点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:监测生物多样性,用这碗“汤”就够
首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

监测生物多样性,用这碗“汤”就够

来源:科技日报2021-09-15 09:43

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  蚂蟥、蟑螂、螳螂……在云南高黎贡山,这些小动物不只是儿时伙伴藏匿在盒子里引人尖叫的“玩具”,还有着不为人知的作用——监测环境中的生物多样性。

  早在2012年,中国科学院昆明动物研究所俞维理研究员带领的生态学与环境保护中心团队研究发现,通过对一定区域内昆虫样本的混合DNA测序,可以对该区域的生物多样性进行编目和监测。他们在国际期刊《生态学与进化方法》发表了第一篇描述“生物多样性汤”这一高通量条形码技术流程的研究论文,并成为该期刊引用下载次数最高的文章之一。

  近期,俞维理团队再次在国际期刊《生态学与进化方法》上发表了《生物多样性汤II:更低错误率的高通量条形码流程》,通过优化多个技术环节,对快速监测生物多样性的高通量条形码技术进行了改进。

  “生物多样性汤”vs传统监测

  “所有的生物都含有DNA,即使是非常细小的碎片,其DNA也可以被用于物种鉴定。”俞维理说。

  “生物多样性汤”正是利用了生物的这一特点,通过不断革新的分子手段和测序技术对混合的生物DNA样本进行分析,还原出混合性生物样本中的物种信息以及多样性特征,即生态学家们经常说的α多样性指数、β多样性指数等。这些信息也是我们进行生物多样性监测的基础。

  此前,俞维理团队将“生物多样性汤”与传统的生物多样性监测方法进行了对比。用于比较的数据都来源于在中国云南、马来西亚和英国分别开展的生物多样性监测项目,包括5.5万份鳞翅目昆虫和鸟类等物种信息。

  “传统数据可以说是生物多样性鉴定的黄金标准,但要获得这样的数据需要付出高昂成本,因此保护学者和环境管理者们往往只能利用有限的信息来进行决策。”俞维理介绍,由于其浩大的采样和分类规模,研究不可避免地被限制在小的区域且难以有效复制。但现实情况是,研究结论亟待在大尺度上复制和检验,所以其团队采用的高通量方法,实现了更大尺度上的可操作性。

  “生物多样性汤”技术正是一种集合了高通量测序技术的新颖的生物多样性监测手段,可以同时分析大量的混合性生物样本,获取高精度的地面生物多样性数据。这一技术与依赖于大量分类学专家的传统监测方法相比更为快速高效,同时可靠性高,并具有可供第三方检验的新特点。其最大的突破,在于人们可以更容易地监测环境变化和濒危物种的状况。

  “升级版”可更高效准确分析样本

  自“生物多样性汤”技术发表以来,俞维理团队一直在不断完善这一技术的各个环节,并努力探索和拓展这一技术的应用范围。他们利用“生物多样性汤”技术探究了云南省哀牢山自然保护区内不同海拔段内蛾类的生物多样性,结果表明与基于传统形态鉴定的数据一样,都能显示出蛾类的群落组成随海拔和采样层次的变化趋势。

  “在哀牢山,我们还用同样的方法研究了真菌多样性对朽木分解的影响,结果发现真菌越多样,朽木的二氧化碳释放速率越低,也就是说多样的真菌能让倒木腐朽得更慢,这对于人们了解真菌多样性在维持全球生态系统碳平衡中的作用提供了重要线索。”论文第一作者、中国科学院昆明动物研究所杨春燕博士向科技日报记者介绍。

  通过与云南省林业规划院和哀牢山自然保护区管理局深度协作,研究团队借助于保护区现有分区巡逻的管理体系,利用“生物多样性汤”技术分析由护林员们采集的蚂蟥样本,通过分析其血液DNA中含有的脊椎动物信息,以此来监测哀牢山保护区内脊椎动物的多样性。这些都是俞维理团队利用“生物多样性汤”技术进行生物多样性研究和监测的成功案例。

  近年来,“生物多样性汤”技术凭借其快速、高效、监测范围广的特点,逐渐被各国的自然保护管理部门融入其日常监测工作中,针对这一技术的科学研究也一直是相关领域的研究热点。俞维理团队通过优化多个技术环节,获得的升级版“生物多样性汤”,改进了整个实验设计和生物信息学分析流程,降低错误率的同时提高了运算速率。

  “升级版‘生物多样性汤’可以更高效更准确地一次性分析更多样本,例如一个监测项目里采集到几百个混合的生物样本,在过去我们需要一个物种一个物种地去分析,但是借助这项技术,我们可以一次性分析这些样本。”杨春燕表示,相信这项技术将能在我国“天空地一体化”监测体系中发挥非常重要的作用。

  联袂卫星、遥感进行“天空地一体化”监测

  我国是生物多样性最为丰富的国家之一,生物多样性保护受到我国各级政府的高度重视。

  “生物多样性调查、评估与监测,旨在获取时空连续性的生物多样性数据,这是开展生物多样性保护的前提,但在目前的生物多样性保护研究中,如何快速获得大量物种信息,仍是亟待破解的难题。”杨春燕告诉记者。

  目前,日新月异的技术手段使生物多样性监测正迈向一个崭新的纪元。中外科学家几乎同时提出了将多维的遥感数据和高精的地面数据连接用于监测生物多样性的体系框架。我国更是率先将“天空地一体化”监测体系明确列入了《关于建立以国家公园为主体的自然保护地体系的指导意见》中。而这个体系中一项重要的内容就是,要快速高效地获取地面精细的生物多样性信息。

