提高底棲生物水質生物評價可靠性的兩種方法：自然變量影響的控制和物種DNA條形碼鑒定.pdf

1、大型底棲無脊椎動物和底棲硅藻是目前國內外在研究淡水生態(tài)系統(tǒng)健康和水質監(jiān)測方面應用最廣的指示生物。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)學對物種鑒定上存在的局限性等，致使研究者們在研究生物群落健康和環(huán)境因子的關系時，研究結果的準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)境因子的響應關系是實現水生態(tài)系統(tǒng)管理和可持續(xù)發(fā)展的基礎。針對以上問題，本文主要是1）利用隨機森

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底棲硅藻和底棲動物多參數指數(Multimetric index，MMI)表現力的影響和這兩種類群MMI的比較研究;2）對比形態(tài)學和DNA條形碼技術鑒定底棲動物，探究底棲動物群落與環(huán)境因子間的關系。
　　通過中國西北部干旱溪流（新疆額爾齊斯河流域）31個點位的底棲硅藻、底棲動物和環(huán)境數據。利用RF模型控制自然梯度，構建底棲硅藻和底棲動物的多參數生物指

3、數，我們研究控制自然變量后底棲硅藻和底棲動物MMI表現力的變化情況，我們還探究了這兩種生物類群的MMI對干擾響應的一致性。隨機森林模型的結果表明底棲硅藻和底棲動物指數與自然環(huán)境的變異高度相關;底棲硅藻參數對氣候變量（例如:降水和溫度）的響應更敏感，底棲動物參數則對地形變量（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比底棲動物MMI有更高的精確性和響應性。以底棲硅藻和底棲動物為指示生物計算的MMI對人為干撫的響

4、應及其構建的MMI評價溪流生態(tài)健康的結果并不一致。這個結論一方面支持了控制自然變量可以提高評價結果的準確性和可靠性。另一方面也說明了應當利用具有不同生態(tài)學和生物特征的多個水生生物群落來評估生態(tài)健康。
　　在水質生物監(jiān)測與評價領域，關于生物鑒定水平是否改變或提高評價結果的可靠性，仍存在不少爭議。以太湖流域為研究對象，分析采集到的20個樣點的生物數據、環(huán)境數據，首先通過形態(tài)學完成所有底棲動物的鑒定，并進一步對搖蚊科幼蟲開展DNA條形碼

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