《自然》

食物消耗地下水供应解析

据近日《自然》发表的一项研究显示，就全球绝大多数人口所在国家所消费的大部分进口粮食作物而言，生产这些作物的地区过度利用了地下水资源。鉴定正在耗尽地下水供应的国家、作物和粮食贸易关系或有助于推动提高全球粮食生产与地下水资源管理的可持续性。

在主要的粮食生产地区，蓄水层正在快速减少，原因主要是人们抽水灌溉。这种情况既影响本地的粮食生产可持续性，也通过国际粮食贸易影响全球的粮食生产可持续性。关于国际粮食贸易对地下水耗竭的详细影响，人们知之不多，但是英国伦敦大学学院的Carole Dalin及同事采取了相关措施来尝试量化这一关系。他们发现，大约11%的非可持续性地下水抽取与粮食贸易相关，而巴基斯坦、美国和印度的粮食出口总量占全球粮食贸易所耗地下水抽取的三分之二，这些国家的出口产品主要为水稻和小麦作物。研究认为墨西哥、伊朗、中国和美国的粮食和水危机风险居于高位，因为它们既生产粮食，又进口那些利用正在快速消耗的蓄水层进行灌溉而生产的粮食。

作者提出，有许多方法可以使灌溉用的地下水消耗最小化，如种植更抗旱的作物或规范地下水的抽取。此外，他们认为如果一个国家进口的粮食作物利用的是被过度消耗的蓄水层系统，那么这样的国家应该支持可持续性灌溉做法。

《自然》

小脑有认知功能

近日，刊登于《自然》的论文称，研究人员运用新技术，在实验中发现小脑中的神经细胞可以对奖赏作出反应，并学会“期待奖赏”。

过去几十年里，人们对小脑功能的认识都是基于感觉和运动系统这一框架，虽然也有一些关于小脑可能具有其他更多功能的线索，但并没有深入研究。

美国斯坦福大学研究人员训练小鼠不断推动一个小杠杆。小鼠每推一下杠杆，可以在一秒左右得到一点糖水，即所谓奖赏，如此循环。研究人员在发现一些颗粒细胞在小鼠运动时被激活的同时，还意外观察到小鼠颗粒细胞也对奖赏产生反应，有些颗粒细胞在小鼠等待糖水时也被激活。

这一研究发现意味着小脑还有更高级的功能，这为将来探索小脑更多的功能迈出了第一步。

《自然》

科学家揭示蚊子如何飞行

近日《自然》在线发表的一篇论文介绍了令蚊子得以飞行的独特空气动力学原理。

蚊子拥有一对长而细的翅膀，相对于其尺寸而言，翅膀振动较快（振动频率约800 Hz），振幅小于任何其他昆虫类群。蚊子翅膀的拍动角约为40度，不到蜜蜂的一半，让人不免猜测蚊子究竟是如何实现飞行的。

英国哈特菲尔德皇家兽医学院的Richard Bomphrey及同事表明，除了通过前缘涡产生升力之外（大部分昆虫都采用这一机制：延翅膀前缘生成低压气泡），蚊子还采用另外两种空气动力学特性：后缘涡以及利用翅膀转动产生的一种升力机制。其他昆虫在下拍和上拍的平动阶段产生主要的重量支撑，而蚊子独特的翅膀形状和运动意味着，它们的重量主要在每一个半次拍动结束时翅膀转动的短暂期间得到支撑。这样，反过来通过尾流捕捉在翅膀后缘产生涡流（尾流捕捉指昆虫通过重新捕捉在前一次拍动中损失的能量而获得额外升力的现象）。

至于蚊子为何演化成采用不同于其他昆虫常用飞行模式的情况，人们所知不多。但是，高频率拍翅所需的惯性动力较大，作者认为这一点或通过其他选择性优势得到补偿——有可能体现在声音通讯领域。

（张章/编译 更多信息请访问www.naturechina.com/st）