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 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 皇岗口岸正式开通运行

  • 第140届广交会开幕在即 首期布展工作有序进行

独家策划

推荐阅读
目前各地正在开展流感疫苗接种。今年开始,国家对农村地区“一老一小”重点人群实施免费接种等相关支持性政策。为什么要接种流感疫苗?去年接种过,今年是否还需要接种?到哪里接种?
2026-10-13 10:03
我国城市盲道总里程以万公里计,公共场所无障碍设施持续铺开。数字世界的“盲道”畅通起来。精神文化的“视界”也在扩大。中国传媒大学师生发起的“光明影院”项目,近十年间每年制作上百部无障碍电影,把电影送到视障朋友耳边,今年还走进联合国教科文组织总部举办专场放映。
2026-10-13 10:01
记者近期从中国互联网络信息中心获悉:截至今年上半年,我国生成式人工智能用户规模超7亿人,普及率超50%。
2026-10-13 09:58
高校辅导员队伍建设要把握高校思政工作的“变”与“不变”,着眼于增强辅导员对人工智能的趋势感知力、技术理解力、实践创新力和伦理判断力,将政策理念、形势挑战、技术发展、实践案例相结合,精心设计课程,切实增强人工智能赋能质效,全时空陪伴“数字一代”。
2026-10-13 09:57
今年10月12日,是我国首批国家公园设立五周年。五年来,各国家公园统筹推进山水林田湖草沙一体化保护和系统治理,实施栖息地修复、生态廊道连通、人为活动管控等系列举措,区域生态本底持续巩固。
2026-10-13 09:51
巴山蜀水,苍茫山林间,大熊猫安然栖息,川金丝猴、珙桐等同域珍稀动植物共生于此。多年前,栖息地面积缩减一度令大熊猫濒临灭绝;圈养大熊猫也长期面临繁殖难、育幼难等难题,维系大熊猫种群数量极为不易。
2026-10-12 10:09
近年来,河北省唐山市丰南区积极调整农业结构,引导农户发展特色农业,通过“南果北移”“南苗北育”模式,引进优良甘蔗品种种植,促进农业增效农民增收。图为10月11日,唐山市丰南区黄各庄镇宣庄六街的农民在田间收获甘蔗。
2026-10-12 10:08
加拿大外长阿南德也表示,北极在关键矿产、能源、交通等方面拥有巨大潜力,但关键在于要让“当地人受益”。赵隆指出,特朗普2025年重返白宫后美国再度退出《巴黎协定》,加深了其与盟友在气候政策上的分歧。
2026-10-12 10:07
6时30分起,各类等待审核、签发的预报预警材料堆满了陈涛的案头;一个半小时后,全国天气会商准时开始,陈涛快步走上首席预报发言岗位——多方预报意见不断交汇,最终产生预报结论。
2026-10-12 10:07
搭载“蛟龙”号载人潜水器的“深海一号”船近日从福建厦门起航,赴南太平洋执行中国大洋100航次第二航段科学考察,这也是“蛟龙”号首次在南太平洋开展调查作业。
2026-10-10 07:18
日前,中央网信办通报该专项行动第二阶段工作成效,累计清理违法违规信息561万余条,查处账号4.9万余个,处置违规网站、应用程序等2400余个。
2026-10-10 07:16
在台风“扎堆”出现的状态中,有一个“巧合”引起广泛关注:今年第9号台风“巴威”、第13号台风“白海豚”、第18号台风“沙德尔”相继登陆浙江省台州市玉环市坎门街道,上演罕见的台风登陆“帽子戏法”,创下新的华东沿海台风登陆气象纪录。
2026-10-10 07:15
近年来,我国持续强化危险化学品应急救援队伍建设。目前,全国已建成580支、4.1万余人的危险化学品应急救援队伍,国家层面建成45支国家级危险化学品应急救援队伍,基本实现重点化工区域、重大风险点位应急救援力量全覆盖,应急快速响应、就近高效处置能力不断提升。
2026-10-10 07:09
看着货架上让人眼花缭乱的食品,你会怎么挑?相信不少人都会第一时间翻看配料表。事实上,配料表的长短可不是“安全标尺”,并不和食品品质挂钩;同样,食品添加剂的种类繁多,也并不意味着有害和超标——
2026-10-10 07:06
记者邓晖从清华大学获悉,该校物理系丁世谦团队近日利用自主研制的148纳米连续波真空紫外激光,以及与合作团队共同研制的掺钍-229氟化钙晶体,实现钍-229核跃迁吸收光谱测量,并将激光频率稳定锁定至核跃迁,实现核光钟运行。
2026-10-09 10:02
获嘉县艳阳天农业服务专业合作社理事长徐方子站在试验田的地头,轻点手机屏幕,电动阀应声开启,水肥顺着滴灌管线精准送达每一株玉米根部。从“会种地”到“慧种地”,从中原粮仓到国人餐桌,河南把创新嵌进农业家底里,让老把式用上新技术,让泥土地长出新生意。
2026-10-09 10:03
国家卫生健康委、国家发展改革委近日印发《医疗康复护理扩容提升工程实施方案》。根据方案,“十五五”期间,原则上支持每个省份建设至少1个康复或护理临床重点专科,省级、设区的市级临床重点专科建设向康复、护理专业倾斜。
2026-10-09 10:05
题:新就业形态劳动者权益保障新规回应哪些关切 随着依托互联网平台就业的新就业形态劳动者数量持续增长,新就业形态劳动者权益保障办法将着力保障该群体合法权益,推动新就业形态健康发展。
2026-10-09 10:07
作为区域性的综合农业服务枢纽,现代农事综合服务中心可以统筹农技、农资、农机、加工、物流、销售等服务能力。“十五五”期间,数字乡村、智慧农业既要持续加强技术研发,也要更加重视通过完善的服务体系把数字化、智能化能力送到田间地头。
2026-10-09 10:11
9月24日,江苏苏州太仓市沙溪镇虹桥村连片稻田里,晚稻正值灌浆关键期,预计10月下旬即可开镰秋收。自此,太仓全市366台粮食烘干设备实现清洁热源100%全覆盖,秋粮归仓的“最后一公里”即将全程用上绿能。
2026-10-09 10:14
加载更多