提高底棲生物水質(zhì)生物評(píng)價(jià)可靠性的兩種方法：自然變量影響的控制和物種DNA條形碼鑒定.pdf

1、大型底棲無脊椎動(dòng)物和底棲硅藻是目前國內(nèi)外在研究淡水生態(tài)系統(tǒng)健康和水質(zhì)監(jiān)測(cè)方面應(yīng)用最廣的指示生物。但由于水生生態(tài)系統(tǒng)受到的干擾因素包括自然變異和人為干擾、用于研究的指示生物類型的不同以及利用傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)對(duì)物種鑒定上存在的局限性等，致使研究者們?cè)谘芯可锶郝浣】岛铜h(huán)境因子的關(guān)系時(shí)，研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確性受到一定的影響。另外，理解不同水生生物群落和環(huán)境因子的響應(yīng)關(guān)系是實(shí)現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)管理和可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。針對(duì)以上問題，本文主要是1）利用隨機(jī)森

2、林模型(Random Forests，RF)控制自然變量的影響，探究控制自然變量對(duì)底棲硅藻和底棲動(dòng)物多參數(shù)指數(shù)(Multimetric index，MMI)表現(xiàn)力的影響和這兩種類群MMI的比較研究;2）對(duì)比形態(tài)學(xué)和DNA條形碼技術(shù)鑒定底棲動(dòng)物，探究底棲動(dòng)物群落與環(huán)境因子間的關(guān)系。
　　通過中國西北部干旱溪流（新疆額爾齊斯河流域）31個(gè)點(diǎn)位的底棲硅藻、底棲動(dòng)物和環(huán)境數(shù)據(jù)。利用RF模型控制自然梯度，構(gòu)建底棲硅藻和底棲動(dòng)物的多參數(shù)生物指

3、數(shù)，我們研究控制自然變量后底棲硅藻和底棲動(dòng)物MMI表現(xiàn)力的變化情況，我們還探究了這兩種生物類群的MMI對(duì)干擾響應(yīng)的一致性。隨機(jī)森林模型的結(jié)果表明底棲硅藻和底棲動(dòng)物指數(shù)與自然環(huán)境的變異高度相關(guān);底棲硅藻參數(shù)對(duì)氣候變量（例如:降水和溫度）的響應(yīng)更敏感，底棲動(dòng)物參數(shù)則對(duì)地形變量（例如:海拔范圍和流域地形）更加敏感。剔除自然梯度影響后的底棲硅藻MMI比底棲動(dòng)物MMI有更高的精確性和響應(yīng)性。以底棲硅藻和底棲動(dòng)物為指示生物計(jì)算的MMI對(duì)人為干撫的響

4、應(yīng)及其構(gòu)建的MMI評(píng)價(jià)溪流生態(tài)健康的結(jié)果并不一致。這個(gè)結(jié)論一方面支持了控制自然變量可以提高評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。另一方面也說明了應(yīng)當(dāng)利用具有不同生態(tài)學(xué)和生物特征的多個(gè)水生生物群落來評(píng)估生態(tài)健康。
　　在水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)領(lǐng)域，關(guān)于生物鑒定水平是否改變或提高評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性，仍存在不少爭(zhēng)議。以太湖流域?yàn)檠芯繉?duì)象，分析采集到的20個(gè)樣點(diǎn)的生物數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)，首先通過形態(tài)學(xué)完成所有底棲動(dòng)物的鑒定，并進(jìn)一步對(duì)搖蚊科幼蟲開展DNA條形碼

5、分析，探究搖蚊科幼蟲鑒定到物種水平對(duì)底棲動(dòng)物群落與環(huán)境關(guān)系的影響。研究結(jié)果表明太湖流域20個(gè)樣點(diǎn)共采集4綱12目113個(gè)分類單元，其中搖蚊30個(gè)分類單元（區(qū)分到屬）。以5％的遺傳距離作為劃分物種的依據(jù)，共得到95個(gè)搖蚊DNA可操作性分類單元數(shù)(MOTU)，其中河流、太湖和溪流通過利用DNA條形碼鑒定比形態(tài)學(xué)鑒定出的分類單元數(shù)分別多3、1和53，合計(jì)多65個(gè)分類單元。典范對(duì)應(yīng)分析(CCA)表明，群落與環(huán)境間的關(guān)系在形態(tài)學(xué)和DNA鑒定結(jié)果間