本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測，具體涉及一種edna采集分析系統(tǒng)及生物多樣性監(jiān)測方法。

背景技術：

1、為了進一步加強生物多樣性保護，構建完備的生物多樣性保護監(jiān)測體系，需要持續(xù)推進生物多樣性調(diào)查監(jiān)測，完善生物多樣性調(diào)查監(jiān)測技術標準體系，實現(xiàn)基礎主要是依托現(xiàn)有各級各類監(jiān)測站點和監(jiān)測樣地(線)，構建生態(tài)定位站點等監(jiān)測網(wǎng)絡。而國內(nèi)具備開展區(qū)域生物多樣性長期監(jiān)測的實驗室較少，現(xiàn)有實驗室的監(jiān)測能力無法滿足大尺度的生物多樣性監(jiān)測需求，掌握生物多樣性和典型生態(tài)系統(tǒng)的變化趨勢較困難。

2、如何度量生物多樣性，是生物多樣性研究的主要方面，但基于生物多樣性包羅萬象，目前處于探索階段，因而為生物多樣性的度量存在很大困難。常用群落內(nèi)多樣性、群落間多樣性、異地同類生境度量的方法。目前統(tǒng)計調(diào)查方法主要采取文獻研究、樣品采集、記錄、鑒定與保存?；诓煌?動物、植物、微生物等)的生活習性，其監(jiān)測取樣方式、分析方法也具有較大區(qū)別；例如傳統(tǒng)的水生生物調(diào)查是對魚類、底棲動物、浮游生物等進行野外現(xiàn)場采集，然后實驗室根據(jù)形態(tài)學特征對采集的物種機型識別。這種傳統(tǒng)調(diào)查方法明顯存在局限性，主要體現(xiàn)在對生態(tài)環(huán)境造成直接的人為干擾，且干擾強度隨調(diào)查范圍和樣品數(shù)量的增加而增大；尤其針對一些個體密度低的物種難以捕獲，會影響最終的調(diào)查結(jié)果；通過網(wǎng)具捕撈方式來獲取目標生物本體，對易危、瀕危物種的危害較大；對從事物種鑒定人員的技術要求、專業(yè)性較高，對樣本的完整性要求也較高，且易受采樣頻次影響，費時費力、成本高，也難以標準化來推廣和實現(xiàn)物種在地域、時間、環(huán)境變化等上的分布、變化規(guī)律實現(xiàn)監(jiān)測和分析。

3、綜上所述，傳統(tǒng)生物多樣性監(jiān)測方法主要具備如下缺點：

4、1.存在一定偶然性及對現(xiàn)場生態(tài)環(huán)境的干擾性。

5、2.受環(huán)境、天氣、地理位置、物種數(shù)量、檢測密度影響較大、覆蓋面不足。

6、3.采樣耗時耗力、調(diào)查手段專業(yè)性強、受人為影響較大、難以標準化推廣。

7、4.難以實現(xiàn)物種在地域、時間、環(huán)境變化等上的分布、變化規(guī)律實現(xiàn)穩(wěn)定長期連續(xù)監(jiān)測、分析和結(jié)構變化評估。

8、而環(huán)境dna，或稱edna是指從環(huán)境樣品(土壤、沉積物、空氣和水體等)中直接取樣dna片段后利用測序技術進行定性或定量分析的方法。近年來隨著分子生物學的發(fā)展，edna技術已經(jīng)成為了一種新的水生生物調(diào)查方法，主要被用來進行生物入侵的檢測與防治、瀕危物種的保護、生物多樣性的評價以及生物量的評估、實時物種分布和群落多樣性信息、追蹤物種生活史過程及反映生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構變化等。edna的采集和檢測具有環(huán)境友好、易于取樣和靈敏度高等優(yōu)點，其在生態(tài)環(huán)境檢測和環(huán)境學領域中具有很好的適用性和重要性。其發(fā)展為生物多樣性檢測提供了一種新的手段，成為生態(tài)學和環(huán)境學研究的熱點；其檢測無需采集目標生物本體，對所調(diào)查的物種及所在生物群落不構成影響，是更為環(huán)境友好的調(diào)查方法；受環(huán)境、天氣、地理位置、物種數(shù)量、檢測密度影響較??；采樣簡單，工藝流程化，受人為影響較小，易于標準化推廣；尤其對于提高受限制和保護資源的有效利用及長期監(jiān)測、變化分析及評估而言是一個十分有效的工具，可作為傳統(tǒng)監(jiān)測的有效補充及標準化方法推廣。

9、本發(fā)明的目的即在于提出一種結(jié)合了edna技術的生物多樣性監(jiān)測方法。

技術實現(xiàn)思路

1、為克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提出一種edna采集分析系統(tǒng)，能夠自動連續(xù)取樣，實現(xiàn)生物多樣性的連續(xù)監(jiān)測，易于提高取樣頻率，節(jié)省人力、物力、時間成本。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種edna采集分析系統(tǒng)，包括若干分布在不同位置的采樣點，采樣點包括室內(nèi)采樣點、室外采樣點和水上采樣點，室內(nèi)采樣點、室外采樣點和水上采樣點為單點、多點或沿流域線性分布，室內(nèi)采樣點、室外采樣點和水上采樣點采集的自然環(huán)境中的介質(zhì)水包括河水、湖水、江水、海水或地下水，室內(nèi)采樣點設置有采樣室，采樣室內(nèi)設有室內(nèi)采集儀，室外采樣點設有室外采集儀，水上采樣點設有浮標采集儀或浮筒采集儀，室內(nèi)采集儀、室外采集儀、浮標采集儀和浮筒采集儀上分別設有用于過濾采集edna的一體化濾器

