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

  • 美丽中国行丨探访四川雅安大熊猫溯源营地

  • 我国科研团队成功找回“丢失”的野生玉米基因

独家策划

推荐阅读
台风路径预报、渔船出海决策,乃至“厄尔尼诺”预警,离不开一套行之有序的全球海洋观测系统(GOOS)。它由数千个漂流浮标、科考船和锚系浮标共同构成,像神经系统一样监测着海洋的温度、盐度和海流。
2026-06-04 09:47
供销合作社系统紧盯“三夏”生产关键节点,统筹农机力量、强化科技赋能、健全收储保障,护航夏粮抢收、烘干、收储工作。当前正值夏收夏种的关键时节,浙江省杭州市富阳区供销合作社所属供销新桐农业现代化服务中心抢抓农时,开足马力,全力以赴投身“三夏”生产主战场。
2026-06-04 09:35
高校拥有科研力量,但成果难以精准对接产业需求;企业有技术瓶颈,却找不到合适的团队攻关。建设甘肃高等研究院,旨在破解科研、产业“两张皮”,推动科技创新和产业创新一体发展,打通产学研用“最后一公里”。
2026-06-04 09:34
记者闫磊、张文攀从国网宁夏电力调控中心获悉,5月30日,宁夏新型储能装机规模突破1000万千瓦,正式迈入千万千瓦级储能大省行列。宁夏率先构建多元化市场营利模式,构网型储能、百万千瓦级共享储能等标杆项目相继落地投产,实现储能资源建得成、调得动、用得好、效益高。
2026-06-04 09:33
近日,《四川省加快推进“人工智能+”一号创新工程实施方案》正式发布,四川正以全省一号创新工程全力推进人工智能发展。据介绍,四川目前已建成数据中心139个,智算规模约38EFLOPS,为“人工智能+”一号创新工程夯实了算力底座。
2026-06-04 09:31
布局基础研究必须有“功成不必在我”的长远眼光,以持久耐心深耕原理,方能收获未来技术革命的丰硕果实。为此,基础研究布局更加注重从技术瓶颈中提炼低层和深层科学问题,引导科研力量在原理层面下苦功、求突破。
2026-06-04 09:46
5月29日,中央宣传部、中国科协发布“最美科技工作者”,四川大学华西临床医学院副院长,华西医院神经内科主任医师、教授陈蕾入选。
2026-06-03 10:26
瑞士苏黎世联邦理工学院研究团队开发出一种由干细胞和磁电纳米颗粒组成的“细胞机器人”。
2026-06-03 10:24
生态环境部日前印发《海湾清洁指数评价技术方法(试行)》,旨在建立统一规范的海洋垃圾清洁程度量化评估与分级标准,推动沿海地方精准识别问题短板,压实所辖海湾的海洋垃圾治理责任,为“十五五”时期海洋垃圾治理提供重要支撑。
2026-06-03 10:21
近期,国务院印发《加快农业农村现代化“十五五”规划》(以下简称《规划》)。日前,农业农村部、国家发展改革委负责人就《规划》有关情况进行了解读。
2026-06-03 10:20
对于处于科技追赶阶段的经济体而言,基础研究投入不只是解决原创突破的问题,也是形成技术理解力、知识翻译力和产业吸纳力的必要条件。
2026-06-03 10:14
6月1日,漳州核电4号机组核岛反应堆厂房堆腔换料水池模块吊装成功,为后续核岛主线关键路径施工奠定坚实基础。
2026-06-02 10:03
1日,2026年全国粮食和物资储备科技活动周在湖北武汉启动。今年科技活动周的主题是“奋进‘十五五’ 科技护粮储”,活动发布了“十四五”期间我国粮食和物资储备领域132项优秀科技成果、应用案例。
2026-06-02 09:51
全球约有2.5亿乙肝病毒感染者,多数需要长期甚至终身服药,难以彻底停药。当病毒入侵人体细胞时,它首先要“刷卡进门”——结合细胞膜上的特定受体蛋白,才能进入细胞内部。
2026-06-02 09:48
6月1日,长征十二号乙遥一运载火箭在东风商业航天创新试验区中国商火研试发射工位点火升空,成功将千帆星座第十批组网卫星送入预定轨道,首飞任务取得圆满成功。
2026-06-02 09:46
近日,中国民航局新增内设机构低空安全司,机构职责包括起草低空民航发展规划、统筹低空安全与发展、建设低空飞行服务调度平台和低空飞行服务站体系等。这是继2024年12月国家发展改革委成立低空经济发展司之后,国家成立的第二个低空概念管理机构,与低空经济发展有着不可分割的联系。
2026-06-02 09:43
生态环境部近日联合教育部等11个部门和单位发布《中国噪声污染防治报告(2026)》。这位负责人表示,生态环境部为此持续开展噪声治理“千件万户”投诉典型案件调度,推动解决了一批群众反映强烈的噪声问题。
2026-06-01 09:55
习近平总书记深刻指出,中国式现代化要靠科技现代化作支撑,实现高质量发展要靠科技创新培育新动能。生产线上,一批核心技术加速突破,为产业升级注入强劲动能……  习近平总书记强调,实现高水平科技自立自强,是中国式现代化建设的关键。
2026-06-01 09:55
作为全球海洋科技领域最具权威性与影响力的学术盛会,已创办近60年的国际海洋技术大会,一直被誉为全球海洋科技界的“风向标”与“孵化器”。”5月27日上午,中国科学院深海科学与工程研究所副所长彭晓彤汇报由中国科学家主导的国际合作“全球深渊探索计划(GHEP)”。
2026-06-01 09:54
6月1日,由工业和信息化部批准发布的《YD/T 6770—2026 人工智能 关键基础技术 具身智能基准测试方法》正式实施,标志着具身智能评测迈入“有标可依”的新阶段。不仅如此,《人形机器人 全生命周期管理规范》标准也于近期发布,通过“一机一码”,确保产品可进行全链条管理。
2026-06-01 09:54
加载更多