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昆明动物所提出估计“潜在(暗)”生物多样性的新方法

文章来源:昆明动物研究所   发布时间:2019-07-03  【字号:     】  

  中国科学院昆明动物研究所研究员马占山近日在journal of biogeography发文,提出一项预测估计潜在生物多样性 (potential diversity: 也谓之生物多样性 dark biodiversity) 的方法。该方法基于文章中提出的一个用于描述生物多样性时空分布的新数学模型。

  潜在生物多样性或者生物多样性概念类似于物理学中暗物质概念,一般是指在局部群落”(local communities)中可能并不存在,但存在于特定生境的区域物种库中的物种。其重要特征之一是:“暗”多样性的研究或估计受观察者观察时空的影响,故有学者提出用量子力学模型进行估计。但在现实生态学研究中,这些量子模型过于复杂,而且对能否应用量子模型来研究生物多样性并无共识。因此,关于潜在生物多样性的研究,多数仍停留在概念性的讨论或者比较,鲜有系统的评估方法或实际评估。尽管存在这些技术难题,但这一理念的重要性不言而喻。例如,预测未来气候变化下全球生物多样性潜在变化,或者估计各个地质年代曾经经历过的生物多样性变迁。而在微生物菌群研究中,其意义可能更为特殊;例如研究人体体内,或人群中菌群多样性动态变化的潜在峰值。该论文正是以室内居家环境菌群动态变化的数据示范了潜在多样性的预测估计。

  将该方法明确应用于潜在多样性估计其实有些偶然,journal of biogeography 编辑和审稿人起到了重要推动作用。估计方法的概念最早以最大累计多样性(maximal accrual diversity) ”发表于作者先前(2018年)论文中,而新论文提交到journal of biogeography 后,编辑立即提出了两大问题:(1)与 whittaker, triantis, and ladle (2008) 基于地质动态研究提出的general dynamic model (gdm) 模型比较如何?有无优势?(2)与作者先前已经发表论文之间是什么关系?正式送审后,审稿人提出第(3)个问题:mad方法可能能够估计潜在多样性暗多样性,并提供了关于潜在(暗)多样性研究的最新文献。编辑后来提出的第(4)个修改建议则是讨论与医学地理学medical geography) 的联系。

  医学地理学指疾病(特别是流行性疾病)其实具有地理分布特征,生境破坏、生物多样性丧失、全球气候变化对动植物病虫害乃至人类疾病的影响。如果不考虑地理尺度范围的影响,可能难以解释其大格局。类似于医学地理学的重要性,医学生态学其实也有类似问题有待探索。例如,文中示范新模型所采用的室内微生物菌群 indoor microbiome)多样性数据,包括了来自人、宠物、家居环境的菌群样本。文中提出的新模型则有效地描述了不同时空菌群多样性的三维动态变化。而室内菌群的研究是目前建筑学和微生物交叉研究领域的重要热点课题。科学家已经开始探索室内环境微生物菌群动态对于居民健康的影响。不同方位的室内环境可能具有不同光照和温湿度条件,自然会影响室内环境中的菌群种类和数量(也就是菌群多样性)。

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(责任编辑:叶瑞优)

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