基于环境DNA动力学建模的河流鱼类物种分布与丰度评估
批准号:
52100216
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李飞龙
依托单位:
学科分类:
生态环境风险控制
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李飞龙
中文摘要
所有生物体在其栖息的环境中会留下DNA痕迹,检测环境样品中DNA信号来示踪物种分布正引领生物监测技术的变革。目前关于环境DNA的研究聚焦于其监测方法标准化方面,但对河流水体中环境DNA来源、衰减和运输等动力学过程认知不足。环境DNA随水体平流、滞留和再悬浮过程发生迁移和衰变,阻碍了DNA信号的准确检测。识别河流水体中环境DNA动力学过程,并将环境DNA数据与水文参数建模可有效提升监测结果准确性。本课题将首先通过野外微宇宙实验分析河流典型鱼类环境DNA衰减和运输等特征;其次,揭示水文条件变化对环境DNA动力学过程的影响,建立基于水文特征的环境DNA数据模型;最后,结合模型场景模拟和多样点DNA源验证,采用计算机迭代算法,高分辨地解析河流系统中环境DNA信号来源,准确且量化地评估鱼类物种分布与丰度。本课题将为河流水体中环境DNA动力学过程识别及基于环境DNA的鱼类物种监测提供理论和方法支撑。
英文摘要
All organisms leave traces of DNA in their habitats, detecting the DNA signals in environmental samples to trace occurrence patterns of species has been revolutionizing the biomonitoring technology. Currently, the study on environmental DNA (eDNA) focuses on the standardization of monitoring methods. However, the understanding of the source, decay and transport of eDNA in rivers is insufficient. eDNA migrates and decays with the processes of water advection, retention and resuspension, which restricts the accuracy of DNA signal detection. Identifying the of eDNA dynamics in rivers and modeling the eDNA data with hydrological parameters can effectively improve the accuracy of monitoring results. In this project, we first analyze the eDNA dynamics (e.g., decay and transport) of typical fish species in rivers using field microcosm systems; secondly, reveal the effects of hydrological conditions (e.g., water temperature, velocity and water flow) on the eDNA dynamics process, and develop the hydrology-based eDNA data models; finally, combined with model scenario simulation and multiple point DNA source, detect eDNA signals in river ecosystems with high resolution to accurately and quantitatively analyze the fish species distribution and abundance using computer iterative algorithm. This project will provide theoretical and methodological support for the identification of eDNA dynamics process in rivers and fish species monitoring based on eDNA technology.
本项目围绕河流水体中eDNA的衰减、运输及其动力学过程展开,旨在提高河流生态监测的准确性和可靠性。通过选取东江流域为研究区域,系统研究了鱼类eDNA的来源、衰减特征及其水动力学过程,构建了基于水动力学模型的eDNA数据分析方法,并绘制了东江流域鱼类物种及多样性的高分辨空间分布图谱。该研究还搭建了集成物种DNA条形码数据库、生物信息学分析和水生态健康评价等模块的eDNA数据分析可视化平台,为流域尺度的eDNA监测提供了技术支撑。主要研究成果包括:1)首次系统揭示了水文变化对eDNA衰减和运输的影响,建立了eDNA水动力学模型;2)基于eDNA数据,全面评估了东江流域鱼类及其他水生类群的时空分布特征,解析了土地利用、污水污染等因素对鱼类群落的影响;3)提出了基于eDNA监测的水生态健康评价方法,从多维度揭示了环境压力对水生群落结构和多样性的驱动机制;4)建立了中国淡水鱼类、水生昆虫和软体动物等物种的DNA条形码数据库,填补了相关物种条形码参考数据的空白。研究结果为基于eDNA的鱼类物种分布监测及水生态健康评估提供了科学依据,具有重要的理论意义和应用前景,特别是在流域尺度上的常规化生态监测和水质管理。
环境DNA解析珠江指示鱼种丰度变化及其影响机制
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:15.0万元
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批准年份:2024
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负责人:李飞龙
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依托单位:
国内基金
海外基金