معلومة

بدائل H O N C للحياة العضوية؟


معظم الهياكل العضوية مبنية من الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكربون. وهي تمثل 1- ، 2- ، 3- ، 4- علاقات الروابط (التكافؤ الكيميائي) التي تسمح ببناء مجموعة متنوعة من هياكل السلسلة.

هل توجد بعض البدائل لهذه العناصر لإنشاء هياكل معقدة يمكن نظريًا أن تخلق الحياة (تتكاثر ذاتيًا أو تكون جزءًا من الخلية كعضية)؟

تحديث


ليس من الممكن علميًا أو منطقيًا قول "هذا مستحيل" ولكن نظرًا لأن هذا سؤال تخميني ، فسوف أخاطر برأي.

أود أن أزعم أنه عند درجة حرارة الضغط القياسية للأرض والظروف الجوية ، لا يمكن استبدال C H O و N حقًا. رمي الماء في المزيج باعتباره السائل الأكثر شيوعًا ، ومن الصعب تخيل استبدال أي من هذه العناصر أو كلها.

يمكن للمرء أن يفكر في هذا من خلال النظر في تشكيل سلاسل هيدروكربونية طويلة. يمكن أن يشكل السيليكون بوليمرات ، لكنها تميل إلى الانهيار. تعد بوليمرات أكسيد السيليكون [SiR2-O-SiR2-O-] أكثر استقرارًا ، ولكنها لا تشبه البوليمرات الهيدروكربونية بسهولة.

الكربون أكثر تنوعًا ، وقادرًا على تكوين أي سلسلة ، أو تضمين الكبريت والنيتروجين في سلاسل مستقرة لا يبدو أن لها بالفعل أي قيود على الطول.

في ظل آلاف الضغط الجوي ، ودرجات حرارة تصل إلى 70 كلفن أو في بحر من حامض الكبريتيك ، من السهل تخيل أنواع أخرى من الكيمياء - الفوسفات ، سلاسل الزرنيخ أو المشابك الجرثومية ، ولكن معظمها على الأرض سوف ينهار.

حتى لو / عندما تم اكتشاف الحياة في مكان آخر ، فمن المؤكد أنها ستتميز بالكيمياء التي ستدهشنا تمامًا ؛ على عكس أي شيء هنا. لكن مع ذلك ، من الصعب بالنسبة لي أن أتخيل أنها حصرية تمامًا لهذه العناصر الأربعة. أريد فقط أن أشير إلى أن الهيدروجين هو العنصر الأكثر شيوعًا في الكون. تقريبًا جميع عناصر الضوء الأخرى مثل C و O و N هي التالية الأكثر شيوعًا. هذا ببساطة لأنهم يستغرقون أحداثًا اندماجًا نوويًا أقل. الهيدروجين مفيد جدًا بغض النظر عن الكيمياء التي تبحث عنها. من المحتمل أن تكون هذه الأربعة موجودة في مكان ما - معظم الغلاف الجوي للكواكب يحتوي أيضًا على الأمونيا وثاني أكسيد الكربون والميثان - على الأقل بقدر ما رأيناه.


أسواق متخصصة للحبوب الصغيرة الجديدة في نورث كارولاينا: Carolina Ground L3C و Riverbend Malting House

سيكون Carolina Ground، L3C سوقًا جديدًا للقمح العضوي في نورث كارولاينا ، حيث سيبدأ العمل رسميًا في سبتمبر 2011. هذا الصيف سوف يقومون باختبار مستوى الإنتاج ، وبحلول الخريف سوف يطحن القمح الصلب المزروع في كارولينا ، والقمح الطري ، والجاودار ، و الحبوب الصغيرة الأخرى. Carolina Ground وهي مطحنة صغيرة مملوكة للخبازين ، مع إسقاط علوي لا يزيد عن 350 طنًا من الدقيق سنويًا ، وتقع في أشفيل. مع مطحنة حجرية بقطر 48 بوصة ومنخل ، سيتم إنتاج كل من الحبوب الكاملة والدقيق المنخل. Carolina Ground هي نتاج مشروع دقيق الخبز العضوي من North Carolina التابع لجمعية Carolina Farm Stewardship Association ، والذي سعى إلى وضع الأساس لاقتصاد حبوب عضوية قابل للحياة في كارولينا.

Riverbend Malt House هو بيت شعير يقع في آشفيل ، نورث كارولاينا والذي سيوفر الحبوب المملحة لسوق التخمير الحرفي. يعيد Riverbend Malt House تعريف معنى إنتاج بيرة محلية حقيقية في الجنوب الشرقي من خلال توفير شعير عالي الجودة من مصادر مزروعة محليًا. من خلال العمل مع المزارعين والباحثين المحليين ، يمكننا تطوير منتج مستدام عالي الجودة مع تقديم سعر ممتاز للمزارع لجهوده. يجب أن تبدأ بيرة الحرفيين بشعير حرفي.
إن تطوير نظام غذائي محلي للحبوب المملحة سيدعم الإنتاج الزراعي في ولاية كارولينا الشمالية بينما يقلل بشكل كبير من البصمة الكربونية المرتبطة بشحن المواد الخام اللازمة لإنتاج البيرة. في الوقت الحاضر ، يتم شحن الغالبية العظمى من الشعير المستخدم في مصانع الجعة في جميع أنحاء الجنوب الشرقي من غرب الولايات المتحدة أو أوروبا. تعتمد هذه الممارسات بشكل كبير على الوقود الأحفوري وتولد آلاف الأرطال من انبعاثات الكربون. تخطط شركة Riverbend Malt House لبيع منتجاتها ضمن دائرة نصف قطرها 300 ميل من أشفيل في محاولة لتقليل هذه التكاليف على المستهلك وفي نهاية المطاف على كوكب الأرض. خلال المراحل الأولى من العمليات التجارية ، ستقدم RMH 2-3 أنواع من الشعير المملح سداسي الصفوف والقمح المملح والجاودار المملح.


لدينا العديد من النشرات الإخبارية القائمة على الموضوع والتي يتم إرسالها بشكل دوري عندما يكون لدينا معلومات جديدة لمشاركتها. تريد أن ترى القوائم المتاحة؟
اشترك عن طريق البريد الإلكتروني chevron_right

تجمع بوابة معلومات Blueberry Growers على موقع ويب واحد جميع الموارد المتعلقة بإنتاج وإدارة وتسويق العنب البري التي سيحتاجها المزارع ليكون ناجحًا.

يمكن لوكلاء الإرشاد التعاوني والمزارعين العثور على معلومات قائمة على الأبحاث خاصة بإنتاج التوت الأزرق في ولاية كارولينا الشمالية على هذا الموقع ، سواء كانت المعلومات نشأت في قسم علوم البستنة ، أو اقتصاديات الزراعة والموارد ، أو علم أمراض النبات وعلم الحشرات ، أو الهندسة البيولوجية والزراعية أو مناخ الولاية مكتب.

يتطلب النجاح في الزراعة نهجًا متعدد التخصصات. الهدف من تصميم بوابات المعلومات هو توفير الوقت والجهد للمزارعين ووكلاء الإرشاد من خلال إنشاء متجر شامل لسلعة زراعية معينة ، في هذه الحالة ، التوت الأزرق.

بالإضافة إلى مساهمات أعضاء هيئة التدريس ، سيتضمن هذا الموقع مقالات مميزة حول المزارعين وممثلي الصناعة الذين يشاركون تجاربهم الخاصة. سيجد المزارعون الجدد موارد مخصصة لبدء التشغيل ، بينما سيتعرف المزارعون الجدد وذوي الخبرة على ملاءمة روابط الطقس / المناخ.


المصدر المفتوح وتقارب علوم الحياة والمعلوماتية

أصبحت لغة الحياة البيولوجية إعلامية بشكل متزايد منذ منتصف القرن العشرين في تركيزها على التعقيد والتكيف والظهور وما إلى ذلك. يستمر نشر هذا النموذج المعلوماتي اليوم مع دمج علم الوراثة الجزيئي وبيولوجيا الخلية مع مجالات مثل الرياضيات والإحصاء والمعلوماتية (Doyle 1997 Kay 2000 Fox Keller 2002 O’Malley and Dupré 2007). لذلك فإن التركيز على المعلومات هو في الوقت نفسه طريقة تفكير تطورت طوال القرن العشرين وطريقة للتصرف تدور حول الممارسات المعلوماتية واستخدام المصنوعات المعلوماتية. هذا الأخير مهم بشكل خاص عند التركيز على تقاسم الموارد من حيث "الإدارة التكنولوجية والاقتصادية للمعلومات - أي كاقتصاد سياسي" (Thacker 2005 Thacker 2003 Haraway 1997 Parry 2004).

