这周，我们被入侵了!伊兹·克拉克和凯蒂·海勒探索入侵物种:它们是如何潜入的，为什么会破坏自然，以及如何反击!另外，在新闻中，科学家将二氧化碳重新转化为煤炭，研究人员发现了一种令人震惊的新方法，犯罪分子正试图用红外视觉攻击你和老鼠。
在这一集里
技术将二氧化碳重新转化为煤
与RMIT大学的Torben Daeneke合作
澳大利亚的一个研究小组偶然发现了一些东西，从长远来看，这可能是由二氧化碳水平上升引起的气候变化的答案;这听起来似乎是不可能的，但事实并非如此……托本·德内克与克里斯·史密斯对话……
托本-我们所发现的是一种新的化学反应，它能使我们转化一氧化碳2回到类似煤炭的东西。为什么这很重要?我们可以把它转化成固体的安全产品。所以在过去，人们曾试图夺取CO2将其加压或压缩成液体，然后将其泵入地下。但这依赖于它会永远呆在那里的假设。但事实可能并非如此……
克里斯-那给我们讲讲这个技术吧。从表面上看，你是如何做到逆转燃烧过程并获得二氧化碳的2再次变成煤炭?
托本:我们正在使用一种叫做电催化的概念。这听起来很复杂，但它实际上是高中实验的一个版本，你拿两条电线，把它们放在一杯水中，然后通电，你就产生了气泡——氧气和氢气。所以我们在这里做的是非常相似的。这是液态金属催化剂。我们用电，然后利用电能转化二氧化碳2回到煤里。
克里斯-现在给我们讲讲液态金属催化剂;这显然是这里的特殊之处。那里面有什么呢?
托本-总的来说，液态金属催化剂看起来很像汞，但它不是汞。它是基于镓的。镓是另一种金属元素，熔点很低，而且完全无毒，我们使用这种镓基合金，它在室温下是液态的，我们加入另一种元素，也就是铈。所以铈是一种高活性的金属，它也被用在打火机之类的小火花石中。
克里斯-这背后的化学反应是什么?
Torben -这整个装置最好被描述为一个烧杯，里面有一根电线，然后是液态金属，也与电相连。然后我们有一种液体里面充满了二氧化碳。当我们给它通电时，我们就把二氧化碳分子分离成氧和碳。液态金属中的铈确实有助于促进这一过程。
克里斯-你知道铈是怎么做到的吗?
托本:这是个很棘手的问题。我们还没有完全理解这一点。但目前我们最好的猜测是，铈实际上在反应过程中形成了氧化物，然后它被电化学还原回铈，所以我们在氧化物和金属铈之间循环铈原子。
克里斯:在这个过程中你产生了这种碳材料，不管它是什么。它是化学物质的混合物，还是仅仅是纯碳?
托尔本:这就是我们化学家所说的高功能的冰碳片，其中仍然含有一些氧分子和氢分子。所以它不是纯碳，从化学上讲，它可能更像褐煤，你知道，黑石墨煤。
但是，关键的是，它不再是气态的二氧化碳了，对吧?所以你得到的东西可能是稳定的，可存放的，可以打包到安全的地方?
托本:没错。所以其他的电化学过程可能会产生液体，而很多这些碳基液体实际上本身就有很大的毒性，所以你不能储存它们;和首席执行官2如果你把它抽到地下你只需要保证没有地震，没有地面裂缝就能把它从大气中释放出来。
克里斯-能量方程是如何叠加的?如果我们看一下你必须提供的能源来实现这一目标，它看起来有利吗?
托本:不幸的是，热力学定律规定，无论你从燃烧煤炭中得到什么能量，你都必须把它放回二氧化碳中2把它变成煤。从我们在实验中看到的来看，我们不需要向它提供比燃烧时得到的更多的能量。这意味着，最终，当我们达到必须减少CO的那一点时2从我们的大气中提取并将其转化为煤，在那个时候我们需要大规模的廉价可再生能源来推动这个过程。
克里斯:这个过程，很明显这是在最早期的阶段，但你能看到这种过程的规模吗?为了减少我们对地球造成的破坏，这种方法能大规模地奏效吗?
托本-是的，我们相信这是可能的。现在我们用的是一个小烧杯和一小滴液态金属产生少量的固体碳。但我们看不出为什么不能扩大规模的根本问题。
Chris -听起来有点像我在轻描淡写，但是这个星球上有足够的镓和铈来真正有意义地做这件事吗?
托本:我们对此进行了研究，因为很多人认为镓是一种非常稀有的材料，而铈实际上也被称为稀土金属。但当我们观察世界上这些材料的实际丰度时，它们和铅或锡等其他块状材料一样常见。所以我们认为，就地壳中这些金属的可获得性而言，不存在根本问题……
黑客攻击电缆和连接器
罗伯特·沃森
计算机科学家本周在一次国际安全会议上宣布了一个针对笔记本电脑和平板电脑等设备的重大漏洞。它利用了这样一个事实，即我们经常需要将这些东西插上电源，或者将它们连接到投影仪、网线或充电器等其他设备上。黑客所做的是制造一个连接器，看起来像真的一样，但一旦你插上它，它就会偷偷地劫持你的设备，并为罪犯安装一个后门。珍妮·格雷西去看看……
珍妮:现在我们都知道为了保证我们的设备安全，我们真的不应该打开那些可疑的电子邮件附件，或者点击任何闪烁的弹出窗口。但我们中有多少人会在借用手机充电器，甚至在公共充电点充电时三思而后行呢?物理连接设备的能力带来了一些意想不到的风险。剑桥计算机实验室的罗伯特·沃森首先解释了为什么这些设备如此脆弱。
罗伯特:所以我们面临着减少单个设备上插头或插座数量的压力。随着时间的推移，我们试图让它们尽可能强大，这样每个插头都能做尽可能多的事情。我们最近看到的一件特别的事情是，人们渴望将电源和数据结合起来，所以给你的设备插上电源充电需要能够通过同一根电缆进行通信。由于性能方面的考虑——我们希望使用越来越快的存储，或者越来越快的网络，这些接口变得非常复杂。我们在计算机科学中知道的一件事是，当界面变得复杂时，使它们正确变得越来越困难。当他们犯错时，他们通常会感到不安全……
珍妮:所以这些设备越来越容易受到攻击，因为它们的技术越来越先进，它们可能会被黑客攻击。我们究竟能从这些设备中获取什么?
