[發(fā)明專利]非侵入式生物監(jiān)測生態(tài)流量目標(biāo)適應(yīng)性快速評估優(yōu)化方法

在審

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• 申請日: 2022-09-07
• 公開（公告）號: CN115341021A
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 阿膺蘭;胡鵬;曾慶慧;劉歡;閆龍;楊澤凡;楊欽;侯佳明;吳思萱
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水利水電科學(xué)研究院
• 主分類號: C12Q1/6869
• 分類號: C12Q1/6869;C12Q1/6806;C12Q1/6888;G06F17/18
• 代理公司: 重慶一葉知秋專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50277
• 代理人: 劉洪雨

本發(fā)明屬于水生生態(tài)分析技術(shù)領(lǐng)域，公開了非侵入式生物監(jiān)測生態(tài)流量目標(biāo)適應(yīng)性快速評估優(yōu)化方法，包括采集樣品、DNA提取、基因擴增、高通量測序、生物信息處理、魚類群落多樣性指數(shù)計算、不同斷面年/月平均絕對流量計算、不同斷面相對流量占比計算、不同斷面流量目標(biāo)確定、魚類群落多樣性對流量過程的響應(yīng)關(guān)系構(gòu)建步驟。本發(fā)明提供了以快速無傷害的eDNA技術(shù)為基礎(chǔ)，快速而全面的獲取魚類空間分布信息，以不同流量占比替代絕對流量的方式實現(xiàn)空間置換時間，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建魚類多樣性對流量變化的響應(yīng)關(guān)系，再利用情景模擬的方法評估當(dāng)前生態(tài)流量管理成效并提出優(yōu)化建議目標(biāo)的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水生生態(tài)分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非侵入式生物監(jiān)測生態(tài)流量目標(biāo)適應(yīng)性快速評估優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

在生態(tài)環(huán)境需水研究之初，人們認(rèn)為決定河流水生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)水生物種生存繁衍的最根本因素是河流低流量，因此各國學(xué)者對生態(tài)環(huán)境需水的定義多聚焦于河流最小流量。隨著人們對水生物種研究的不斷深入，新的生態(tài)模式被逐漸開發(fā)出來。該模式指出河流需要多種水流條件來維持河流生態(tài)系統(tǒng)的健康運行及水生物種的良性循環(huán)，生態(tài)環(huán)境需水不能只用一個最小值來表示，而應(yīng)該是一個流量過程。

因此生態(tài)流量的后優(yōu)化方法逐漸進入人們的視野，生態(tài)流量的后優(yōu)化方法大致分為水文學(xué)、水力學(xué)、生態(tài)學(xué)及整體法等。其中水文學(xué)方法以Tennant法和7Q10法為代表，指利用中長期流量監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以天然流量過程為依據(jù)確定總流量及流量過程曲線；此方法操作簡單，數(shù)據(jù)充分，被廣泛應(yīng)用于大尺度的生態(tài)流量目標(biāo)制定和優(yōu)化，但是該類方法基本沒有考慮生態(tài)需求。水力學(xué)方法以濕周法和R2-Cross為代表，是基于水動力學(xué)模型等模擬滿足棲息地所需的流量水平，雖然水力學(xué)方法以棲息地的方式考慮了生物需求，但是該方法仍然沒有直接考慮生物的動態(tài)變化來優(yōu)化流量目標(biāo)。以生態(tài)響應(yīng)為基礎(chǔ)的生態(tài)學(xué)方法或整體方法，直接生物需求為目標(biāo)確定生態(tài)流量，準(zhǔn)確性和科學(xué)性最佳，日益成為生態(tài)流量確定和優(yōu)化的主要方法，但是該類方法需要大量長期的生態(tài)監(jiān)測信息。

在進行生態(tài)監(jiān)測時，其生態(tài)監(jiān)測對象主要包括浮游植物、浮游動物以及魚類等，浮游植物和浮游動物是河流食物網(wǎng)的基礎(chǔ)，由于世代周期短，在瞬時響應(yīng)和短期評估中發(fā)揮著重要作用；魚類是河流生態(tài)系統(tǒng)的頂級營養(yǎng)級，對河流食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)和功能具有決定性作用，是當(dāng)前諸多生態(tài)流量研究中的關(guān)鍵目標(biāo)種群。由于流量減少、水質(zhì)污染和棲息地喪失等影響，導(dǎo)致魚類數(shù)量和密度越來越少，尤其是本就稀少的珍稀特有魚類。在局部點位采用傳統(tǒng)粘網(wǎng)、手撒網(wǎng)、電魚、采集漁民標(biāo)本等方法難以對低密度的稀有魚類進行有效監(jiān)測，而且采用拖網(wǎng)、電捕等方式又會對本已脆弱的河流水生生態(tài)系統(tǒng)造成二次傷害。總之，采用傳統(tǒng)監(jiān)測方法存在專業(yè)性要求高、歷時長、代表性差等問題。因此，采用經(jīng)濟有效、可重復(fù)、快速、無創(chuàng)的方法對魚類多樣性進行監(jiān)測和評估，是實現(xiàn)生態(tài)流量管理成效初期評估和優(yōu)化的關(guān)鍵。

環(huán)境DNA技術(shù)(eDNA)是從環(huán)境樣本中獲取DNA，對其進行保存、提取、擴增、測序和分類，進而確定生物在采樣環(huán)境中的分布。到目前為止，eDNA已被用于監(jiān)測瀕危物種和入侵物種的狀態(tài)，并評估水生生物，特別是魚類的生物量和多樣性。

基于此，發(fā)明人進行了較多的研發(fā)，形成一種以快速無傷害的eDNA技術(shù)為基礎(chǔ)，快速而全面的獲取魚類空間分布信息，以不同流量占比替代絕對流量的方式實現(xiàn)空間置換時間，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建魚類多樣性對流量變化的響應(yīng)關(guān)系，再利用情景模擬的方法評估當(dāng)前生態(tài)流量管理成效并提出優(yōu)化建議目標(biāo)的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明意在提供一種非侵入式生物監(jiān)測生態(tài)流量目標(biāo)適應(yīng)性快速評估優(yōu)化方法，本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案，非侵入式生物監(jiān)測生態(tài)流量目標(biāo)適應(yīng)性快速評估優(yōu)化方法，包括以下步驟，

步驟一，

采集樣品；

步驟二，