تهدف براءات الاختراع إلى مكافأة الاختراعات من خلال منح حقوق حصرية تمكن الاحتكارات المؤقتة التي تجعل من الممكن استرداد الاستثمارات المطلوبة (انظر Rutz 2009). وهذا يشمل علوم الحياة حيث تم تقديم براءات الاختراع في أوائل الثمانينيات من خلال توسيع المعايير التقنية لتسجيل براءات الاختراع للمركبات الكيميائية. تم دمج علوم الحياة في نظام الكيمياء حيث تطورت البراءات استجابة للتطورات والصناعات المتعلقة بالكيمياء العضوية في أواخر القرن التاسع عشر ، بما في ذلك ظهور مختبرات البحث في الشركات (Dutfield 2003).

وبشكل أكثر تحديدًا ، يمكن إرجاع أنظمة براءات الاختراع الخاصة بعلوم الحياة إلى حكم المحكمة العليا الأمريكية في أوائل الثمانينيات والذي أكد أن الحمض النووي يمكن أن يكون موضوعًا "تقنيًا". كان مضمون هذا القرار هو أن أنواعًا معينة من الحمض النووي ، من الناحية القانونية ، تم تصنيفها على أنها "تكوين للمادة" و "نتاج إبداع" بدلاً من "مظهر من مظاهر الطبيعة" (Parry 2004: 85). إلى جانب السؤال عما إذا كانت البراءات تشجع الابتكار ، ظل الجدل قائمًا حول مدى استصواب نظام براءات الاختراع في مجالات مثل التعديل الوراثي للأغذية والأدوية وغيرهما (انظر van Dooren 2007 2009). على الرغم من الجدل المتنوع والمستمر ، فقد تم اتباع الحكم الأولي من قبل العديد من الآخرين في الولايات المتحدة وحول العالم الذي وسّع نطاق براءات الاختراع. من بينها تسجيل براءات الاختراع لعزل الحمض النووي في شكل نقي على شكل امتدادات متسلسلة من الحمض النووي (كارولان 2010). يمكن اعتبار هذا مفيدًا ، الشرط الرئيسي هو أن الحمض النووي لم يتم تنقيته من قبل ولا فرق في أن الشكل الحي من مكان أخذ الحمض النووي ربما كان موجودًا بالفعل لفترة طويلة.

ومع ذلك ، فإن ما هو مهم لهذه الورقة هو كيف أن الحمض النووي المنقى لا يُعتبر في كثير من الأحيان "تكوينًا للمادة" بالقياس إلى براءات الاختراع في الكيمياء ولكن كمعلومات مماثلة للمعلوماتية. يتمثل أحد الأهداف الرئيسية لمنح البراءات في ضمان إعادة إنتاج الاختراع من خلال إتاحة المعلومات للجمهور. وبناءً على ذلك ، يجب وصف الاختراع في الطلب ويتم نشر المعلومات للجمهور عند انتهاء صلاحية المنحة. ومع ذلك ، فإنه فقط في ظل ظروف معينة وبصعوبة كبيرة يمكن تحديد الممارسات المعلوماتية باستخدام الحمض النووي الذي يتمتع بخصائص كيميائية مستقرة (Calvert and Joly 2011 Caulfield 2011). فمن ناحية ، تستمر العملية القانونية في فصل الحمض النووي باعتباره "تكوينًا للمادة" عن الحمض النووي كمعلومات غير قابلة للحماية ببراءة. من ناحية أخرى ، لم تعد علوم الحياة والمعلوماتية تختلف عن المجالات العلمية والصناعات كما كانت في أوائل الثمانينيات عندما تم تقديم براءات الاختراع.

يمكن تطبيق كلا التفسيرين على قضية حديثة: إبطال براءات اختراع Myriad Genetics لجينين مع طفرات تسبب السرطان (BRCA1 و BRCA2) من قبل المحكمة العليا الأمريكية. قامت الشركة بتسجيل براءة اختراع هذين الجينين كأدوات تشخيصية لاختبار سرطان الثدي ، وبالتالي يمكن لشركة Myriad أن تطلب أسعارًا أعلى لاختباراتها وتقييد الوصول إلى المعلومات الطبية التي تم الحصول عليها من خلال هذه الاختبارات. حظيت القضية بالكثير من الدعاية بسبب الاقتراح القائل بأنه ستكون هناك معايير أكثر صرامة لتسجيل براءات الاختراع في الولايات المتحدة ، لكن المهم ليس فقط ما إذا كانت المعايير القانونية لتسجيل براءات الاختراع تتغير أم لا ، ولكن الاختبارات التشخيصية ، مثل Myrad ، هي جوهريًا حول اختراع واستخدام المصنوعات المعلوماتية والممارسات ذات الصلة. ما تظهره الحالة هو أن براءة الاختراع للحمض النووي الذي تم عزله وتنقيته تفترض تشابهًا مع الكيمياء بينما تدور الاختبارات حول تحديد تسلسل الجينات وتعبيرات المريض بالمقارنة مع المعلومات الموجودة في قاعدة بيانات (Caulfield 2011 Rodgers 2010 انظر Carolan 2010 ).

وبشكل أكثر تحديدًا ، تم التعرف على الفرق بين الحمض النووي ككيمياء وكمعلومات من قبل القضاة. ألغى الحكم الأصلي الصادر عن قاضي المحكمة الجزئية براءات الاختراع مع ملاحظة أن الحمض النووي المعني كان معروفًا من خلال "محتوى المعلومات ، ونقله للشفرة الجينية". وبالمثل ، يوضح الحكم النهائي الصادر عن المحكمة العليا أن ادعاءات ميرياد لم يتم التعبير عنها من حيث التركيب الكيميائي ولم تخلق أو تغير المعلومات الجينية المشفرة في الجينات أو التركيب الجيني للحمض النووي. الصعوبة المفاهيمية والعمل الذي ينطوي عليه تحويل الحمض النووي إلى كائن بيولوجي يمكن تسجيله ببراءة اختراع (Vermeulen et al. 2012). تنطبق هذه الملاحظة على الحالات الأقل شهرة ، ولا سيما محاولات تسجيل براءات اختراع لنماذج شبكات الجينات والبروتينات ، وهي أصعب بكثير مما كانت عليه عند تسجيل براءة اختراع لتعبير واحد عن الجين (Allarakhia and Wensley 2005: 1486). تُمنح براءات اختراع الشبكة هذه في بعض الأحيان في الولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي ولكن ليس من الصعب للغاية عزل السمات القابلة للحماية ببراءة لشبكات الجينات المصممة على أنها تفاعلية وتتعلق بسياق بيولوجي أوسع في تعقيدها (انظر Calvert 2007 2008).

علاوة على ذلك ، يمكن إعادة النظر في ممارسة تقديم اختراع قائم على الحمض النووي وهو مادة كيميائية كافية للحصول على براءة اختراع كعلاقة بين ملكية المعرفة وفكرة متزايدة التعقيد والمجزأة للحياة على نطاق جزيئي معروف عن طريق `` المعلومات ''. نموذج "مطابق لتشكيلة" المؤسسات والإجراءات والأدوات والممارسات وأشكال الرسملة "(روز 2001 ، 13-15). ما يعنيه ذلك هو أن التركيز القانوني على الحمض النووي كمكونات للمادة يقع في سياق تقارب علوم الحياة والمعلوماتية جنبًا إلى جنب مع إدخال نماذج مفتوحة المصدر. تعكس كل من السمات المعلوماتية التي يتم أخذها في الاعتبار عند تقييم طلب براءة الاختراع والحاجة إلى وصول رخيص وفعال وعالي الجودة إلى قواعد البيانات والبرامج التفاعلية تحولًا في استخدام الحمض النووي في علوم الحياة.

يهدف الجزء المتبقي من القسم الأول إلى إظهار أن إدخال نماذج مفتوحة المصدر في علوم الحياة يعكس استخدام المصنوعات المعلوماتية - مثل البرامج وقواعد البيانات والأجهزة وما إلى ذلك - والممارسات ذات الصلة مثل تنزيل المعلومات ونسخها والبحث عنها حول العالم عبر الإنترنت. ما يوضحه هذا هو أنه لا يوجد شيء "مثالي" حول مناقشة المصدر المفتوح في علوم الحياة: هناك العديد من الأمثلة عند تضمين تلك التي تكافئ بشكل مباشر المعلوماتية (البرمجيات مفتوحة المصدر ، وقواعد البيانات ومتطلبات الحوسبة للبحث القائم على البيانات). بشكل حاسم ، ومع ذلك ، فإن التقارب مع المعلوماتية يعني أن نماذج المصدر المفتوح جزء لا يتجزأ من تفسير عمليات التعبير الجيني والتنظيم والتسلسلات التي يمكن قصها وتقسيمها ونسخها بطرق مختلفة. هذا لا يعني أن الكود الجيني وشفرة المصدر هما نفس الشيء ، أو يجب أن يكونا ، عند فحص إعادة تعريف الانفتاح ، يوضح أن الأولوية المعطاة للرقمية في الإعدادات التجريبية تتوافق مع إعادة تشكيل الملكية والمؤسسات والممارسات.