罗伯特-这要看设备上有什么。你和我可能会用我们的个人电脑购物，网上银行，访问我们的电子邮件，也许我们的健康记录……攻击者可以利用所有这些东西——用我们学科的术语来说——“拥有”您的机器。“拥有”一台机器是什么意思?这意味着他们可以在上面运行任意软件:他们可以读取内容。当然，它们会影响机器未来的行为，不仅仅是你今天拥有的数据，还有你明天输入的密码，或者你在两到三周后输入的银行信息或信用卡号码。
珍妮-罗伯特和他的同事们一直在研究有物理连接的设备，比如通过电源线或适配器，甚至是u盘。一旦团队确定了漏洞，他们就会构建原型硬件来调查攻击者如何操纵和访问它们。
罗伯特:如果你有一台USB电脑，比如苹果的Mac电脑或惠普的笔记本电脑，我们提供的设备看起来就像你插入的日常设备:你插入的视频投影仪;电力电缆;或者一个以太网设备，一秒钟之内我们就拥有了你的机器的所有权。在引擎盖下，发生的事情是电脑对设备说:“你是哪种设备?”作为攻击者，我们有很多选择:我们可以说我们是任何一种我们想成为的设备。
对于攻击者来说，这是一个强大的工具，因为它允许黑客在您正在运行的计算机上找到编写最差的设备驱动程序。所以他们可以选择攻击哪个软件。在电缆上有一个交互，它声明自己是一个设备。它以一种不应该访问的方式访问了一些内存。从那时起，它就拥有了机器的所有权。当我们做演示时，屏幕上会弹出一个窗口，让你进入机器，让你做你想做的事情，而不需要输入密码。但是攻击者有更多的选择。它可能会悄无声息地侵入你的电脑，似乎在执行它应该执行的所有功能，它可以给你的笔记本充电，或者在屏幕上显示一些东西，你可能只是后来才发现，或者可能永远不会发现你的电脑被侵入了。当然，他们安装的软件可能会在你拔掉设备后继续运行很长时间。因此，攻击者有机会在未来拨回一些机密数据，或者可能运行他们稍后提供的其他有效载荷:例如勒索软件……
珍妮-这想法太可怕了。一想到像投影仪这样无辜的东西可以通过隐藏一个别有用心的动机来控制电脑，就觉得很可怕。然后我问罗伯特，为了测试他们的工作，他们是否必须像黑客一样思考?
罗伯特:我们必须考虑到系统的局限性，并努力超越它。目标是挑战软件的合法作者所做的假设他们对通信、内存访问或协议的可信度所做的假设。通过突破这些界限，我们经常会发现漏洞;bug有时是——在这种情况下是明显的——漏洞。
Jenny -该团队与苹果、微软和谷歌等科技巨头密切合作，帮助找到这些漏洞的解决方案。对于系统开发人员来说，最好的保护措施是将设备驱动程序设计为更高的标准，并严格测试它们是否存在这类新漏洞。但是设备用户呢?仅仅因为你有杀毒软件，并不意味着你是安全的。这些保护系统可以被绕过，你的安全仍然受到威胁。那样的话，我们怎么能安全呢?
给用户最好的建议是，请安装微软、苹果和其他公司提供的更新:它们已经可用了。我们已经与这些供应商合作了很长一段时间，试图确保更新解决我们遇到的问题，我们希望它们至少会限制未来攻击的机会，并限制已知的漏洞。可悲的是，我们总是给人们一个糟糕的建议，不要打开他们从不认识的人那里收到的附件，也许是时候开始对他们不认识的人发来的设备抱有这种感觉了……
新生儿重症监护病房的新技术
艾米·帕勒和约翰·罗杰斯，芝加哥西北大学
早产儿，即37周前出生的婴儿，可能会有很多医疗问题。他们更容易感染，不成熟的肺部意味着他们经常需要帮助呼吸。因为这些婴儿非常脆弱，所以监测血压和体温等生命体征至关重要，以了解可能正在酝酿的并发症。目前，这意味着大量的电线和电极，这可能会对非常薄的皮肤造成损害。凯蒂·海勒采访了西北大学的儿科医生艾米·帕勒。
艾米:你可以想象它把婴儿拴在床上，它限制了婴儿的活动，但也限制了医护人员接近婴儿。最重要的是，它减少了父节点的访问。现在，肌肤接触确实被证明对这些早产儿的健康很重要。反复的研究表明，它可以降低感染的风险。它增加了增重的能力。它可以降低死亡率，也可以减少肺部疾病和肝脏疾病。而这些电线阻碍了我们做到这一点。
伊兹:解决办法?本周，芝加哥西北大学的一个跨学科科学家团队发表了一篇关于皮肤状的、柔软的、可弯曲的电子传感器的论文，这种传感器需要最少的粘合剂，并且在婴儿身上占用最小的空间。一枪打在胸口，一枪打在脚上。这些传感器能够接收现有有线监控方法的所有信息，但关键的是，这个新系统是无线的。约翰·罗杰斯(John Rogers)是这项研究的高级工程师。
