7月10日《科学》杂志精选

古罗马混凝土与意大利高应力区的抗应力岩相仿

意大利那不勒斯的坎皮佛莱格瑞火山口是如何能比其他火山口更能承受上升力而不爆发？一项新的研究显示，这一特别火山口的冠岩与古罗马的混凝土非常相似，而该岩石的微结构（以相互交织的纤维状矿物为特点）使得它具有特别高的强度。这些发现可帮助解释为什么该火山口能够承受巨大的变形而不爆发；这里所说的巨大变形有像1982年开始的大型上升事件，该事件在2年内就让波佐利镇升高了约2米，并促使近4万人疏散。（研究人员指出，在坎皮佛莱格瑞火山口的许多非爆发性上升事件比在黄石和长谷火山口所观察到的要大3~6倍。）Tiziana Vanorio和Waruntorn Kanitpanyacharoen对两个沉积芯进行了仔细观察并发现了纤维状矿物的存在，它们与冠岩基质有着精细的相互交织；这两个沉积芯是在波佐利事件发生之前从坎皮佛莱格瑞火山口钻取的。他们的分析表明，火山口下方大约3公里的基岩会在上升时释放二氧化碳，后者会与海水、石灰和其他矿物（包括火山灰；它是坎皮佛莱格瑞火山喷发的产物）进行反应。据研究人员披露，这一连串的化学反应会在冠岩中产生具有相同延展性和抗断裂性材料，而这些材料正是古罗马人用来当作混凝土的材料。这些结果提示，当古罗马人在制造其标志性混凝土时，他们可能一直在尝试模仿自然。

两全其美的跳跃机器人

研究人员用三维（3D）打印技术及一种软硬组合的材料设计出了一种更有效的跳跃机器人。受到自然界中各种设计的启发（如蛇或昆虫幼体），软体机器人比传统的刚性机器人更安全、更具适应性并更具复原能力，但其铸造和发动则被证明颇具挑战性。现在，Nicholas Bartlett和同事报告了一种设计并制造不受约束的、蛙样跳跃机器的技术，它比从前的机器人更耐用且更能被控制。研究人员用一种多材料3D打印机来铸造机器人体，它有9层（跨越3个数量级）不同材料。从高度柔韧的橡胶样材料至完全刚性的热塑性类材料。一个刚性的核心容纳有关键的组件，它们包括一个电池和一个空气压缩机，并将用于燃烧的丁烷和氧气结合在一起，而一个主要是软性的机器人体则能吸收冲撞力。通过细调该机器人的软、硬组件间界面，Bartlett和他的团队能够设计出一种可承受更多着陆并能更精确控制跳跃方向的机器人。将来，这些软体机器人或能被挤入狭小的空间并从事对人来说过于危险的作业。

大熊猫因能量支出少而以竹子为食

据一项新的研究披露，一组节省能量的特性（包括甲状腺功能低下）使得大熊猫能几乎只吃竹子而存活下来。Yonggang Nie和同事报告了在这些大熊猫中所做的首批每日能量消耗（DEE）检测，而这些大熊猫的胃并非是专门用来吃这些低营养、高纤维植物的。研究人员对5只圈养的大熊猫和3只野生大熊猫进行了研究并发现，这些大熊猫的DEE只是相同体重陆生哺乳动物平均DEE的38%左右。据研究人员披露，大熊猫的DEE值显著低于那些如考拉等的DEE，但却与那些三趾树懒的DEE更像。Nie等人用GPS记录仪来追踪大熊猫，并发现大熊猫比其他熊类的活跃度要小得多。进一步的研究揭示，大熊猫的脑、肝和肾与其他熊类相比相对较小，而其甲状腺素浓度仅为哺乳动物标准水平的一小部分。与冬眠中黑熊的甲状腺素水平类似。最后，研究人员将大熊猫的基因组与其他哺乳动物的基因组进行了比较，并在DUOX2基因中确认了一个大熊猫特有的变异；DUOX2基因的丧失与人类甲状腺功能低下相关。总之，这些结果表明，特别低下的能量消耗和甲状腺激素水平使得食肉动物模样的大熊猫能整日咀嚼竹子。

气候变化压缩大黄蜂家园

据一项新的研究显示，许多动物生活的地域范围在因应气候变化时会向北扩展，但在北美和欧洲的大黄蜂的生活地域范围则在缩小。该研究揭示，这些昆虫未能向北迁徙，而它们位于南部的领地、它们的活动范围则受到压缩。它们在北美和欧洲的活动范围都缩小了至多300公里。这些发现揭示了这些授粉昆虫（它们在农业生产中起着关键作用）在面对一个不断变暖的世界时所呈现的脆弱性，暗示它们可能会比其他物种遭遇更快速的气候相关性衰减。在因应变暖的气温时，许多种动物会将其地域向北移动。为了研究大黄蜂对气候变化的反应是否也如出一辙，Jeremy Kerr和同事制作了一个从1901年至2010年的对67种欧洲和北美大黄蜂所做的地理标记观察数据库。他们将近几十年中每个大黄蜂品种向北移动的变化与气候较冷的1901年至1974年时的基线大黄蜂活动作了比较。令他们感到意外的是，在最近较暖和的几十年内，大黄蜂的活动范围并没有向北转移。与此同时，它们的种群却从其活动范围的最南端和最热区域中消失了。研究人员对除了气候变化之外的造成其在南部区域活动范围丧失的各个因素（像土地使用和农药应用等）的作用进行了评估。但他们没有发现明显的关联性。研究人员说，要弄清楚大黄蜂为什么没有像其他许多陆生动物那样将其活动范围向北迁移还需要作进一步的评估。

（本栏目文章由美国科学促进会独家提供）