المصدر المفتوح والمعلوماتية الحيوية

عند مناقشة منح براءات الاختراع في علوم الحياة ، سواء كنقد أو مزاياها النسبية كوسيلة لتشجيع الابتكار ، من المهم إدراك أن هناك وسائل أخرى يمكن من خلالها إثبات ملكية الأشياء البيولوجية. على سبيل المثال ، هناك العديد من أنواع الملكية الفكرية المختلفة لشفرة المصدر التي تم تقديمها للشفرة المصدرية في نفس الوقت تقريبًا لتسجيل براءات الاختراع للكائنات المعدلة وراثيًا. ومع ذلك ، هناك خيار آخر يتمثل في نشر المعلومات باستخدام التراخيص المفتوحة التي أصبحت منتشرة بشكل متزايد.

عندما لا يزداد مجال منح براءات الاختراع للحمض النووي ، يمكن أن تصبح الأنواع الأخرى من الملكية الفكرية أكثر أهمية. على سبيل المثال ، توجد براءات اختراع للبرامج على العمليات التي تجعل أجهزة الكمبيوتر تعمل بشكل أسرع ، أو عند التفاعل مع أحد البرامج أو بطريقة أخرى حيث تم زيادة الكفاءة ب. وبالمثل ، تعتبر التعليمات البرمجية المصدر والمعلومات الموجودة في قواعد البيانات معادلة قانونًا للنص المكتوب ، مما يعني أنه يمكن أن تكون محمية بحقوق الطبع والنشر. ومع ذلك ، فإن القيود المفروضة على نطاق براءات اختراع الحمض النووي ، كما في حالة ميرياد ، لا تؤدي بالضرورة إلى أنواع أخرى من الملكية الفكرية أو الأشكال ذات الصلة من ملكية المعرفة. أصبح خيار آخر احتمالًا يتماشى مع الاستجابة لتوسيع الملكية الفكرية إلى شفرة المصدر في أوائل الثمانينيات.

على وجه التحديد ، تهدف مؤسسة البرمجيات الحرة (FSF) إلى مواجهة القيود المفروضة على استخدام كود المصدر والتي أصبحت ممكنة من خلال توسيع الملكية الفكرية لتشمل تطوير البرمجيات.

بدأ مؤسسها ريتشارد ستالمان FSF في أوائل الثمانينيات ويشير معظم المعلقين إلى إطلاقه للشفرة المصدرية التي برمجها بنفسه ، والتي أتاحها بشرط أن يفعل أولئك الذين يستخدمونها نفس الشيء. عندما استخدموا برمجته ، يجب أن تكون النتيجة النهائية متاحة مجانًا. من الجدير بالذكر أن ستالمان يمكن أن يقرر إعادة تفسير حقوق النشر الخاصة به ، والتي لا تحتاج إلى تسجيلها ، فهي تلقائية للروايات ومقالات الصحف والموسيقى وفي تلك اللحظة أيضًا للواحد والأصفار في الكود المصدري. هذا أمر بالغ الأهمية لم يتخلى Stallman عن حقوق النشر التي تم تقديمها ولكنه استخدمها لغرض مختلف. بدأ في استخدام حقوق النشر التي لم يطلبها بهدف منع مبرمجي الكود المصدري ومستخدمي البرامج من فقدان حرية التحكم في جزء من حياتهم.

من خلال إنشاء الترخيص العام العام ، GPL ، أصبح من الممكن لـ Stallman إصدار البرنامج الذي برمجته بهدف تمكين الآخرين من استخدام كود المصدر ودراسته ونسخه وتعديله وإعادة توزيعه. الهدف هو جعل البرمجيات "حرة" على أساس أربع حريات:

- حرية تشغيل البرنامج لأي غرض

- حرية دراسة كيفية عمل البرنامج وتكييفه حسب حاجتك

- حرية إعادة توزيع النسخ حتى تتمكن من مساعدة جارك

- حرية تحسين البرنامج ، وإصدار تحسيناتك للجمهور ، بحيث تكون كلها

كانت GPL هي الأولى من بين أنواع مختلفة من التراخيص المفتوحة التي يتم استخدامها الآن في جميع أنحاء المعلوماتية وفي العديد من المجالات الأخرى. الأمثلة الأكثر انتشارًا هي تراخيص المشاع الإبداعي المعروفة التي يتم استخدامها للنصوص والصور والصوت وإنتاج الفيديو والتصميم المعماري وكذلك للبرامج وقواعد البيانات حيث يتم تخزين المعلومات على خرائط الجينومات والبروتينات والأيض وما إلى ذلك. . ومع ذلك ، يتم استخدام مثل هذا الترخيص المفتوح بمعنى أكثر واقعية أقرب إلى دلالات مصطلح "المصدر المفتوح". تم تقديم هذا المصطلح في وقت لاحق ، في التسعينيات ، ويؤكد على كفاءة المشاركة والتعاون في مجال المعلوماتية. كانت تهدف صراحة إلى استبدال فكرة أن البرمجيات الحرة ستكون متاحة دون أي تكاليف ، والتي اعتبرت غير مناسبة في عالم الشركات (انظر Berry 2004 2008). لا تركز المصادر المفتوحة كثيرًا على حرية مستخدمي البرمجيات ، فقد ركزت بشكل أكبر على القضايا التقنية لتطوير البرمجيات وتؤكد أن مبرمج الكود المصدري هو الذي يمتلكها. الكود هو "ملكية مملوكة لفرد له الحق في التحكم فيه وتطويره" (Berry 2004 Raymond 1999).

وبالمثل ، يشرح المبرمجون نجاح المشاريع مفتوحة المصدر الذين يختارون المساهمة في الكود المصدري الذي كتبوه للمشاريع التي تستخدم ترخيصًا مفتوحًا. في ظل ظروف معينة ، تكون مثل هذه المشاريع أكثر كفاءة من المشاريع الأخرى مفتوحة المصدر و "المصدر المغلق" لا تتعلق بالحرية ولكن ببساطة نماذج تطوير مختلفة تكون أكثر أو أقل كفاءة في ظل ظروف مختلفة. في هذا الصدد ، توضح آلاف المشاريع الكفاءة والتوجه الفني والحس الاقتصادي بدلاً من البديل الذي يتعلق بالحرية في المقام الأول. كانت وجهة النظر هذه بالفعل جزءًا من النقاش حول ما إذا كان مشروع الجينوم البشري بالفعل "مثالًا ممتازًا" للمصادر المفتوحة في علوم الحياة (Opderbeck 2004 Allarakhia 2007). استخدمت المختبرات المختلفة حول العالم معايير بحثية يجب أن تكون مرنة لدمج منهجياتها وبعضها طور برامج مفتوحة المصدر. ومع ذلك ، فقد قرر أيضًا أولئك الذين يديرون مشروع الجينوم البشري أن المصدر المفتوح سيكون مثيرًا للجدل (Cukier 2003). تم إتاحة قواعد البيانات التي تحتوي على معلومات متسلسلة عن الجينوم البشري للجمهور للجميع دون شرط يفرض مشاركة هذه المعلومات في تنسيقات أخرى (Sulston and Ferry 2002: 222).

لذلك يمكن تسجيل براءة اختراع المعلومات المتعلقة بالجينات ، وقد يؤدي ذلك إلى تقييد بعض أنواع استخدام المعلومات في قاعدة البيانات. من ناحية أخرى ، لا يقتصر هذا على الجينوم البشري ، ولكنه مهم لمعظم الكميات الهائلة من المعلومات في مختلف التخصصات الفرعية لعلوم الحياة. على سبيل المثال ، هناك 100 جيجا بايت من الحمض النووي المتسلسل الذي تم تجميعه في قاعدة بيانات GOLD وحدها ، وتوجد قواعد بيانات مماثلة لما يقرب من 100.000 بروتين بشري يتكون منها البروتين بالإضافة إلى spliciomics وعملية التمثيل الغذائي وما إلى ذلك د. هذه معلومات متاحة لمزيد من البحث ولكنها لا تستخدم الترخيص المفتوح. من ناحية أخرى ، هناك ترخيص مفتوح بالفعل لقواعد البيانات بهدف ضمان توافر المعلومات في المستقبل. على سبيل المثال ، هناك العديد من أنواع قواعد البيانات المختلفة التي تستخدم ترخيص "المشاع العلمي" ، مثل قاعدة بيانات البروتين الرئيسية المسماة بـ neurocommons و hapmap e. الهدف الرئيسي من هذا النوع من الترخيص المفتوح هو تجنب مطالبات الملكية الفكرية الأخرى التي تعيق وصول المستخدمين الآخرين إلى البيانات وتسهيل هذا الاستخدام (انظر Gitter 2007).