约翰-能量是通过一个环形天线无线传输的，我们把它放在隔离舱的床垫下面。这种能力使传感器能够运行并捕获心脏活动、呼吸速率、体温和血液氧合。来自这些设备的时间同步数据以无线方式传输回相同的环形天线，该天线本身连接到阅读器电子设备，也在隔离器的底部。阅读器电子设备的蓝牙无线电接口然后将数据从阅读器传输到平板电脑，平板电脑具有图形用户界面，以护士熟悉的格式显示数据。
凯蒂-你曾经在商店里仅仅通过触摸手机来支付吗?这种技术就是婴儿的数据如何从皮肤上的传感器传输到重症监护病房小床垫下的设备。然后蓝牙，就像你可以通过智能手机连接一样把数据从床垫传到护士站。事实证明，这些新的传感器可以匹配现有有线方法的能力。还有一些。回到约翰。
约翰:我们的皮肤状设备还提供额外的数据流，比如在婴儿身体的两个位置连续测量温度;胸部和脚。这种温差是护士可以追踪的重要参数，此外，我们还能捕捉到血液脉冲从心脏到脚部的传输时间。这个传输时间可以作为血压的替代品，从而可以在不需要袖带的情况下持续跟踪这一重要参数。
凯蒂:这一点很重要，因为血压袖带可能会对这么小的婴儿造成瘀伤，而且只能在一个时间点给出读数，而其他测量血压的方法可能是侵入性的。所以，感官的无线特性是多么有影响力。回到儿科医生艾米·帕勒。
艾米-父母可以在没有负担的情况下接孩子。医护人员可以更方便地接触，但这也意味着婴儿可能会被弄湿，而这些衣服可以留在身上。通过胸部x光和核磁共振成像成像不会被遮挡或干扰。总的来说，可以有更好的途径和更好的照顾婴儿。我们现在已经能够将这个设备和有线监护仪一起使用在近90个婴儿身上。精确度非常高，我们完全没有看到任何副作用。
凯蒂-听起来很有希望。展望未来，这项技术能否应用于新生儿重症监护病房以外的领域?
艾米-我们已经把这项技术推广到婴儿之外了。它现在在我们的儿科重症监护室。它会进入我们的心脏护理病房。在我们医院，它也被扩展到成年人。前途无量，因为我们预计它很快就会被部署到门诊环境。我认为，认识到这种无线技术在发达国家之外的价值也是非常重要的，事实上，盖茨基金会和拯救儿童基金会已经提供资金，在赞比亚、巴基斯坦和印度部署了2万台这种设备。我们希望这些设备能够真正帮助降低这些国家目前的发病率和死亡率。
纳米粒子赋予小鼠红外线视觉
与剑桥大学的Tijmen Euser合作
红外光是由热的物体产生的。通常情况下，我们需要一个特殊的相机才能看到它，因为我们眼睛后面的视杆细胞和视锥细胞对这种颜色的光不敏感。但是现在中国的科学家已经开发出了可以注射到眼睛里的纳米颗粒，在那里它们会粘在视网膜上，吸收入射的红外线，然后释放出我们可以看到的光，有效地赋予眼睛红外线视觉。Mariana Campos请剑桥大学纳米光子学中心的Tijmen Euser用他的眼睛——用正常的光——观察这项研究，他没有参与这项研究。
为了看到红外光，它首先必须转换成可见光，他们发现了纳米粒子可以做到这一点。所以他们应用了能够吸收红外光并将其转化为可见光的纳米颗粒。他们把这些纳米颗粒注射到老鼠的眼睛里，结果发现老鼠确实能看到红外光。
玛丽安娜:他们使用的颗粒，他们使用的，它们有特殊的涂层还是什么?
Tijmen -是的。通常情况下，如果你将颗粒注射到老鼠体内，它会立即被免疫系统排斥，它们不会与任何东西结合。所以他们特别做的是制造出光感受器结合粒子，所以他们引入了一层能与眼睛中的光感受器结合的涂层。
玛丽安娜:这个系统是怎么运作的?
Tijmen -这些粒子所要做的是非常特别的事情，因为它们必须吸收一个低能量的光子，它们必须发射一个高能量的可见光子。所以这行不通，因为能量必须来自某个地方。所以，这些粒子使用的技巧是它们吸收两个红外光子，它们在内部结合，然后利用结合的能量发射一个可见光光子。老鼠的体验是，他们会看到一直存在的可见光，所以他们会看到正常的绿光，但除此之外，他们会看到额外的红外光转换。
玛丽安娜:我很好奇，他们怎么知道老鼠看到的是红外线?
Tijmen -他们做了几次测试。首先，他们观察了细胞水平，看是否有光感受器的电反应。这些是视网膜上的小细胞，可以这么说，是眼睛的像素。第二步，他们观察了老鼠瞳孔的反应，你确实可以看到瞳孔的反应。在最后的测试中，他们给老鼠展示了不同的模式，并试图教会老鼠对食物做出反应。
玛丽安娜:这是很好的训练。
提伊曼-是的。
玛丽安娜:会永远吗?
Tijmen -他们已经证明这种效果可以持续10周，并在某一时刻逐渐消失。药效消失的原因是，在某种程度上，身体会开始将这些颗粒识别为外来物质。
玛丽安娜-你觉得他们为什么会这样对待老鼠?为什么要创造一种能看到红外线的生物?
