基于微生物完整性指数的河流健康评价——以无锡市为例

生物完整性指数(Index of biotic integrity,IBI)被广泛运用于河流的健康评价.然而,随着人类活动对河流影响的增加,传统指示生物多样性的损失降低了评价的准确性.在高度受影响的水体环境中,微生物群落被证明是更敏感的生态健康指标.本研究采用Illumina高通量测序技术,于2018年冬季和2019年春季对无锡市境内8条河流的微生物群落组成进行了分析,从群落组成/相对丰度、丰富度/多样性、敏感性/耐受性3个角度确定了候选指标.并对传统的核心指标筛选方法进行了改进,通过差异性分析、箱线图检验、Speraman相关性分析,建立了冬、春两季的微生物生物完整性指标框架.评价结果表明,M-IBI能有效区分不同程度的受损位点,且与水质状况和物理生境存在显著的相关性.总体而言,M-IBI为城市河流生态状况提供了一种新的评价工具.

基于微生物生物完整性指数的北京市城市河道生态系统健康评价

生物完整性指数(IBI)是河道生态系统健康评价的重要且被广泛应用的指标,然而,基于水体中分解者微生物群落构建IBI评价标准的研究较少。针对北京市城市河道生态系统健康状况开展评价,探索微生物生物完整性指数(M-IBI)评价流程与标准构建方法。基于沉积物中微生物Illumina高通量测序信息,筛选出关键环境因子(水质指标TN、TP、NH_(3)-N、NO_(3)-N和NO_(2)-N)确定候选生物指标,根据判别能力分析结果,确定Shannon指数、拟杆菌门(Bacteroidota)相对丰度、绿弯菌门(Chloroflexi)相对丰度、蓝藻门(Cyanobacteria)相对丰度、COD_(Cr)耐受属相对丰度和NH_(3)-N清洁属相对丰度6个指标,提出了指标标准化公式和健康评价标准。结果表明,以自然水体为补水的永定河各采样点评价结果均为健康状态,其他3条以城镇再生水厂出水为补水的河道中,清河4个采样点为健康至亚健康状态,凉水河5个采样点为健康至一般状态,大龙河4个采样点为亚健康至一般状态。M-IBI可以有效区分不同程度的受损点位,较合理地评价城市河道生态系统健康状况。

基于微生物指标的水生态系统健康监测及评价研究进展

随着人类活动对水生态系统负面影响的增加,传统指示生物已难以满足水生态健康评价的需求。微生物作为水生态系统中的基础营养级,对环境干扰更为敏感,故具有成为水生态健康评价指标的潜力。通过聚焦水环境中微生物对水生态系统健康的表征作用,对微生物与水质之间交互作用、水环境中微生物群落监测方法、微生物完整性指数应用等方面的基础前沿理论研究进行了综述。建议后续科学考虑参数指标筛选,进一步完善本土化微生物数据库,加强宏观层面调查评估研究,以便构建更加科学精准的水生态系统健康评价体系。

基于微生物生物完整性指数的河流生态系统健康评价——以青岛市张村河为例

为评估真菌群落生物指标对河流生态状况评价的贡献,以张村河为研究对象,利用丰水期(2020年9月)和枯水期(2022年3月)的沉积物样品中真菌群落的高通量测序信息,建立了丰水期和枯水期两个时期的微生物生物完整性指数方法(M-IBI)框架.通过分布范围、判别能力和相关性分析,确定了涵盖不同度量类型的核心评价指标.结果表明,丰水期的核心指标主要包括Agaricomycetes相对丰度、Ascomycota和Basidiomycota相对丰度之和、与COD负相关菌种相对丰度和动物病原菌相对丰度.枯水期的核心指标主要包括Hypocreales相对丰度、Tremellales相对丰度、Ascomycota和Basidiomycota相对丰度之比,以及与电导率和pH值负相关菌种相对丰度.在此基础上,计算得到了基于真菌群落的生物完整性指数(M-IBI).M-IBI能够有效区分参考点和受损点,与水质状况呈显著相关.基于真菌群落的M-IBI是较为可靠且具有广泛应用潜力的河流生态状况评价方法.

基于微生物生物完整性指数的地下水生态系统健康评价:以包钢稀土尾矿库周边地下水生态系统为例

生物完整性指数是水体生态系统健康评价的重要指标,已被广泛应用于湖泊河流等的生态系统健康评价中.但利用水体中分解者微生物群落构建IBI评价标准的报道很少,针对地下水生态系统的研究更是鲜见.本研究针对包钢稀土尾矿库周边地下水生态系统健康开展评价工作,基于地下水环境中微生物群落Illumina高通量测序信息,筛选关键环境因子,甄别敏感或耐受微生物分类属,确定候选生物参数,探索针对地下水的微生物完整性指数(microbiome index of biotic integrity,M-IBI)评价流程与标准构建方法.结果表明,总计12个地下水样点中,4个样点属于健康等级(Ⅰ级),占总样点的33.3%;2个样点属于亚健康等级(Ⅱ级),占总样点的16.7%;5个样点属于一般等级(Ⅲ级),占41.7%;1个样点属于较差等级(Ⅳ级),占8.3%;总体来看,靠近尾矿库的样点健康等级较低,而远离尾矿库参照点受到的干扰较小,健康等级较高,这可能与人类活动干扰影响程度密切相关.参照该地区地下水理化参数基础上的水质情况分析结果,发现应用M-IBI指数可较合理地评估包头稀土尾矿区周边地下水生态系统健康状况.结合生态系统健康内涵,本研究初步提出针对地下水生态系统健康的M-IBI指数评价体系构建流程.

基于微生物生物完整性指数的城市河道生态系统健康评价

生物完整性指数(index of biotic integrity,IBI)已被广泛运用于河流生态系统的健康评价.然而,目前基于微生物的IBI评价方法很少,针对城市河道的相关研究更是缺乏.本研究采用Illumina高通量测序技术,对浙江省内5条城市河道的微生物群落多样性及组成进行了分析.通过典型相关分析(canonical correlation analyses,CCA)和Spearman相关性分析水质对微生物组成的影响,明确受水质变化影响显著的微生物类群,与特定功能菌群一并作为备选指标.对备选指标进行分布范围、判别能力及Pearson相关性分析,筛选出香农多样性指数、微生物分类单元数、疣微菌门相对丰度、绿菌门相对丰度和分支杆菌属相对丰度等参数指标,初步构建了适合浙江城市河道的微生物生物完整性指数(microbiome index of biotic integrity,M-IBI)指标体系.采用比值法对生物指标计分,评价结果显示:总计22个样点中,9个样点为"健康"等级,占总样点的40. 9%;10个样点为"亚健康"等级,占总样点的45. 5%; 2个样点为"一般"等级,占总样点的9. 1%; 1个样点为"较差"等级,占总样点的4. 5%.各采样点M-IBI值可有效反映水体受干扰程度,且与水质状况基本吻合(R=0. 753,P <0. 01),表明M-IBI可以较合理地评价城市河道生态系统健康状况.

应用生物完整性指数评价水生态系统健康的研究进展

生物完整性指数(IBI)法是评价水生态系统健康的一种重要且被广泛应用的方法.本文综述了生物完整性指数的指示物种选择原因、构建方法以及在水生态系统健康评价中的应用,并总结了现阶段生态系统评估常用的鱼类完整性指数(F-IBI)、底栖无脊椎动物完整性指数(B-IBI)和着生藻类完整性指数(P-IBI)中候选生物状况参数指标,提出了使用微生物完整性指数(M-IBI)评价水生态系统健康的可行性和必要性.