遗迹。
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论文:Last appearance of Homo erectus at Ngandong, Java, 117,000–108,000 years ago
重新评估海洋酸化对鱼类行为的影响
《自然》发表的一篇论文指出,CO2水平升高导致的海洋酸化对珊瑚礁鱼类关键行为的影响或可忽略不计。该结果来自一项评估海洋酸化对珊瑚礁鱼类影响的多年多物种研究,它对过去的结论提出了挑战。
本世纪末的海洋酸化程度预计将超过地球在过去3000万年所经历的水平,这引发了人们对海洋生态系统稳定性的担忧。
此前有研究显示,海洋酸化将影响珊瑚礁鱼类的行为和感觉能力;不过,虽然这些研究包含的物种和方法类似,结果却存在差异。Timothy Clark、Josefin Sundin和同事对此前的报告展开了可重复性测试。在这项为期三年的研究中,作者考察了六个不同种类的逾900条野生鱼和养殖鱼。他们分析了这些鱼的捕食者回避、活动水平和行为偏侧化(活动时倾向于使用一侧大脑),发现酸化程度增加不会影响珊瑚礁鱼类的这些关键行为。
这项研究的规模与范围或是研究结果与之前结论有出入的原因所在。作者呼吁针对CO2水平上升对鱼类行为影响的研究开展更多的重复性测试。他们还强调,大气中的CO2水平上升与海洋变暖有关,而海洋变暖对海洋鱼类具有深远影响。
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论文:Ocean acidification does not impair the behaviour of coral reef fishes
评估水塔的重要性和脆弱性
对于存储和供应着维持人类及环境需求所需水资源的山脉,它们所承受的气候及社会政治压力可能对近19亿人口产生负面影响。《自然》发表的一篇论文对全球这类天然水塔进行了评估并提出了这一观点。
山间盆地的积雪和冰川释放的水以及雨水径流产生的水——或者说水塔,可以缓冲下游区域的水资源供应;这些区域对气候变化高度敏感,因此有必要在全球层面量化水塔的脆弱性,以便为保护环境和制定政策提供指导。Walter Immerzeel和Arthur Lutz等人对单个水塔的重要性进行了评估和排名。他们在全球范围内鉴定出了78个水塔单元(指主要河流流域与水源山脉的汇集处),并使用水资源供应(如降水、冰川体积和积雪)和水资源需求指标(包括灌溉需求、工业用水和家庭用水),创建了一个水塔指数。
他们根据政治紧张局势、气候变化、人口变化和GDP变化等因素,评估了每个水塔单元的脆弱性,发现为印度和巴基斯坦供水的印度河上游是最重要也是最脆弱的水塔单元,原因包括预期的人口及经济增长和气候变化压力增大。
作者提出需要制定政策保护山区生态系统,确保数百万人口的水资源需求可以得到满足。
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论文:Importance and vulnerability of the world’s water towers
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