Tijmen -我认为一般的技术是有趣的，所以能够看到红外线可能会有一些应用。他们提到的一个应用是，你可能会有一个覆盖的信息，在红外线中投射到你的视网膜上，这将是一个增强现实应用。这是一个我认为将来会很有趣的应用。另一个应用并不是专门用来转换红外光，不可见光，如果你把光从物理光谱的一部分转换到物理光谱的另一部分，这可能有助于治疗失明。
用铝制造金属铸件
Rob Thompson，剑桥大学
我们喜欢听到听众的声音，时不时地我们会收到一些不寻常的请求，他们想知道科学是否能解决他们的问题。乔治娅·米尔斯一直在处理艾玛提出的一个有趣的要求……
艾玛-我来裸科学家的时候带着一个疯金宝搏app最新下载狂的。我可怜的、年迈的父亲去年5月去世了，这让我很难过，但我希望我的儿子们有东西可以纪念他。所以我在他的外套口袋里摸了摸，果然有法国粉笔。他喜欢法国粉笔。有些人称之为工程师粉笔。他是个工程师;它几乎可以在任何东西上写字，我想我想做的就是用粉笔给我的儿子们做一份礼物。
我向我认识的所有科学家发出消息，对他们说:“我能把粉笔用金属包起来吗?”他们回来后都说:“这是我们第一次被要求做这样的事情。”然后“裸体科学家”的克里斯·史密斯回来说:“啊哈!金宝搏app最新下载我也许有个巧妙的计划……”
格鲁吉亚——这确实是一个狡猾的计划，其中包括得到一个友好邻国的帮助
罗布-我是罗布·汤普森。我是材料科学系的一名助教，我仍然设法对合金和陶瓷的机械性能进行一些研究。
乔治亚-嗯，粉笔是不可能包起来的。他们所能做的就是通过一种叫做金属铸造的东西来做一个金属复制品，这显然需要很多很多的沙子。
罗布:我们要用这些沙子，把它们装进模具里。我们把它包紧，然后我们可以把图案拉出来，留下我们想要做的形状。我们会在沙子上凿一些洞，把熔融金属倒进去，然后我们会有一些洞让空气出来，这样我们最终会把模具填满。
然后我们让它冷却掉所有的沙子就剩下铸铁了。
格鲁吉亚——为什么是沙子?
罗布:沙子很方便，因为沙子很细，所以我们可以把它包装得很好，很紧，这样我们就能得到很好的表面细节，而且沙子主要是二氧化硅，所以它很稳定，不会和任何东西发生反应。这意味着当我们在800度的温度下倾倒熔融铝时，它什么也不做，它只是坐在那里吸收铝。此外，沙子因为是颗粒，所以不会受到热冲击。当地的沙粒，沙粒的膨胀，发生在它们周围的空间里所以当你用热的东西撞击它时它不会碎裂就像你有一个固体陶瓷模具那样热冲击很可能会把它打碎。
Georgia -我知道我们要回来把金属放进去，为什么我们现在不能倒进去呢?
我们用水把这些东西绑在一起，这样它们就能像沙堡一样粘在一起。我们想让它蒸发，把所有的沙子粘在一起，还有水，当它变热时，形成蒸汽，这将在我们的铸件中产生气泡。最好的情况是，它会给我们一个垃圾铸件，但它可能会产生压力，把铸件吹散，这两种情况都不好。
乔治亚州-好吧。所以快进到两周后，我们回到车间与罗布吹火把任何多余的水从模具。
现在轮到我期待的环节了，融化铝。尽管一个巨大壁炉的图像还很遥远，但这一切都发生在一个用线圈包裹着的小坩埚里。
罗布-这是一个感应炉，我们在坩埚周围有线圈。我们要让交流电穿过它们。交流电会在坩埚里的铝内部产生电流电流会通过铝的电阻开始加热。我们通过在电线周围注水来保持电线的冷却，然后我们就把电能倒进去加热金属。
乔治亚州——铝熔化通常需要多长时间?
这是一种共晶铝，我们加入了一些硅。这降低了熔点，我想大概是六百五十......而钢的温度大概是1500到1600度，所以温度要高得多。这比炼钢快一点。
乔治亚州——铝开始融化得很快，而Rob加入了各种物质，比如助熔剂，让它流动得更好，还有一种脱气剂，让它脱气。然后，他非常非常小心地将热得像橙色的铝倒入模具中，其余的被随意地倒入一桶水中。
然后我们削去沙子，看看我们的最终产品……
哇!它出来了，你可以看到印记，看起来很神奇。一种金属的法国粉笔，从远古时代就保存下来了。这个技巧对很多事情都很有用。
罗布:人们经常使用这种方法，因为它是一种快速简便的制作方法。所以如果你要做一些一次性的东西你只需要一点金属，就像这样的形状，也许你需要在之后用一些机械加工或其他方法来完成它。这是一种快速制作原型或快速轻松制作产品的方法。它的另一个用途是，当你铸造像钢这样的东西时，你可以铸造的材料相对较少。
对于低熔点的金属，我们使用一种叫做压铸的东西，你可以制作一个可重复使用的模具，你可以用镁制造1000万个卷笔刀。它又好又便宜，你可以做数百万个。但对于像汽车发动机缸体这样的钢铁制造的东西，你不能把钢铸成钢，它会融化钢。然后，你就没有选择的余地了。它不会受到热冲击也不会以某种方式与金属发生反应因为它太热了。汽车发动机缸体是一个很好的例子，在工业中，我们用沙子铸造，然后你通常会把它加工出来，只是为了得到最终的细节。
乔治亚:那对最终结果满意的艾玛呢?
艾玛-太棒了。我们最终得到了一个完美的我爸爸的法国粉笔模型，我把它给了我的儿子们，他们非常兴奋。它很可爱。
什么是生态系统?
Andrew Tanentzap，剑桥大学
我们周围的所有生物在自然界中都扮演着至关重要的角色，但有些物种会破坏这种平衡——我们称之为入侵物种。因此，在了解他们构成的威胁之前，我们首先要知道那里有什么，以及这个系统是如何连接和建立的。伊兹·克拉克在剑桥大学植物园见到了安德鲁·坦恩扎普。
安德鲁:我们现在就在剑桥大学的中心，剑桥大学植物园，周围有许多美丽的本地植物，但也有一些非常重要的引进物种。
伊兹:现在你在探索生态系统，那么生态系统到底是什么?