يعد توفر المعلومات جزءًا لا يتجزأ من تفاعل الباحثين مع مجموعة واسعة من مجموعات البيانات المستخدمة في التخصصات الفرعية المختلفة لعلوم الحياة. يتضمن ذلك العديد من الأمثلة لمشاريع مفتوحة المصدر مع مستخدمين في جميع أنحاء العالم مثل الإصدارات الحيوية من لغات البرمجة مثل bio-java و bio-perl و bio-spice و bio-harvester و bio-lisp. لكل منها مجتمعاتها التطوعية أو العامة لدعم العلوم مثل مؤسسة Open Bioinformatics. في مكان آخر ، هناك العديد من المشاريع في مجال المعلوماتية الحيوية التي تهدف إلى مجموعة واسعة من أدوات البرمجيات مفتوحة المصدر لتحليل البيانات. على سبيل المثال ، هناك مجموعة أدوات برمجية Bio-SPICE مصممة خصيصًا للبحث في نمذجة ومحاكاة "العمليات المكانية والزمانية في الخلايا الحية". يصف موقعها على الإنترنت Bio-SPICE من خلال كتابة: "Bio-SPICE ، إطار عمل مفتوح المصدر ومجموعة أدوات برمجية لبيولوجيا الأنظمة" f.

أخيرًا ، توضح هذه البرامج أهمية القدرة على إعادة كتابة البرامج لطرح أسئلة بيولوجية جديدة ، وهو أمر ضروري في العديد من أنواع التجارب المختلفة. وبالتالي فإن النقطة ليست فقط أن هناك بعض البرامج في علوم الحياة مفتوحة المصدر في حين أن معظمها ليس مفتوح المصدر هو جزء لا يتجزأ من أشكال التجربة التي تعتمد على التنسيق المستمر لـ `` تعدد التقنيات المنسقة على سطح مرتفع ( screen) '(انظر Mackenzie 2010: 189). من الأهمية بمكان أن إدخال المصدر المفتوح في علوم الحياة ليس سمة من سمات منح براءات الاختراع أو انتشار الحصرية. هذا بديل يأخذ شكله عند التقاطع مع المعلوماتية وكجزء ضروري من التشكيك في البيولوجيا ، وهو محدود للغاية في حالة عمليات البحث عن التماثل المبرمجة مسبقًا لقواعد البيانات أو البرامج التي تتيح بالفعل المعلومات في المجال العام. هذا الاختلاف مهم: فهو ينطوي على علاقة متغيرة بين "الانفتاح" والحصرية التي تمتد في جميع أنحاء علوم الحياة والتي تتطلب تنوعًا واسعًا متزايدًا من الباحثين ذوي المعرفة المتخصصة للغاية ومستويات مختلفة من الالتزام للعمل معًا.

الاستراتيجيات المشتركة

تعتبر الكود المصدري المتاح بحرية والقدرة على إعادة كتابة برمجة نوع معين من البرامج أو قاعدة البيانات مهمة كأمثلة لإعادة تعريف الانفتاح في علوم الحياة. تعد الأمثلة المختلفة التي تم ذكرها جزءًا لا يتجزأ من ترجمة الحمض النووي إلى تنسيقات معلوماتية ويمكن اتباعها في إعدادات بحثية أكثر تعقيدًا حيث يلزم حساب كميات هائلة من البيانات وتفسيرها. مرة أخرى ، هناك أنواع مختلفة من نماذج المصادر المفتوحة المتضمنة ، والتي توضح كيف أن ظهور المعلوماتية الحيوية يعني أن مشاركة المعلومات أصبحت معيارًا وكيف أن المصدر المفتوح هو أحد الطرق الأكثر فعالية لمعالجة المعلومات حول الحياة باعتبارها معقدة بشكل أساسي و تفاعلي.

خذ بعين الاعتبار مشروعًا يسمى "fold @ home" ، وهو أحد الأمثلة المضادة لـ Yochai Benkler للاقتراح بأن تطوير الأدوية معقد للغاية ومكلف ويستغرق وقتًا طويلاً بالنسبة للمشاريع غير التجارية القائمة على "الاستراتيجيات المشتركة" (انظر Benkler 2006: 83 ، 351) ، ما يميز هذا المشروع أنه يصوغ نماذج لطي البروتينات ثلاثية الأبعاد التي قد تسبب الأمراض على أساس المساهمات "الطوعية". يتم إجراء حساباتها من خلال إشراك ملايين المتطوعين في مشاريع حسابية موزعة على الإنترنت (المرجع نفسه). لا يفعل المساهمون شيئًا أكثر من تثبيت برنامج عميل صغير يعمل على سعات غير مستخدمة لأجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم ، مما يتيح إرسال حزم البيانات بشكل دوري. ومع ذلك ، فإن المشروع ليس مفتوح المصدر للطي @ home لا يسمح بتعديل البرمجة وإعادة توزيع البيانات من قبل المتعاونين ، مما يثير التساؤل عما إذا كان هناك اختلاف مع "الاستراتيجيات المشتركة" التي لها هذه الخصائص.

أصبح Folding @ home أسرع من أي كمبيوتر عملاق منفرد في عام 2007 ، متجاوزًا وحدات بيتابايت ورباعي فلوبات Blue Gene ، وهو كمبيوتر عملاق تم إنشاؤه بواسطة IBM تم تطويره خصيصًا للتجارب في علوم الحياة (Noble 2006: 65-67). هذه الأنواع من الحسابات ضرورية لإنشاء مواقف ونماذج للحياة ، الأمر الذي يتطلب معالجة كميات هائلة من المعلومات. يعمل Blue Gene بشكل خاص على Linux ، وهو "مثال العمل الرئيسي" للمصدر المفتوح باعتباره "مشروعًا جماعيًا تمت مشاركته والعمل عليه بحرية" (Berry 2004: 80). لذلك تعد الحوسبة الفائقة والأجهزة جزءًا لا يتجزأ من إدخال المصدر المفتوح في علوم الحياة والإشارة إلى أن نطاقها يشمل أنواعًا مختلفة من النمذجة الحاسوبية ضمن الإعدادات التجريبية. على سبيل المثال مشروع Blue Brain ، هو واحد من عدة مشاريع يتم فيها استخدام Blue Gene: هدفه هو "عكس هندسة الدماغ البشري وإعادة إنشائه على المستوى الخلوي داخل محاكاة الكمبيوتر" بهدف تطوير علاجات لأمراض الدماغ. يبرز الجانب التجريبي من التقارب مع المعلوماتية خصوصية الواجهة بين علوم الحياة والمعلوماتية. السؤال الأكثر أهمية عند إعادة تعريف الانفتاح كشيء معلوماتي في المقام الأول هو حول نطاق التعاون. يفسر Benkler الأنواع المختلفة من المشاريع المعلوماتية في علوم الحياة من خلال الإشارة إلى الاختلافات في `` عدد الأشخاص الذين يمكنهم ، من حيث المبدأ ، المشاركة في مشروع ما '' ، وهو ما يفسر على أنه: `` مرتبط بشكل عكسي بحجم أصغر مقياس المساهمة اللازمة لإنتاج وحدة قابلة للاستخدام "(Benkler 2006: 101). وفقًا لذلك ، قد تكون نمطية المشروع عبارة عن أجهزة كمبيوتر موزعة تتضمن ملايين أو جهود أصغر حجمًا مع عدد أقل من المساهمين الأكثر تخصصًا. ينطبق الأول على أمثلة مثل fold @ home بينما ينطبق الأخير على التعاون في مشروع برمجيات المصدر المفتوح ، والذي يتم توزيعه على نطاق واسع ويتضمن أفرادًا غير مترابطين يتعاونون مع بعضهم البعض لمجموعة متنوعة من الدوافع حيث يمكن للمساهمين اختيار ماذا ومتى يفعلون ذلك. المساهمة بشكل مستقل عن بعضها البعض (المرجع نفسه). يتم تحديد نمطية المشروع المختلف من خلال المبلغ الإجمالي للمساهمين المحتملين ، والذي يتناقص من حيث الحجم عند الاضطرار إلى جذب نوع معين من المساهمات ، إما من المساهمين الأكثر تحفيزًا أو ذوي المهارات الأفضل في بعض المكونات المحددة للمشروع (انظر Benkler 2002 2006 ).

