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1. chinaXiv:201912.00032 [pdf]

水体环境DNA监测流域生态系统生物多样性的有效度:以环境微生物为例

杨海乐; 杜浩; 祁洪芳; 俞录贤; 侯新东; 张辉; 李君轶; 危起伟
Subjects: Biology >> Ecology

近年来,环境DNA技术在生态学研究中的应用日益广泛。基于自然径流驱动的流域生态系统过程,利用水体环境DNA,可以实现以下游样点监测上游河段生物组成状况,以及以水体样点监测汇水区内生物组成状况,但监测的有效度尚缺乏系统验证,影响了其应用的可信度。为了研究水体环境DNA分析在流域生态系统生物多样性监测中的有效度,我们以流域生物信息流为分析框架来探讨上述水体环境DNA监测应用的两种类型及其有效度。我们以青海湖主要入湖河流——沙柳河为研究区域,用环境DNA技术对河流水体微生物组成和岸带土壤微生物组成进行了对比分析。结果显示,(1)利用下游环境DNA监测上游微生物生物多样性的有效度主要受温度和流量影响,春季的监测有效度较低(上游1公里处的生物只有76%左右可被监测到),夏秋季的监测有效度较高(上游1公里处的生物有大于96%可被监测到);(2)利用水体环境DNA监测水系汇水区内陆地微生物生物多样性的有效度主要受季节和降雨影响,春季的监测有效度较低(相邻岸带土壤中的生物只有17%左右被监测到),夏秋季的监测有效度较高(相邻岸带土壤中的生物被监测到的比例可超过62%)。由此提出,(1)以下游样点监测上游生物多样性,夏秋繁殖季是费效比最好的监测期,春季的监测样点应适当增加密度;(2)以水体样点监测陆地生物多样性,夏秋季生物活动活跃期的降雨天及雨后水浊时是费效比最好的监测期,但检测有效度的问题值得一直关注。

submitted time 2019-12-30 Hits2849Downloads1484 Comment 0

2. chinaXiv:201911.00075 [pdf]

自然径流驱动的以环境微生物为指标的流域生物信息流量化特征

杨海乐; 杜浩; 祁洪芳; 俞录贤; 危起伟
Subjects: Biology >> Ecology

物质流、能量流、信息流是生态系统过程研究中的三大主题。流域是生态系统的一个基本单元,流域信息流理应是流域生态学研究的核心主题之一,然而截至目前尚未对其有系统的研究。为了推动流域信息流研究,本文从生物信息流切入,提出了“流域生物信息流”概念,将其定义为“生物信息依托于流域生态系统过程在不同空间和系统之间进行传递、交流、作用、反馈的路径、过程与控制”,并将其研究内容明确为主要关注于水陆间、干支流间、上下游间、不同生态斑块间的流域生物信息流及其周期性节律和趋势性变迁,以及地貌、水文、人类活动等对这些生物信息流的影响等。本文以青海湖重要入湖河流——沙柳河的河流水体微生物和岸带土壤微生物为研究对象,利用环境DNA技术,对沙柳河流域的自然径流驱动的流域生物信息流进行量化研究。结果表明(1)岸带土壤到水体的流域生物信息流由地表表面流和地下潜流驱动,并受环境过滤效应影响,水体上游到下游的流域生物信息流由河川径流驱动,并受衰减效应影响;(2)由岸带土壤到水体的流域生物信息流输移效率降雨天约为62.76%、晴天约为44.16%,其中输移能力降雨天约为68.49%、晴天约为56.82%,环境过滤效应降雨天约为8.38%、晴天约为22.28%;(3)由河流上游到下游的流域生物信息流的基础综合输移效率约为80.30%,其中径流输移能力约为99.42%每千米,无效流域生物信息流占比约为43.46%,无效流域生物信息流的半衰距离约为14.52千米;(4)降雨通过增加地表表面流和地下潜流的冲蚀和搬运能力并削弱环境过滤效应,促使岸带土壤到水体的流域生物信息流输移能力和输移效率增大;(5)流域生物信息流的输入在一定程度上增加了输入地的可检出生物多样性,但这种增加对于流水水生态来讲是非累积的。

submitted time 2019-12-11 Hits4839Downloads847 Comment 0

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