安德鲁:生态系统是指一个地方的所有生物，包括植物和昆虫，大型动物，以及我们看不见的微小细菌和真菌，以及它们如何相互作用，以及它们周围的物理或非生物环境。
伊兹:所以它几乎就像一个巨大的网，我在想象从植物到动物的很多相互作用?
安德鲁:没错。所以这可能就像很多人童年时可能记得的童谣一样，猫吃老鼠，吃蜘蛛，吃苍蝇。所以它包含了生活在一个地方的所有生物之间的相互作用，这才是真正定义生态系统的东西。
Izzie:如果你在这个系统中引入一些新的东西，会发生什么呢?因为听起来有很多东西需要平衡。
安德鲁:对，没错。许多生态系统在数百万年的时间里进化出了我刚才提到的这些相互作用所以构成这些生态系统的物种之间存在着一种非常微妙的平衡。所以引入新物种的真正风险是它们会有效地破坏，在这个地方存在了很长时间的所有生物之间的平衡。
伊兹:现在我们正站在我只能形容为植物历史的地方，几乎是一个时间轴。那么这里到底发生了什么?
安德鲁:我们现在在植物园的时间轴上，这是植物引进英国的时间轴，可以一直追溯到罗马时期，一直到现在。现在有很多这样的物种，它们将被引入我们的花园，所以我们可以看到雪花莲，它们将在每年的这个时候开花。但也有其他物种对我们的日常生活非常有用，比如从南美引进的圣女果和土豆。
但与此同时，也有一些物种对自然环境构成了真正的滋扰。我们看到的一些，不是在床上，而是在花园里散步，比如杜鹃花，它们从许多花园中逃走，给许多英国林地带来了真正的问题。
伊兹-这有什么问题?你到处都能看到他们!
安德鲁:它们是有问题的，因为它们取代了本地物种，在很多情况下，它们可能比已经生活在这里的本地物种更具竞争力。例如，因为它们有不同的捕食者，这些捕食者在它们的新范围内不存在，或者它们产生化学物质来阻止其他物种与它们互动。而生活在这里的物种不适应这些形式的战争，这使得这些物种真正占据并取代了生活在这些生态系统中的许多本地物种。
伊兹-天哪。所以它们被引进来，但因为没有天敌或它们通常的威胁，它们几乎可以真正地扎根，并占领一个地方?
安德鲁-没错，这才是真正的风险。当它们取代了许多本地物种，随着这些物种的消失，我们也失去了许多这些物种提供的许多好处。
伊兹:难道只有植物是入侵物种吗?
安德鲁:当然不是。英格兰东部的一个很好的例子是从亚洲引进的中国水鹿。它在剑桥周围的沼泽沼泽中繁衍生息。我们对剑桥附近的鹿的影响做了一些研究，结果发现它们对细小的树苗有极大的胃口。因此，当大树老去死亡时，没有这些小树来代替它们。
伊兹:那么，究竟是什么把外来物种、非本地物种变成了入侵物种呢?
安德鲁:有几个决定性的特征。它们中的一些会在很短的一代时间内产生很多后代，所以它们不需要很长时间就能达到性成熟。然后，当有机体这样做的时候，它只是用后代淹没了环境。另一个，第三个重要的因素是分散的能力，向外移动的能力。这真的会增加外来物种入侵的可能性，成为真正的麻烦。
这里我们看到的是从地中海引进的洋蓟，所以我们可以在这里种植它，而不用担心它会失控，因为气候是如此不同。这和其他物种很不一样，比如日本虎杖你们的听众可能很熟悉，那里有真正的风险。
伊兹:因为这是一个真正的问题，我的意思是他现在正在影响人们的家园。所以这不仅仅是，我的花园里有这种讨厌的杂草，它产生了真正的连锁反应。如果一个入侵物种有点失控，我们又有什么损失呢?
安德鲁-一切。因此，这不仅是基础设施的巨大成本，也是对自然生态系统的巨大风险，以及它们为人们提供的所有好处，比如净化我们的饮用水，给我们清洁的空气，给我们提供大量的生物多样性，这些生物多样性在娱乐和文化价值方面对我们有这种内在价值。所以基本上，我们失去了一切，比钱能买到的更多。
意外发生了:狡猾的入侵物种
与剑桥大学的Sebastian Schornack合作
许多科学论文都将外来入侵物种与本土物种(尤其是脊椎动物)的灭绝联系起来。外来入侵物种被列为生物多样性丧失的驱动因素之一。但是入侵物种是如何进入一个新的地方的呢?凯蒂·海勒采访了剑桥大学塞恩斯伯里实验室的研究员塞巴斯蒂安·肖尔纳克，他正在研究引入微小生物的原因和后果。
凯蒂-现在，许多科学论文都把外来入侵物种和本土物种(尤其是脊椎动物)的灭绝联系起来。外来入侵物种被列为生物多样性丧失的驱动因素之一。但是，入侵物种是如何首先进入一个新的地方的呢?塞巴斯蒂安·肖纳克(Sebastian Schornack)是剑桥大学塞恩斯伯里实验室的一名研究员，他正在研究引入可能导致疾病的微生物的原因和后果。大家好，欢迎来到我们的节目，塞巴斯蒂安!
塞巴斯蒂安-你好。很高兴来到这里。
凯蒂:那么，首先，入侵物种实际上是如何入侵的?他们如何进入一个新环境?
塞巴斯蒂安:嗯，这很大程度上取决于物种。我们正在学习的那个疫霉物种是一种类似真菌的生物，实际上生活在土壤中，主要感染植物的根部;所以有了植物材料和受感染的土壤，你就可以把这个物种带到世界各地。
凯蒂-啊，所以问题是人类在移动它吗?