من ناحية أخرى ، يشير التركيز على نمطية المشاريع إلى استراتيجية قائمة على المشاعات لشبكات البحث في علوم الحياة التي هي في طور أن تصبح أكثر تعاونية وتدريجية وعالمية مثل البيئات الرقمية (Ewan 2004). تدور هذه الشبكات حول القدرة على المساهمة ، وهو هدف العديد من المشاريع مفتوحة المصدر. قد يكون أحد الأمثلة البسيطة على ذلك هو القدرة على تتبع التغييرات في التعليمات البرمجية المصدر والتي تكملها المستودعات لمراجعات أنواع أخرى من البيانات (انظر Dietz et al. 2012). من ناحية أخرى ، يمكن تمييز نموذج المصدر المفتوح باعتباره إستراتيجية مشتركة تدور حول طرق إعلامية متزايدة للتفكير في الحياة والطبيعة. يهدف مثل هذا المشروع مفتوح المصدر إلى تحقيق هدف إيجاد المساهمين من خلال إعطاء الأولوية للبيولوجيا على المعلوماتية.

المثال الأول هو مشروع يسمى "Open Worm". هدفها مشابه للأنواع الأخرى من مشاريع البرامج التي تمت مناقشتها ، فهي تبحث عن مساهمين لبرمجة جزء معقد من برنامج مفتوح المصدر لمحاكاة سلوك دودة مجهرية تحتوي على كمية قليلة نسبيًا من الخلايا. ومع ذلك ، فإن ما هو مهم هو سطر شعار المشاريع ، والذي يعادل جهوده بـ: "بناء أول شكل من أشكال الحياة الرقمية. المصدر المفتوح ”h. مثل هذا التركيز على "بناء الحياة" هو في المقام الأول استطرادي وقد يتناقض مع العديد من المحاولات المماثلة لفهم سلوك الخلية التي لا تؤكد على الصفات الشبيهة بالحياة لنماذجها (الشكل 1).

ومع ذلك ، فإن السبب في أن هذا مثال مهم هو مؤشر على التداخل بين البرمجة مفتوحة المصدر في علوم الحياة والبيولوجيا التركيبية. سرعان ما أصبح هذا المجال نموذجًا مثاليًا لتطبيقه لمبادئ مفتوحة المصدر على الهندسة الوراثية. حتى الآن ، حددت المناقشة الأنواع المختلفة من أمثلة المصادر المفتوحة في علوم الحياة ، مما يدل على أن بديل تسجيل براءات الاختراع يتخذ شكلاً مكافئًا بشكل مباشر للمصدر المفتوح في المعلوماتية. وبناءً على ذلك ، فإن تسجيل براءات اختراع الحمض النووي ليس الإعداد الأساسي لفحص مشاركة الموارد بين علماء الحياة ، فهناك مجالات مختلفة تتعامل مباشرة مع المعلوماتية ، والتي تشمل البرمجة مفتوحة المصدر وقواعد البيانات والأجهزة كأجزاء لا يتجزأ من عمليات الإعداد التجريبية.

لا يعني ذلك أنه لن تكون هناك براءات اختراع أو أنه سيتم تسوية الخلافات المختلفة ، فمن المحتمل أن تتكثف حيث ستكون هناك حاجة إلى مزيد من العمل القانوني لفصل الحمض النووي كتكوين للمادة عن الحمض النووي ككيان إعلامي. وينطبق الشيء نفسه على كيفية إعطاء الأولوية للرقم الرقمي بشكل استراتيجي وانتقائي فيما يتعلق بالحياة كإبداع تكنولوجي ، سواء كان اختبارًا طبيًا أو محصولًا معدل وراثيًا أو وقودًا حيويًا أو غير ذلك. يظهر هذا في القسم الثاني: الهدف من التركيز على البيولوجيا التركيبية هو فحص التشابه مع المصدر المفتوح في سياق إعادة تجسيد المعلومات المتاحة مجانًا. يمكن متابعة توسيع نطاق التعاون من التقارب مع المعلوماتية إلى فلسفة ناشئة مفتوحة المصدر ترتبط ارتباطًا وثيقًا بنموذج الأعمال ، إلى حوكمة المخاطر ومفهوم الانفتاح الذي يقتصر على عملية التصميم التي تستفيد من المشاركة لمستخدمي الحمض النووي الاصطناعي.


أعلنت شركة Carolina Biological Supply Company عن اعتماد أوكلاهوما للصفوف الجديدة من K إلى 8 مواد تدريس العلوم

OKLAHOMA CITY ، حسنًا ، 16 نوفمبر 2020 - أعلنت كارولينا أن ثلاثة من برامجها العلمية من بين القائمة الدقيقة للمواد العلمية الجديدة التي اعتمدتها للتو لجنة الكتب المدرسية بولاية أوكلاهوما لمناهج العلوم في المدارس الابتدائية والمتوسطة بالولاية. كارولينا الحائزة على جوائز سميثسونيان ساينس للفصول الدراسية والتجارة, مفاهيم سميثسونيان للعلوم والتكنولوجيا والتجارة للمدرسة المتوسطة (STCMS والتجارة)، و اللبنات الأساسية للعلوم والتجارة ثلاثية الأبعاد تم اختيارها لاعتمادها لمساعدة المعلمين على معالجة معايير العلوم الجديدة للولاية. Introduced in February, the 2020 Oklahoma Academic Standards for Science, K-12, are the state’s new three-dimensional performance expectations representing the things students should know, understand, and be able to do to be proficient in science and engineering. New school materials were reviewed in depth and selected for adoption to engage students and help educators to teach these latest standards.

Oklahoma science classes are about to get a surge of new resources to support their own student-driven, hands-on, and phenomena-based vision of the Next Generation Science Standards (NGSS). Science materials from 27 publishers were reviewed for adoption by the Oklahoma State Textbook Committee, comprised of parents, teachers, and community members who were appointed by the Governor. The Committee reviews all instructional materials in light of the state content standards. Materials are adopted by the Committee on a rotating basis every six years. Schools do not have to buy state-adopted resources, but 80 percent of their budget must go toward adopted products.

"Carolina is incredibly proud that Oklahoma’s Textbook Committee selected our science curricula to help its teachers transition to the state’s rigorous new three-dimensional standards," said Jim Parrish, President and CEO at Carolina Biological Supply Company. "During this difficult year for elementary and middle school teachers, we also have added many online resources for teachers to support remote science instruction. Smithsonian Science for the Classroom, STCMS, و Building Blocks of Science 3D were all designed to meet every facet of NGSS and they align well with Oklahoma’s 2020 standards, which are built upon the same concepts."

The new 2020 Oklahoma Academic Standards for Science (OAS-Science) were adopted in 2020. Schools can begin implementing the new standards during the 2020-2021 school year. Publishers provided the State Textbook Committee with samples of their materials and correlations to the Oklahoma Academic Standards. The State Textbook Committee reviewed these instructional materials and voted in November to approve them for the state-adopted list. Schools will have a few years to transition and implement the standards, since state assessments for grade 5, grade 8 and high school will not be aligned to the 2020 science standards until 2022-2023.

As a next step to help schools learn about the newly adopted science products now available to them, there is usually a "textbook caravan" event in the spring that local textbook committee members may attend around the state to see Carolina’s and the other publishers’ presentations of their materials. It is expected to be virtual this time and details will be announced later. These caravans are sponsored each year by the Oklahoma Educational Publisher's Association. With the review process for science instructional materials to help teachers completed, schools can easily choose resources they need to implement the standards.

“It is exciting for students and teachers in Oklahoma schools that they will be able to implement our curriculum that was created by the best scientific minds at the Smithsonian Science Education Center to bring the high-interest wonder of real science investigations to the classroom,” said Dr. Carol O’Donnell, Director, at Smithsonian Science Education Center. “The Smithsonian recently met the challenge of developing science programs for NGSS for grades K-8 education with both our Smithsonian Science for the Classroom و STCMS curricula programs, and our research grounding their development. We ask students to plan and conduct investigations, look for patterns in data they collect, and arrive at an understanding of the content based on their own evidence the way a real scientist or engineer would.”

Science is a way of knowing, a process of using observations and investigations to gain knowledge and understanding of the physical and natural worlds. The K-12 Oklahoma Academic Standards for Science place an emphasis on students being active learners. They showcase that it is not enough for students to read about science they must do science. Students must engage in planning and carrying out investigations, making observations, asking questions, analyzing data, constructing explanations, engaging in argument from evidence, and obtaining, evaluating, and communicating information to gain the science knowledge and skills to be college, career, and citizen ready upon graduation from high school. Phenomena-rich investigations and meaningful engineering design challenges put the experience in students’ hands. Smithsonian Science for the Classroom, Smithsonian Science and Technology Concepts Middle School (STCMS) و Building Blocks of Science 3D make science engaging as students work in groups to drive their own investigations of science phenomena and learn through hands-on physical experiments and digital simulations.