3、進一步地，一體化濾器包括腔體密封結(jié)構的濾器殼體，濾器殼體內(nèi)設有一層或多層為多孔濾膜或濾片，濾器殼體的上方設有上水口，濾器殼體的下方設有下水口。

4、進一步地，室內(nèi)采集儀包括室內(nèi)采集箱，室內(nèi)采集箱內(nèi)設有若干互相獨立的一體化濾器，室內(nèi)采集箱內(nèi)設有向一體化濾器供應環(huán)境水的供水管路，供水管路與上水口和下水口通過快接接頭連接，供水管路上連接有進水口和排水口，采集箱內(nèi)設有向一體化濾器加注固定液的固定液加注器。

5、進一步地，室外采集儀包括室外采集箱，室外采集箱的頂部設有太陽能電池板，室外采集箱內(nèi)設有若干互相獨立的一體化濾器，室外采集箱內(nèi)設有向一體化濾器供應環(huán)境水的供水管路，供水管路與上水口和下水口通過快接接頭連接，供水管路上連接有進水口和排水口，室外采集箱內(nèi)設有向一體化濾器加注固定液的固定液加注器。

6、進一步地，浮標采集儀包括浮臺，浮臺能夠漂浮在水面上，浮臺的底部四角分別連接有固定樁，固定樁遠離浮臺的一端固定在水體底部，浮臺上設有浮標采集箱，浮標采集箱的頂部設有太陽能電池板，浮標采集箱內(nèi)設有若干互相獨立的一體化濾器，浮標采集箱內(nèi)設有向一體化濾器供應環(huán)境水的供水管路，供水管路與上水口和下水口通過快接接頭連接，供水管路上連接有進水口和排水口，浮標采集箱內(nèi)設有向一體化濾器加注固定液的固定液加注器。

7、進一步地，浮筒采集儀包括浮筒，浮筒能夠漂浮在水面上，浮筒的底部設有配重，浮筒頂部設有支架，支架的側(cè)面設有太陽能電池板，支架內(nèi)設有操作區(qū)，操作區(qū)內(nèi)設有若干獨立的一體化濾器，操作區(qū)內(nèi)設有向一體化濾器供應環(huán)境水的供水管路，供水管路與上水口和下水口通過快接接頭連接，供水管路上連接有進水口和排水口，浮標采集箱內(nèi)設有向一體化濾器加注固定液的固定液加注器。

8、本發(fā)明還提出一種生物多樣性監(jiān)測方法，包括以下步驟：

9、s1：進行edna采樣點位布置，采樣點為單點、多點或沿流域線性分布，在每個采樣點位設置相應的采集儀；

10、s2：新安裝采集儀上的一體化濾器，設定日期，記錄取樣地點，定時定量連續(xù)采樣并富集edna，加固定液后樣品原位保存，并定期取走樣品；

11、s3：對一體化濾器的微孔濾膜或濾片捕獲富集到的edna物質(zhì)進行處理，提取dna；

12、s4：進行dna片段擴增、測序，與數(shù)據(jù)庫中的序列信息對比進行數(shù)據(jù)分析；

13、s5：結(jié)合生物多樣性傳統(tǒng)調(diào)查方法補充，進行連續(xù)采樣分析監(jiān)測，得出生物多樣性分析結(jié)果，并依據(jù)不同需求，給出相應的統(tǒng)計結(jié)果形式，形成評價方法

14、進一步地，在步驟s5中，連續(xù)采樣分析監(jiān)測包括水生生物多樣性普查、水鳥多樣性、入侵物種的監(jiān)測、珍稀瀕危物種的監(jiān)測、指示物種的監(jiān)測、新物種的發(fā)現(xiàn)、該區(qū)域的物種周期變化、區(qū)域變化規(guī)律的分析。

15、進一步地，在步驟s5中，數(shù)據(jù)分析針對多點位布設線性關系，分析生物多樣性中的物種遷徙規(guī)律、跟蹤、區(qū)域分布、群落內(nèi)多樣性、群落間多樣性、異地同類生境度量分析，結(jié)合點位的溫度變化、水質(zhì)變化、城市發(fā)展、人為干涉因素形成全面的生物多樣性評價方法。

16、本發(fā)明具有以下有益效果：

17、1.解決了傳統(tǒng)生物多樣性調(diào)查存在的偶然性、專業(yè)性，提高監(jiān)測分析的全面性和靈敏性。

18、2.通過合理點位布局及自動連續(xù)取樣，實現(xiàn)生物多樣性的連續(xù)監(jiān)測；易于提高取樣頻率，節(jié)省人力、物力、時間成本；

19、3.可有效減少環(huán)境和人為因素對樣品影響、取樣過程對現(xiàn)場環(huán)境的無損傷性。

20、4.有效降低實現(xiàn)生物多樣性監(jiān)測專業(yè)要求，避免調(diào)查手段專業(yè)性強、受人為影響較大的問題。

21、5.分析技術及工藝相對成熟，易于推廣和實施。

22、6.獲取數(shù)據(jù)更易于實現(xiàn)多樣性相關的多種監(jiān)測分析和方法評價。