塞巴斯蒂安-是的，大部分是被动的。他们没有意识到这一点，但他们把它拖在身边。
凯蒂-好的。比如，如果你踩到了泥土，泥土就会沾到你的靴子上，你就上了飞机，然后我们就从那里出发……
塞巴斯蒂安-是的。或者当你进行贸易时，例如，当你从一个国家到另一个国家运送幼苗或幼苗时，会带来一些土壤，在土壤中可能会有一些病原体。
凯蒂-好的。那么，是什么让这些新地方更容易受到这些入侵物种的攻击呢?
塞巴斯蒂安:所以无论物种在哪里进化，它们都会和环境一起进化。因此，当它们发展出新的侵略性策略来感染更多的宿主时，反过来，那些被它们感染的本地植物——那些被它们感染的宿主植物——它们也可以进化出增强免疫力的方法来强化自己。但是当一个物种被安置在一个新的环境中时，这个环境没有机会进化出新的免疫策略。所以它受到了一种侵略性菌株的攻击，然后很快就被消灭了。
凯蒂-哦，我明白了!所以在它们的原生地的致病生物…它周围的其他部分已经适应了这些疾病，但在一个新的地方却不是这样。
塞巴斯蒂安-没错。
凯蒂:你能给我们举几个入侵物种的例子吗?我们在谈什么，在哪里谈?
塞巴斯蒂安-所以这是一个历史问题5种马铃薯晚疫病的致病因子。它起源于墨西哥，但随着土豆传入欧洲，最后也传入爱尔兰。随着马铃薯的大规模种植，它也会扩大，当天气适宜而农业实践不正确时，它实际上产生了我们都知道的爱尔兰马铃薯饥荒。在今天的生活中，我会说英国最著名的一种是白蜡树枯梢病，它是最近引入英国的，它正在杀死白蜡树。但是世界上有很多这样的例子，其中一个我们正在研究的是疫霉palmivora科学家们认为这种病原体来自亚洲，但实际上它被引入了几个国家，包括哥伦比亚，在那里它感染了油棕种植园并杀死了油棕。
凯蒂-这就是俗称的芽腐吗?
塞巴斯蒂安:是的，没错。我们对病原体了解不多，我们需要知道更多。但其中一个悬而未决的问题是，例如，土壤病原体是如何疫霉这种细菌存在于土壤中并感染根部，最终能够感染一棵30岁油棕的顶芽。有一种假设是，以受感染的根为食的昆虫实际上把病原体的孢子带入了芽中，然后感染了棕榈。棕榈树在这里有个问题，因为它只有一个生长点在最尖端——当它死的时候，它就死了。
凯蒂:好吧，先澄清一下，这是一种真菌状的生物，它会进入手掌，造成一些混乱。还有其他易受影响的作物吗?
塞巴斯蒂安-是的。所以，当它进入新的环境时，它可以利用它的力量感染所有这些不同的，不同的宿主物种。这些物种，从棕榈树到可可树，到芒果，木瓜，橡胶树，等等。其中很多都是热带物种，所以对英国来说没有危险，因为那里的温度不合适，湿度也不理想，但是热带地区几乎处于危险之中。
凯蒂-那么，我们讨论的问题到底有多大呢?
Sebastian:在哥伦比亚，据报道，如果你从油棕种植园获得20亿美元的收入，你会损失2到3亿美元。
凯蒂:你能再给我们讲一些英国的具体例子吗?
塞巴斯蒂安:最近最著名的是白蜡树枯枝菌，这是一种在欧洲很常见的真菌，但它有不同的品种，或者我们称之为“菌株”。如果引进了一种非英国本土的菌株，那么它基本上会袭击白蜡树，而白蜡树无法应对这种菌株。这种毒株很可能感染他们。通常这是白蜡树枯枝真菌……它们生活在落叶层中，通常会感染这些物质。但这种菌株不知何故能够感染生物物质，这是它的特征之一;为什么它如此咄咄逼人。
凯蒂-哇。那么我们能做些什么呢?
Sebastian -首先，农业实践必须得到改进。必须提高对病原体的认识。真正的农民必须接受培训，这样他们才能知道他们的种植园里有什么疾病。最后，但并非最不重要的是，你也可以在当地采取措施防止这些病原体的传播。例如,疫霉的大量这种病毒会感染威尔士的大树;建议是不要拖着泥穿过不同的森林，或者清洁你的车，或者避开泥泞的道路，这样你就可以确保你不会把孢子从一个地方带到一个新的地方。
当有意的介绍出错时
安吉拉·卡诺，剑桥大学植物园
在主要节目中，我们听说了意外的介绍，但如果介绍不是意外会发生什么呢?玛丽安娜·坎波斯回到剑桥大学植物园，拜访助理馆长安吉拉·卡诺，探讨为什么会发生这些有意的介绍。
马里亚纳——有几个原因可以解释为什么这些物种会被释放到它们的原生栖息地之外。外来或非本地物种可以作为食物、本地物种、其他有用的原因(如生物防治)和恶意目的而引入。如果它们变成侵入性的，那么事情就不能按计划进行了。
植物园的助理馆长安吉拉·卡诺举了一个例子……
安吉拉，也许其中最引人注目的是番石榴樱桃。这是一种灌木，从巴西引进到不同的岛屿，如毛里求斯或夏威夷，它的引进是因为它生产可食用的水果。问题是它变得具有侵入性;它形成了大片的森林，当地的植物无法在这些环境中生长。另一个问题是，一种猪，也是有意引进的，正在帮助番石榴的传播，因为它吃番石榴的果实并传播种子，所以这两个物种真的完全改变了这些高度多样化的岛屿的环境。
马里亚纳——樱桃番石榴不仅排挤了本地植物，还引入了另一个讨厌的物种——猪。它们的综合特征会对环境造成破坏，而且有失去生物多样性的巨大风险。