  我国提出的“天空地一体化”监测体系可以提供研究区域多空间尺度、长时间跨度、连续性的生物多样性数据。目前,俞维理团队将“生物多样性汤”技术(地)与卫星(天)和近地面遥感(空)数据相结合,在哀牢山保护区成功进行了“天空地一体化”探索和应用研究。

  “‘天空地一体化’有效应用于生物多样性监测,迫切需要解决两个问题:在遥感监测的区域如何快速高效地获取地面精细的生物多样性信息;如何将高通量的生物多样性信号与遥感信号衔接。”杨春燕说,解决以上问题,我国具有得天独厚的资源和技术优势。

  据悉,我国的遥感技术、地理信息系统和全球定位系统,以及无人机近地面遥感技术一直处于世界前沿,并已在多种环境监测中得以应用;目前我国有多个团队在研发地面高精生物多样性数据的获取技术,俞维理团队就是其中最早进行这一尝试的团队;另外,我国建设有众多的自然保护区,其中一些建设较早的保护区具有丰富的基础数据积累和设施完善的野外观测台站。

  “依托这些自然保护区开展‘天空地一体化’的体系探索和应用研究,有助于尽早实现该体系对我国生物多样性的有效监测,占领生物多样性监测的前沿高地。”杨春燕说。(科技日报记者 赵汉斌)

[ 责编:张蕃 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平出席APEC第三十二次领导人非正式会议

  • 2025北京马拉松举行

独家策划

推荐阅读
HPV疫苗自2025年11月10日正式纳入国家免疫规划,2011年11月10日后出生的满13周岁女孩可以免费接种双价HPV疫苗。
2025-10-31 10:16
近日,飓风“梅利莎”横扫加勒比地区,成为近年来影响该地区最猛烈的飓风之一。
2025-10-31 10:14
10月30日下午,在中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所),得知同事张洪章即将到“太空”出差的好消息,科研人员纷纷送上祝福:“好好照顾自己,好好完成任务。
2025-10-31 10:02
据新一期《天体物理学快报》报道,LIGO-Virgo-KAGRA国际合作组织宣布,他们在去年10月和11月探测到两起极为特殊的、由黑洞并合产生的引力波事件,分别命名为GW241011和GW241110。
2025-10-31 09:59
记者从生态环境部获悉:今年前三季度,我国环境空气质量和地表水环境质量总体持续改善。从重点区域来看,京津冀及周边地区“2+36”城市PM2.5平均浓度为33.0微克/立方米,同比下降15.6%;平均优良天数比例为73.5%,同比上升8.5个百分点。
2025-10-31 09:57
执行神舟二十一号载人飞行任务的航天员乘组由张陆、武飞、张洪章3名航天员组成。张陆担任指令长。
2025-10-30 13:03
记者10月29日从国家统计局获悉,根据国家统计局社科文司《中国创新指数研究》课题组测算,2024年中国创新指数为174.2(以2015年为100),比上年增长5.3%。
2025-10-30 10:15
绿氨作为绿氢核心载体与低碳原料,正成为钢铁、化工等高耗能行业实现深度脱碳的关键路径。
2025-10-30 10:12
记者10月29日从水利部获悉,由水利部制定的国家标准《幸福河湖评价导则第1部分:流域面积3000km2以下(含)河流》经国家标准化管理委员会批准正式发布,将于2026年5月1日起全面实施。
2025-10-30 10:06
截至2025年3月,全国已建成66处国家级智能化示范煤矿、200余处省级示范煤矿,拥有1806个智能化采掘工作面,智能开采产能占比超过50%,1.6万余个固定岗位实现无人值守。
2025-10-30 10:04
为全面反映我国在应对气候变化领域的政策行动和工作情况,29日,生态环境部发布《中国应对气候变化的政策与行动2025年度报告》并举行新闻发布会。
2025-10-30 10:00
亚太经合组织(APEC)第三十二次领导人非正式会议将于10月31日至11月1日在韩国庆州举行。
2025-10-29 10:12
近日,中国科学院金属研究所戎利建研究员团队利用自主研发的纯净化制备技术,成功实现了高纯净吨级哈氏合金C276的工业化生产。
2025-10-29 09:36
截至今年6月,我国生成式人工智能用户规模达5.15亿人,普及率为36.5%,仅上半年,用户规模就增长了2.66亿人。
2025-10-29 09:35
当掌勺者从有体温的师傅变成由代码驱动的机器,以人和环境为核心的传统监管模式也面临着新情况。
2025-10-29 09:35
今年年产量首次突破150万吨,创历史同期最高水平,这标志着我国页岩油开发从技术探索迈向规模化、稳定产出的新阶段。
2025-10-29 09:33
相信很多人都曾有过这样的体验:临睡时刻,总觉得口干舌燥,害怕会频繁起夜,但又忍不住想大口喝水。每当此时,一些人不免会担心,是不是身体出什么问题了?
2025-10-29 09:32
10月28日,《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》全文发布。
2025-10-29 09:31
资料图片  深秋,去往宁夏吴忠市盐池县马儿庄村的乡道上,簌簌黄叶生出几分萧瑟。张文攀摄/光明图片  如今,马儿庄村有滩羊养殖专业合作社8家,全村滩羊年饲养量5万只,远高于封山禁牧前。
2025-10-28 08:57
培养什么人、怎样培养人、为谁培养人,是教育的根本问题,也是摆在新时代医学教育面前的重要课题。“卓越”与“有温度”相辅相成,互相支撑,共同构筑新时代医学人才的素养基石。
2025-10-28 08:55
加载更多