Carolina updated all three science programs this summer to support essential remote instruction in schools this fall with adapted @HOME lesson plans and demonstration videos, as well as a variety of live and online on-demand professional development called Get Ready! Professional Learning. Whether educators are teaching students from their classrooms or at home, they can maintain a high-quality science program, engage students online in three-dimensional learning, and continue to support English language arts and math. These @HOME resources are online for educators at: Smithsonian Science for the Classroom , STCMS و BBS 3D.

Smithsonian Science for the Classroom and STCMS (K-8)

Setting the standard in 3D learning and 3D assessment, the Smithsonian Science for the Classroom curriculum provides cohesive storylines, superior teacher support, and research-supported instructional design that is backed by proven results with point-of-use support. Smithsonian Science for the Classroom is a high-quality core science and engineering curriculum program specifically developed to meet the NGSS. This elementary curriculum is designed to engage, inspire, and connect grades K to 5 students firsthand to the world around them. Smithsonian Science for the Classroom helps teachers to integrate science, technology, engineering, and math through engaging and hands-on lessons. The series includes print and digital components, as well as hands-on materials.

With instruction that goes beyond meeting the NGSS, Smithsonian developed STCMS and partnered with Carolina to publish and distribute it to schools. STCMS steps up to the challenge of meeting the full intent of the standards: 1. Three-dimensional learning 2. Coherent learning progressions 3. Students making sense of phenomena and designing solutions 4. Science content aligned with English language arts and mathematics and 5. All standards, all students. The program is in use at schools throughout the country and teachers have reported a positive impact on their classes.

Building Blocks of Science 3D (K-5)

Carolina’s Building Blocks of Science 3D hands-on unit kits are for students in grades K to 5. This complete, phenomena-based program integrates engineering into every grade and includes everything teachers need for their entire class for every lesson with hands-on materials, print, and digital simulations and components. The program is a core curriculum that combines interactive investigations, literacy components, and digital resources to teach students science content and investigative skills. The program’s 99 digital simulations give a straightforward and quick way for teachers to assess student understanding. The custom-created simulations are directly tied to the phenomena in the units.

Students investigate real-world science phenomena. They need to be able to explain phenomena. They are given opportunities to understand and explain. Providing explanations shows teachers their level of understanding.

Leaders in the Field

Both the Smithsonian Science Education Center and Carolina programs support teachers with everything they need to teach all students. Clear directions for each activity help teachers who are teaching new topics to quickly get started. Guiding questions are provided to help move through investigations. Tips, different ways to teach, addressing misconceptions, and differentiation strategies are also provided.

For information about any of Carolina’s three science programs that were just adopted in Oklahoma, visit Carolina at www.buildingblocksofscience.com, https://www.smithsonianstc.com/?subject=ssftc, or https://www.smithsonianstc.com/?subject=stcm, or call (800) 334-5551, or e-mail [email protected]

Carolina Biological Supply Company

From its beginnings in 1927, Carolina has grown to become the leading supplier of biological and other science teaching materials in the world. Headquartered in Burlington, NC, Carolina serves customers worldwide, including teachers, students, and professionals in science and health-related fields. The company is still privately owned by descendants of the founder, geology and biology professor Dr. Thomas E. Powell Jr.


Minnesota Organic Conference

The first meeting of the Compost Exchange will be on January 14, 2016. There is more information to come for registering for this event that is FOLLOWING the MN Organics Conference. It is a separate event, however, many of the Farmers, Ranchers and Compost Operations I have worked with for the last 5 years will be at the conference and we want to keep you all there for one more day. لماذا ا؟ Check this out.

Topic or title: The Compost Exchange: Trade Secrets for a Productive Future

وصف: The art of soil building requires access to a multitude of tools. While there is no silver bullet to solve soil fertility issues, there is an essential catalyst tool for crop productivity, and that is the soil food web. The soil food web can be looked at as Nature’s fertilizer bags and Nature’s fertilizer bag openers and spreaders. As with any craft, learning to build soil with the soil food web takes some patience and know how. The truth is, building a diverse soil food web is different for every farm and every Compost operation. The Compost Exchange aims unite Compost Operations and Farmers that 1) want to build the soil food web or 2) have been building the soil food web, together to exchange knowledge and Compost. (We don’t call it Compost Exchange for nothing!) There are trade secrets to be shared and heard. So bring your stories of challenges and successes. It’s time to build some soil!

*Participants are asked to bring a 1 qt bag with the best Compost they have made. All Compost will be mixed together and redistributed to participants for a take home inoculate. Remember, when you increase the diversity you will increase productivity.

*To enter the Compost Exchange Compost Competition, your Compost must be assessed before the event. Your analysis will be done by Molly Haviland from Haviland Earth Regeneration. The cost is $60 per sample. For more information on how gather and to ship, click here. When you call Haviland Earth Regeneration for registering your sample analysis, the shipping address will be given to you. Phone: 303. 999. 5935, Email: [email protected]

*There will be microscopes on site as well as microscope technicians to do brief and live soil or Compost assessments.

Course Schedule: (This event is under development, the schedule below is subject to change. The course update will be reposted no later than November 1, 2016.

9:00-9:30 Soil Food Web Basics – Why do you want them? What do they do? (Molly Haviland)

9:45-10:30: Live stream footage of the soil food web in soil and Compost – What you’re likely to see and what you want to see. (Molly Haviland)

10:30-12:00: Building The Soil Food Web – How to create Compost and Compost products that contain the soil food web. (Molly Haviland and Clifford Johnson)

1-2:00: Successes, Challenges & Trade Secrets Exposed – Key knowledge from those with feet on the ground. What have been the challenges, what were the solutions. We will share up to date field experiences of what is happening on farms in the West and Midwest as they increase diversity in their Compost and on their fields.

2:00-3:00: Best Compost Prizes Awarded

3:00-4:00: Meet and Greet- Round table discussions

4:00 – 500: Open Forum Q and A

Presenter: Johnson Enterprises and Haviland Earth Regeneration


3 RESULTS AND DISCUSSION

3.1 Studies included in analysis

We identified 36 journal articles for inclusion in this systematic review. These articles reported the results of 27 experiments which spanned 12 states within the United States and nine additional countries (Table 2) and contained a total of 119 eligible, sampled site-years. We defined a unique site-year as any time a set of cover crop treatments was planted under a unique set of growing conditions, whether that be at a different geographic location, in a different year, at a different time of year, under a different management regime (e.g., varied fertilization, tillage, or herbicide regimes), or some combination of the aforementioned. The duration of individual studies ranged from 1 to 3 yr.

Baraibar et al. ( 2018 ) Finney et al. ( 2017a )

Hunter et al. ( 2019 ) Kaye et al. ( 2019 )

Crop rotation was indicated in most but not all the studies. Of the 27 experiments, cover crops were planted after small grains harvest in 12, after soybean [جلايسين ماكس (L.) Merr.] or pea (Pisum sativum L.) harvest in three, after corn harvest in three, into maturing corn or soybean in two, in a vegetable crop rotation in three, in an orchard or vineyard in two, after a fallow year in two, and after alfalfa or sod in two experiments. Several studies planted cover crops at more than one moment in a cropping system and so these values do not add up to the total number of studies evaluated. Of the 119 eligible site-years sampled for cover crop treatments, cover crops were planted anywhere from February to December and had their final biomass sampling anywhere from 32 to 270 d after planting (Figure 2).

Of the 27 experiments identified, cover crop mixture species richness levels ranged from 3 to 18. Most of the cover crop mixture studies identified made a point of mixing across cover crop “functional groups” and so the mixtures studied were often functionally rich as well as species rich. While the designation of cover crop functional groups is largely informal, it is common to see distinctions made between grasses, legumes, brassicas, and other non-leguminous, non-brassicaceous broadleaves, with a secondary distinction often being made between warm- and cool-season species. As far as general patterns observed in terms of cover crop productivity, it was common to observe grasses and non-leguminous broadleaves (e.g., brassicas) be the most productive in terms of biomass. The leguminous species tended to produce less biomass than the other kinds of cover crops. Where studies provided species specific biomass values, it was common to see mixtures of legumes with non-legumes dominated by the non-leguminous species.