还有一个问题是，当一个引进的物种，原本是安全的，逃跑了。
安吉拉:有一个狮子鱼的例子，是在佛罗里达被故意引入的。它们本应该被关在水族馆里，但由于飓风的影响，水族馆被毁了，这些鱼被放生到加勒比海。这种鱼最初来自太平洋，它基本上开始入侵所有加勒比岛屿，捕食当地的鱼类和当地鱼类的幼鱼。未来这些珊瑚礁的数量和人们的数量会发生什么是不可预测的，因为如果这些鱼捕食当地的鱼类，那么渔民就无法找到他们的传统食物，这将影响当地的经济。
玛丽安娜:对。所以我们带来的漂亮的东西，无论是漂亮的狮子鱼还是观赏植物，也可以这么说，跳过栅栏，成为一个大问题。我们还没做完呢!入侵问题的部分原因可能是由于缺乏捕食者;有时解决办法是引入一种生物防治方法。但是，你猜对了，它可能会出错……
安吉拉:太平洋岛屿上有一种入侵物种。这是一种蜗牛，所以他们试图用另一种物种来对付它，扁虫，在引入它之后，它也变得具有侵略性。因此，它不仅捕食入侵蜗牛，还捕食来自这些岛屿的地方性和稀有蜗牛。
Mariana -但是生物防治不应该有不好的名声，因为它是一个非常强大的工具。最近，引进的风险评估有了很大的改进，这样的事故就不会再发生了。
另一种很少被提及的介绍是恶意介绍。不幸的是，活的物种在过去被用作生物恐怖主义的一种方法，通常是虫害和疾病被引入到一个新的地区，而处理这些疾病的机制还没有进化。
南美洲的一个案例是对可可树的攻击，可可树是给你提供巧克力的重要植物。一种叫做“女巫扫帚”的真菌感染了亚马逊的树木，这些树木已经适应了这种疾病，但它被故意从那里带到3000公里外的种植园，那里无法抵抗这种真菌。但事实是，这种疾病传播得如此迅速和彻底，但可可豆产量却减少了一半以上，导致出口、经济和就业保障下降。据说这是贫穷农民对大种植园主的政治攻击。近30年后，该国的可可出口仍未恢复到引进女巫扫帚之前的水平。
因此，无论是释放、逃逸还是其他方式，都有多种方法来解决故意引入的问题。
安吉拉:教育是非常重要的，所以如果人们知道他们可以在他们应该知道的地方发挥作用。举个例子，人们喜欢购买外国宠物，因为当它们很小的时候，它们很可爱，看起来很有趣，但是这些动物会长得很大。然后人们不知道该怎么处理它们，就把它们放生到野外。如果人们知道他们不应该这么做，我想他们就不会这么做。
如果你能组织不同国家的权威机构让他们共同努力建立一个信息网络也可以防止物种的传播因为如果你发现，如果你在法国地中海沿岸发现了一种入侵物种，如果地中海国家意识到这些，他们就可以开始考虑防止物种入侵的策略。
玛丽安娜:那预防本身呢?在货物运来之前，在保存方面做了很多工作吗?
安吉拉:是的。举个例子，在这里的植物园里，我们参与了全球范围内的探险，但我们只是不把物种直接带入我们的收藏中。我最近参加了一次去南非的探险，我们收集了美丽的多肉植物，为了确保我们没有带任何害虫，我们必须清除南非所有的土壤，只带植物。但是不管怎样，在我们把它们带到花园之前，它们必须被隔离一年;这是为了防止入侵物种的传播。
如何拯救一个物种……
迪基·霍尔，南乔治亚遗产信托基金
从问题到解决方案。当啮齿动物占领南乔治亚岛时，它们对当地稀有鸟类的数量造成了毁灭性的影响。加入伊兹·克拉克和凯蒂·海勒的还有来自南乔治亚遗产信托基金会的迪基·霍尔，他是拯救他们的一个雄心勃勃的成功项目的关键成员……
伊兹-迪基我们到底在听什么?
迪基——这是南乔治亚斑尾鸭的叫声，它是一种非常可爱的小鸭子，是当地特有的。它在南乔治亚，在世界上其他地方都找不到。
伊兹-我的天啊。那么问题是什么，为什么我们需要在南乔治亚岛有一个项目来拯救这些?
迪基:嗯，几百年前啮齿动物被引入南乔治亚岛，基本上南乔治亚岛的老鼠对陆地环境是毁灭性的
伊兹:这是个多大的问题，他们是怎么过来的?
迪基:嗯，我们可能要感谢库克船长把啮齿动物引入南乔治亚岛。几百年前，也就是1775年，他去了那里，他在南乔治亚岛待的时间不长，但当他回到英国后，他发表了关于南乔治亚岛的笔记，在笔记中他提到了海豹，在他提到这件事后不久，第一批海豹捕猎者到达了南乔治亚岛，他们带来了啮齿动物。
伊兹-他们有什么不好?
特别是在南乔治亚岛，老鼠对环境造成了毁灭性的破坏。这是一个从来没有任何陆地捕食者的环境，当老鼠被引入一个环境时，它们基本上就会发疯。没有什么能阻止他们。没有什么能阻止他们。南乔治亚岛的动物都没有防御能力。所以所有这些在地面和洞穴筑巢的小鸟，它们没有办法保护它们的小鸡和蛋，老鼠就会以它们为食，毁灭它们的种群。
伊兹-那你怎么解决这个问题呢?这听起来是一项艰巨的任务。
一般来说根除是非常困难的。消灭岛屿，尤其是在南乔治亚岛的规模上，是非常具有挑战性的，唯一的方法就是从岛上清除100%的啮齿动物。如果你剔除了95%的失败品种，它们会在几年内大量繁殖，然后从头再来。
伊兹:你怎样才能摆脱这些老鼠呢?
