2021美赛A题翻译（仅供参考）

杨利霞

2021美赛A题翻译（仅供参考）

问题A：菌类

碳循环描述了整个地球地球化学循环中碳交换的过程，是地球生命的重要组成部分。碳循环的一部分包括化合物的分解，使碳得以更新并以其他形式使用。该过程的这一部分的关键组成部分是植物材料和木质纤维的分解。

分解木质纤维的一些关键因素是真菌。最近关于真菌通过木材分解的研究文章的作者确定了决定分解速率的真菌性状，并指出了某些性状之间的联系[1]。特别是，生长缓慢的真菌菌株在存在环境变化的情况下往往能够更好地生存和生长。
湿度和温度，而生长较快的菌株往往对相同的变化不那么稳定。您可以在第3页的下面找到本文的提要。

这些研究人员研究了与不同真菌相关的大量性状，以及它们在地垫（死植物材料）和木质纤维分解中的作用。对于此MCM问题，您应仅关注真菌的两个特征：真菌的生长速率和真菌的
耐湿性。您的主要目标是为给定土地上的木质纤维分解建模，并在存在多种类型的真菌分解同一区域中的木质纤维的情况下进行建模。

当您探索感兴趣的两个性状，生长速率和耐湿性以及分解速率之间的关系时，可能会出现一些问题，包括：使用这两个性状，不同的真菌如何在固定的斑块中相互作用并分解地面凋落物。在不同环境中的土地？在这些不同的环境中，随着条件的变化，分解将如何随着时间的推移而受到影响？环境如何变化以及环境变化如何
在给定环境中，对于分解的长期动态以及真菌之间的竞争有何影响？给定生长速率，对分解速率的估算如图1所示。给定相对湿度，给出分解速率的估算，如图2所示。

图1：在各种温度下，各种真菌的菌丝延伸率（毫米/天）与木材分解率（122天的质量损失百分比）之间的关系。 （[1]中的图1C）。 图2：各种真菌的耐湿性（每个菌株的竞争排名差异与其水分位宽度之间的关系，均定为[0,1]）之间的关系
以及最终的木材分解率（122天的质量损失百分比，对数转换）。 （[1]中的图4A）。

需求：您的论文应该探索并解决以下方面。

• 建立一个数学模型，描述在存在多种真菌的情况下通过真菌活动导致的枯枝落叶和木质纤维的分解。
• 在您的模型中，合并不同真菌种类之间的相互作用，这些真菌具有不同的生长速率和不同的耐湿性，如图1和2所示。
• 提供对模型的分析并描述不同类型真菌之间的相互作用。相互作用的动力学特性和描述应包括短期和长期趋势。您的分析应检查对环境快速波动的敏感性，并应确定大气变化的总体影响
趋势以评估当地天气模式变化的影响。
• 包括对每种物种以及可能持续存在的物种组合的相对优缺点的预测，并针对干旱，半干旱，温带，树木和热带雨林等不同环境进行预测。
• 描述系统真菌群落的多样性如何影响地面垃圾分类的系统整体效率。在局部环境中存在不同程度的可变性时，预测生物多样性的重要性和作用。

在结果中附上两页的文章。您的文章应适合包含在
介绍性的大学级生物学教科书，讨论我们对真菌在生态系统中的作用的理解的最新进展。

您的PDF解决方案（总共不超过25页）应包括：
• 一页的摘要表。
• 目录。
• 您的完整解决方案。
• 两页文章。
• 参考文献清单。

注意：MCM竞赛现在限制为25页。您提交的所有内容均计入25页的限制（摘要表，目录，参考列表和任何附录）。

参考：

[1] Nicky Lustenhouwer，Daniel S. Maynard，Mark A. Bradford，Daniel L. Lindner，Brad Oberle，Amy E. Zanne和Thomas W. Crowther，“基于特征的真菌对木材分解的理解”， 2020年5月13日，美国国家科学院。https://www.pnas.org/content/pnas/117/21/11551.full.pdf