Most of the experiments presented cover crop biomass data with many of them also presenting weed, N, soil water, soil biology, and crop yield data that were eligible for extraction, as well as sufficient data to calculate biomass stability (Table 3). Of the 27 experiments: 17 of them used substitutive seeding rates when determining the mixture seeding rates six of them used mixtures which all exceeded substitutive seeding rates four of them used some mixtures which were planted at less than substitutive rates and some mixtures which were planted at more than substitutive seeding rates (Table 4). The mixture seeding rates ranged from 54 to 347% of the full rate. Where the seeding rate is indicated as being 200 or 300%, those are instances of additive seeding rates being used in two- and three-species mixtures. For all other non-substitutive seeding rates, the approach used in designing the various mixes was highly specific to each mix and defied easy summary. The seeding rates of the mixtures and monocultures compared in this review can be found in Dataset S4.

Dataset CC Biomass Weed suppression Nitrogen retention Soil water Soil biology Biomass stability Crop yield Eligible site-years
1 X X X X X 2
2 X X X 3
3 X X 1
4 X X 1
5 X X X 4
6 X X X X 3
7 X X X 4
8 X X 2
9 X X 4
10 X X X 2
11 X X X X X X 2
12 X X 1
13 X X X 1
14 X X X X X 6
15 X X X X X 5
16 X X X 7
17 X X X 2
18 X X 31
19 X X 2
20 X X X 2
21 X X X X 11
22 X X X 6
23 X X X 2
24 X X X 3
25 X X X 7
26 X X X 2
27 X X X X X X X 3
26 13 12 6 5 16 11 119
Dataset Species richness <Substitutive Substitutive >Substitutive Mixture rates
%
1 1, 2, 3 X 200, 300
2 1, 2, 3 X X 79, 105, 121,123
3 1, 3 X 100
4 1, 2, 3 X 100
5 1, 2, 3 X 100
6 1, 5, 6, 7 X 100
7 1, 2, 3, 4, 5 X 100
8 1, 2, 4, 6, 8 X 100
9 1, 5 X X 96, 121, 204
10 1, 5 X 100
11 1, 4, 8 X 155, 169, 178, 192, 347
12 1, 2, 3 X X 54, 104
13 1, 3 X 100
14 1, 3, 4, 6 X 120, 155, 167, 179, 180, 210
15 1, 2, 3 X 132, 167, 232
16 1, 3, 6, 9, 18 X 100
17 1, 3 X 100
18 1, 2, 3, 4, 11 X 100
19 1, 3 X 115
20 1, 4, 6 X 100
21 1, 5 X 100
22 1, 4 X 100
23 1, 2, 4, 8 X 100
24 1, 2, 3 X X 97, 99, 111, 123, 131
25 1, 2, 3 X 200, 245, 300
26 1, 3, 6 X 100
27 1, 2, 3, 6 X 100
- 4 17 10 -
  • a A mixture was considered to be planted at substitutive rates if the ratios of the constituent species seeding rates to their monoculture rates summed to one. If they summed to less than one, they were considered less than substitutive and if they summed to more than one, they were considered more than substitutive.

3.2 Cover crop mixtures compared to monocultures

Across the 119 site-years, we extracted 341 comparisons between the best-performing mixture and the best-performing single species. The species compositions of these mixtures and monocultures can be found in Dataset S1. The results of these comparisons are summarized in Table 5. Of these 341 comparisons, 243 comparisons were complete in that they had treatment means, no cover control plot means when necessary for calculating standardized differences, and sufficient information to determine whether treatment mean differences were significant. The results of these 243 comparisons are presented in Figure 3 along with the results of an additional 42 comparisons which had treatment means (and control means when necessary) to calculate the standardized difference, but insufficient data to determine significance of difference. We were unable to statistically assess the differences between treatments in these latter comparisons either because the originating study did not present sufficient information to determine this or because in our stability calculations, the calculation of the CV across site-years within a study precluded the existence of enough replicates within a study to make a statistical inference regarding whether each pair of treatments was significantly different. Of the remaining comparisons, 47 lacked the necessary control means for calculating the standardized difference but had data regarding the statistical difference between treatment means, and nine comparisons contained a narrative discussion of statistical non-significance between treatment means without presenting actual treatment means.

Comparison type Monoculture better Comparable performance Mixture better المجموع
Full comparison 25 213 5 243
Missing control means 0 43 4 47
Missing treatment means 0 9 0 9
Missing statistical data 24 a a Insufficient data to assess whether these are statistically significant cases of the single species or mixture performing better.
0 18a a Insufficient data to assess whether these are statistically significant cases of the single species or mixture performing better.
42
المجموع 49 265 27 341
  • a Insufficient data to assess whether these are statistically significant cases of the single species or mixture performing better.

3.3 Full comparisons

Of the 243 full comparisons, there were only 30 cases where a statistically significant difference was documented between the best mixture and the best monoculture (Figure 3, Table 5). Of those, the monoculture performed better than the mixture in 25 cases, while the reverse was true in five cases. Most of the 25 cases where the monoculture performed better than the mixture were in the cover crop productivity category. The five cases where the mixture performed significantly better than the monoculture fell in four categories: cover crop productivity, weed suppression, N retention, and crop yield promotion. All five were situations the mixtures were of legumes with non-legumes and were planted at rates exceeding substitutive rates–anywhere from 123 to 210% of the full rates used for the monocultures (Kaye et al., 2019 Pittman, Barney, & Flessner, 2019 Teasdale & Abdul-Baki, 1998 ) –causing the effect of plant mixing to be confounded by the effects of seeding rate.

The elevated performance of the cover crop mixtures in these five cases could be more a result of elevated seeding rate than the actual mixing of different cover crop species. The interrelationships between increased seeding rate, increased plant biomass productivity, increased weed suppression, increased N retention, and increased subsequent crop yield has been demonstrated in a variety of contexts for both plant mixtures and plant monocultures (e.g., Blackshaw, 1993 Boerboom & Young, 1995 Bulson, Snaydon, & Stopes, 1997 Clark, Decker, & Meisinger, 1994 Natarajan & Willey, 1980 O'Donovan, 1994 O'Donovan, Harker, Clayton, & Hall, 2000 Ryan et al., 2011 Walton, 1975 Weiner, Griepentrog, & Kristensen, 2001 ). It is an untested assumption in most plant diversity studies, cover crop studies included, that the seeding rates used are optimal (He, Wolfe-Bellin, Schmid, & Bazzaz, 2005 ). Where seeding rates are below optimal, it would follow that elevating the seeding rates used would increase function or performance for cover crop monocultures as well as cover crop mixtures.

The elevated performance of the mixtures in these five cases could also be partially due to the particular benefits of mixing legumes with non-legumes, though we suspect that this mechanism plays a lesser role. In all 27 studies we identified for data extraction, legumes were mixed with non-legumes in at least some if not all of the mixtures, and yet the majority of those mixtures did not perform better than the compared monocultures. We suggest that this is due to the benefits of legumes being limited in high fertility agricultural environments (Bedoussac & Justes, 2010 ).

3.4 Comparisons missing control means

Of the 47 comparisons that were not included in Figure 3 because of missing control means (e.g., a lack of a no cover control plot when evaluating weed suppression), there were four comparisons where the best mixture performed significantly better than the best monoculture. These cases were in the weed suppression and crop yield promotion category and were all cases where the mixtures were seeded from 200 to 300% of the full rate used for the monocultures and where the mixtures were a combination of legumes and non-legumes (Teasdale & Abdul-Baki, 1998 ).

3.5 Comparisons missing treatment means

Of the nine comparisons that were not included in Figure 3 because of missing treatment means in addition to missing control means, all were cases where there was no treatment effect observed between different cover crop treatments. For this reason, the original authors of the studies chose not to present treatment means. It seems a safe assumption then that these comparisons would have been cases where the best monocultures performed comparably to the best mixture. These comparisons fell into the categories of weed suppression, soil water conservation, soil biology promotion, and crop yield promotion (Appelgate, Lenssen, Wiedenhoeft, & Kaspar, 2017 Kaye et al., 2019 Liebig et al., 2015 Mesbah, Nilahyane, Ghimire, Beck, & Ghimire, 2019 ).

3.6 Comparisons missing statistical data

We identified 42 comparisons where treatment means were presented but not enough information was present to determine whether or not treatment means were significantly different. In 24 of these comparisons the monocultures performed the best and in 18 of these comparisons the mixtures performed the best. Of the 42 comparisons missing statistical data, 30 were comparisons of the lowest CV monoculture to the lowest CV mixture in each study or substudy. By aggregating these 30 comparisons, we were able to make an overall statistical inference. Using a one-sample ر test, we found that the lowest monoculture CV of any study or substudy was on average 11 percentage points lower than the lowest mixture CV (95% C.I. = [−19, −.2], ن = 30, ص value = .016). That is, in any given study, monocultures, not mixtures, had the lowest CV values by a significant margin. However, whether or not this means monocultures can be more stable than mixtures is debatable, as CV interacts with mean biomass productivity in such a way that more productive treatments tend to have lower CV values (Florence, Higley, Drijber, Francis, & Lindquist, 2019 ). Since cover crop monocultures tended to have the highest biomass within any study or substudy, it is unsurprising that they also tended to have the lowest CV values within any study or substudy. Due to this relationship between CV and mean biomass, we advise caution when interpreting low CV as an indicator of biomass stability.