迪基:我们使用了空中诱饵，我们用了三架直升机在三个诱饵季节里去了南乔治亚岛，我们在整个岛上都撒上了灭鼠剂，这种诱饵可以瞄准啮齿动物并杀死它们。
凯蒂——我有个问题。你怎么确定你只得到了啮齿动物而没有其他的呢?说得那么具体是不是很有挑战性?
迪基:这很有挑战性。诱饵的制造商开发诱饵，使其对啮齿动物来说是美味的和有吸引力的，对任何其他物种来说都是不美味的和尽可能少的引诱。
凯特:好吧。它到底是什么?
迪基-我们用的诱饵，毒素叫做溴化菌，它基本上是一种谷物颗粒。所以它用谷物咀嚼，在谷物中添加少量的这种毒素，这种颗粒足以杀死一只啮齿动物。
Izzie -但是你说过你要确保你消灭了每一只啮齿动物，那你怎么才能确认已经消灭了呢?
迪基:在三个诱饵阶段之后，我们回到了南乔治亚岛，我们花了六个月的时间用被动监测设备和主动监测设备搜索整个岛屿，主动的方面是我们从新西兰带来了三只啮齿动物探测犬，我们覆盖了整个南乔治亚岛，寻找啮齿动物的任何证据。幸运的是，在2018年5月，我们能够向世界宣布，南乔治亚岛终于在200年来第一次没有了啮齿动物。
伊兹:你看到根除的结果了吗?
迪基-是的。当我们去年回到南乔治亚岛时，我们看到了绝对惊人的结果。所以我们去的每一个地方，我们都能看到当地特有的鸟类，比如南乔治亚移液管，这是一种很小的鸣禽。还有南乔治亚斑尾鸭，就是我们之前听到的那种小鸭子。无论我们走到哪里，我们都能发现这些在消灭禽流感之前闻所未闻的鸟类。现在它们已经大量返回南乔治亚岛，我们看到了成百上千的斑尾鸭群和成千上万的移植物。
伊兹:有没有其他人或其他组织学会了这种消灭物种的技术，并试图用它来拯救其他物种?
迪基-是的，它在世界各地被广泛使用。新西兰人和澳大利亚人是真正的先驱。自从我们完成了南乔治亚岛的工作，我现在开始与皇家鸟类保护协会合作他们正在进行另一个根除项目这次是在高夫岛，这是大西洋中部的一个小岛，大约200年前被老鼠入侵，它们对高夫岛的影响和老鼠对南乔治亚岛的影响相似。
伊兹:那么你认为根除是最好的方法吗?
迪基-是的。当环境被啮齿动物入侵时，真的没有其他选择。它没有恢复的方法，所以你必须消除这个问题。它们不应该在那里，如果不是人类活动，它们永远不会到达这些地方。所以它们必须被移除。
Izzie -但是有没有预防措施呢?有没有什么措施可以从一开始就避免这种情况的发生?
迪基-是的。原始环境已经所剩无几了，但在有原始环境的地方，生物安全是关键。阻止生物进入原始环境比在事件发生后试图将其清除要容易得多，也便宜得多。
酒精是如何影响我的大脑的?
又到了我们本周的问题时间了，杰克在伯明翰大学的乔·加利亚的帮助下，从唐纳德那里发酵了这个问题的事实。
杰克:我们都有过这样的经历，一杯变成两杯，两杯变成四杯，然后突然间我们的酒量上升，我们的视力开始模糊。但为什么酒精会导致这种情况呢?伯明翰大学的乔·加利亚将为我们提炼答案。
Joe -酒精饮料中让我们喝醉的化合物是乙醇，它作为可燃燃料被广泛应用于许多行业。因此，当我们饮用含酒精饮料中的这种有毒液体时，它会对我们的大脑产生强大而持久的负面影响，这并不奇怪。一旦酒精进入血液，它就会通过改变神经递质的水平来影响大脑的功能。
神经递质是在神经元之间传递信息的基本化学信使。换句话说，它们允许大脑区域相互交流。神经递质可以是兴奋性的也可以是抑制性的;因此，一个大脑区域(或神经元)可以通过神经递质增加或减少另一个大脑区域的活动。至关重要的是，酒精增加了抑制性神经递质GABA的作用，降低了兴奋性神经递质谷氨酸的作用。因此，它对大脑功能有一种普遍的抑制作用，考虑到酒精被认为是一种抑制剂，这并不奇怪。
杰克-但是由于伽马氨基丁酸和谷氨酸遍布整个大脑，也许酒精的作用不仅仅是扰乱运动。回到Joe....
事实上，酒精对视觉、听觉、触觉和基本的身体功能有很强的抑制作用。例如，大量饮酒会使你的心率和呼吸降至危险的低水平。然而，酒精确实对大脑中小脑的一个区域有特别强烈的影响，小脑是大脑后部的一个小结构，对运动和协调很重要。由于小脑有大量受GABA控制的神经元，酒精会导致小脑功能严重受损。这导致了标准的“醉酒”特征，即动作不准确和缺乏协调。长期酗酒实际上会毒害小脑，导致小脑共济失调——一种与缺乏运动控制相关的慢性疾病，即使戒酒也会持续存在。
因此，尽管酒精通过对神经递质的影响影响整个大脑，但与“醉酒”相关的主要特征主要是由于酒精对小脑的影响。
杰克-乔，谢谢你的专业知识。
我们在论坛上也收到了一些有活力的建议，chiralSPO就GABA通路以及酒精急性和慢性影响的区别进行了讨论，evan_au则讨论了基因如何发挥作用。
下节课，我们将考虑这个问题:
Chani -我的袜子在洗的时候从来不会在一起。总有一个会消失。这些袜子的去向有科学的解释吗?为什么他们在一夫一妻制的关系中如此不快乐?
- 以前的在酵母中制造大麻化学物质
- 下一个酒精是如何影响大脑的?
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