3.7 Summary of cover crop performance

In understanding these results, it can be helpful to ground them in a discussion of the actual numeric ranges of cover crop performance that was observed in the extracted data. Figure 4 shows the performance of the best mixture treatment vs. the performance of the best monoculture treatment in terms of dry aboveground biomass production, weed suppression, cover crop biomass N, soil N reduction, soil water change, soil biology promotion, crop yield promotion, and biomass stability (CV). Weed suppression, soil N reduction, soil water change, soil biology promotion, and crop yield promotion values were all calculated using the values observed in the no cover crop control plots as baseline values.

The maximum dry aboveground cover crop biomass measured within the studies ranged from 46 to 11,039 kg ha −1 and averaged 3,794 kg ha −1 . In 68 of 95 comparisons of dry aboveground cover crop biomass there was no significant difference observed between the most productive mixture and monoculture. For the remaining comparisons, monocultures performed better in 17 comparisons, mixtures performed better in two comparisons, and in eight comparisons there was insufficient data to make a statistical inference. Overall, we observed negligible evidence that mixing cover crops increases absolute biomass productivity.

The maximum weed suppression measured within the studies ranged from no weed suppression to 100% weed suppression and averaged 79% weed suppression. In 55 of 56 comparisons of weed suppression, there was no significant difference observed between the most weed suppressive mixture and monoculture. The remaining one comparison was a case of a mixture seeded at an elevated rate being significantly more weed suppressive than its constituent monocultures seeded at unelevated rates. Overall, we observed negligible benefit to mixing cover crops in terms of increasing absolute weed suppression compared to cover crop monocultures.

We were able to evaluate N retention by looking at (a) aboveground N accumulation in cover crop biomass tissue and (b) belowground N reduction beneath standing cover crops from the extractable and solution pools. The maximum aboveground N accumulation measured within the studies ranged from 4 to 211 kg N ha −1 and averaged 77 kg N ha −1 . In 14 of 16 aboveground N accumulation comparisons, there was no significant difference in aboveground N accumulation between the best monoculture and best mixture. For the remaining two comparisons, in one case the monoculture accumulated more N and in the other case the mixture accumulated more N. Overall, we observed negligible benefit to mixing cover crop species in terms of increasing absolute aboveground N accumulation

The maximum soil N reduction from the extractable and solution pools ranged from 4 to 99% and averaged 66% across comparisons. In 18 out of 19 comparisons, there was no significant difference between the best mixture and monoculture in terms of soil N reduction. The remaining one comparison was a case of a monoculture reducing significantly more soil solution N than the mixture. Overall, we observed no benefit to mixing cover crop species in terms of absolute soil N reduction.

With regard to soil water, sometimes cover cropping resulted in drier soil than the no cover control and sometimes it resulted in wetter soil than the no cover control, which is why the data in Figure 4 is spread approximately evenly across quadrants 1 and 3. Cover cropping uses soil water during cover crop growth, but it can also increase soil water by shading the soil and increasing soil water infiltration. Depending on how much each of those mechanisms is at work in each situation, the net effect of cover cropping on soil water can be positive or negative. Soil water changes ranged from –31 to 49% and averaged 35%. Regardless of whether the net effect of cover cropping was positive or negative on soil water, in most cases–13 of 18 cases–there was no significant difference between the most soil water conserving cover crop mixture and monoculture. For the remaining comparisons, monocultures conserved significantly more water in two comparisons and in three comparisons there was insufficient data to make a statistical inference. Overall, we observed no benefit to mixing cover crops in terms of increasing absolute soil water conservation.

Regarding soil biology promotion, the maximum observed ranged anywhere from 2 to 225% and averaged 51%. Note that some of the soil biology indicators we extracted are not typically considered to be highly responsive to cover cropping in the short term–such as soil organic C and soil organic matter. For example, Ghimire, Ghimire, Mesbah, Sainju, and Idowu ( 2019 ) did not find a significant effect of cover cropping on soil organic C after one season of cover cropping. However, it is not completely without precedent to see cover cropping affect these metrics in the short term. Demir and Isik ( 2019 ) did find soil organic matter levels to respond significantly to cover cropping after a single season. In 33 of 35 comparisons, there was no significant difference between the best mixture and best monoculture in terms of soil biology promotion. For the remaining two comparisons, monocultures promoted soil biology indicators significantly more than mixtures. Overall, we identified no benefits to mixing cover crops in terms of absolute soil biology promotion.

The maximum crop yield promotion measured within the studies ranged from 1 to 1,187% and averaged 130%. In 11 of 14 crop yield comparisons, there was no significant difference between the best cover crop mixture and best cover crop monoculture. For the remaining comparisons, monocultures performed better in two comparisons, and mixtures performed better in one comparison. Again, in the case where the mixture performed better, the mixture was seeded at an elevated rate. Overall, we observed negligible benefit to mixing cover crops on absolute subsequent crop yield promotion.

The minimum CV measured within the studies ranged from 1 to 58% and averaged 20%. In 20 of the 30 comparisons, the minimum monoculture CV was lower than the minimum mixture CV, with the reverse being true in the remaining 10 comparisons. The overall impression was that mixing cover crops does not lead to a consistent lowering of CV values.


We have several topic based email newsletters that are sent out periodically when we have new information to share. Want to see which lists are available?
Subscribe By Email chevron_right

North Carolina Cooperative Extension partners with communities to deliver education and technology that enrich the lives, land and economy of North Carolinians.

La Extensión Cooperativa de Carolina del Norte se asocia con las comunidades para ofrecer educación y tecnología que enriquecen la vida de los habitantes, la tierra y la economía de Carolina del Norte.


On the evolutionary origins of life-course persistent offending: A theoretical scaffold for Moffitt’s developmental taxonomy ☆

The study of human crime and violence represents a flashpoint for discussion across academia. Multiple theories exist pertaining to the topic, all aimed at organizing numerous findings surrounding correlates of antisocial behavior. Along these lines, Moffitt’s developmental taxonomy has emerged as a theory well supported by empirical research. Noticeably absent, though, has been an effort to apply an evolutionary framework to Moffitt’s dual taxonomy of offending. With this in mind, the current study is intended to examine Moffitt’s different typologies in the context of Rushton’s Differential ك theory (an adaptation of r–K selection from life history theory). Our findings suggest that life-course persistent offending may represent a viable reproductive strategy characterized by higher levels of sexual involvement over the life-course.

يسلط الضوء

► Little research exists concerning the evolutionary origins of offender typologies. ► Life history theory may shed light on the origins of offender types. ► Chronic offending may represent an evolved reproductive strategy.


An Ecology of High-Altitude Infancy

This book has been cited by the following publications. This list is generated based on data provided by CrossRef.
  • Publisher: Cambridge University Press
  • Online publication date: December 2009
  • Print publication year: 2004
  • Online ISBN: 9780511610943
  • DOI: https://doi.org/10.1017/CBO9780511610943
  • Subjects: Medicine: General Interest, Social and Cultural Anthropology, Anthropology
  • Series: Cambridge Studies in Medical Anthropology (12)

Email your librarian or administrator to recommend adding this book to your organisation's collection.

Book description

Andrea Wiley investigates the ecological, historical, and socio-cultural factors that contribute to the peculiar pattern of infant mortality in Ladakh, a high-altitude region in the western Himalayas of India. Ladakhi newborns are extremely small at birth, smaller than those in other high-altitude populations, smaller still than those in sea level regions. Factors such as hypoxia, dietary patterns, the burden of women's work, gender, infectious diseases, seasonality, and use of local health resources all affect a newborn's birth weight and raise the likelihood of infant mortality. An Ecology of High-Altitude Infancy is unique in that it makes use of the methods of human biology but strongly emphasizes the ethnographic context that gives human biological measures their meaning. It is an example of a new genre of anthropological work: 'ethnographic human biology'.

Reviews

"A welcome addition for advanced undergraduates and graduate students in medical anthropology, as well as for public health and other professionals interested in maternal and infant health." American Journal of Biology


شاهد الفيديو: أسرع طريقة لعمل الكمبوست والسماد العضوي الطبيعي (كانون الثاني 2022).