导语：利用水生昆虫评估水体健康人们最常用的方法，然而这个方法有什么利弊？下文将对此作出简要介绍。
关键词：水生昆虫；基因检测；水质；河流
不断变化的野生动植物：这篇文章是一个系列文章的节选，主要关注诸如蜜蜂、昆虫和鱼这些重要物种对于环境变化的反应，及其这样的反应对地球上其他物质具有怎样的意义。
2003年，墨尔本周围的河流似乎发生了异常。在经过连续7年低于平均值的降水现象之后，水生无脊椎动物—水生昆虫—向我们展现了某些东西的变化。
在几条每年都会进行取样的河流中，水生昆虫的集群里，数量最多的似乎是那些通常生存于具有严重环境问题的区域的昆虫。
那时我刚开始参与这项工作。利用扩展的数据集和统计分析，我证明了当千年干旱开始恶化时，墨尔本河流的生态环境也出现了大幅衰退。
这是一个使用水生昆虫做生物检测的例子——即直接通过生物采样，评估环境条件，环境变化，以及引起这些变化的原因。在全世界，水生昆虫是应用最广的生物指示剂，用于监测环境健康和河流、湖泊及湿地的污染情况。
龙虱家族中一种小甲虫。（图片来源：John Gooderham及 Eddie Tsyrlin所著的The Waterbug Book）
为什么水生昆虫如此受欢迎？
首先，其采样非常简单。只要一双防水长靴，一个抄网，一个分类托盘和一个放大镜，任何人都可以观察到这些怪异的、精妙的，并且往往非常漂亮的生物。
它们在水生系统中无处不在。每一条河流、湖泊和湿地都有各种不同类型的水生昆虫。不同的物种对应不同的环境，对应其受到的不同程度的人类影响。
例如，大多数浮游都出现在少污染的河流和水域中——所以它们可以表明环境是健康的。
与此相反，摇蚊（一种蠓类），可以忍受极度恶劣的污染和其他干扰，所以在受人类影响严重的环境中可以看到大量摇蚊。
摇蚊，一种蚊类，可以指示污染。（图片来源：John Gooderham 及 Eddie Tsyrlin所著的The Waterbug Book）
水生昆虫是环境影响的直接指标。如果它们发生变化，那这些变化多半是由它们所处的环境发生的变化所引起。与之相反，水质采样是环境影响的间接指标。因为尽管它可以检测出河流中的污染物，但我们不清楚这一污染物在河流中的含量对环境的影响是否巨大。
通过水生昆虫进行检测还可以将时间因素考虑在内以审视环境条件的影响。水生昆虫的寿命相对较短——从水生幼虫蜕变为成虫并离开河边，之间只有几个月时间。他们也不会长途迁移。因此，这些昆虫们发生的变化意味着其近期所受的影响，这就给出了比局部取样更能全面的检验水质等环境条件。
正是由于这些原因，水生昆虫已成功地用于检测多种环境影响。
正如上述例子，我还发现了维多利亚古尔本山谷中的鳟鱼养殖场对水生昆虫的影响，并且找到了新的评估方法，以判断在当地找到的水生昆虫是否与生长于不受人类影响区域的水生昆虫是否有所不同。目前，作为墨累 - 达令流域计划（Murray-Darling Basin Plan）一部分，我们正使用水生昆虫评估邦联及维多利亚蓄水输送的环境水的水质。
属于褐蜉科的一只蜉蝣若虫（Atalophlebia sp.）。这是这个敏感科属中耐污染度最强的一个品种（图片来源：John Gooderham及Eddie Tsyrlin著所的The Waterbug Book）
然而，问题依然存在
虽然水生昆虫的多样性使其成为有用的环境健康指示剂，但仍有许多物种没有得到准确的描述。
但只有专家才能认出水生昆虫的品种，但对研究无脊椎动物分类学感兴趣的人已经越来越少，其相关的专业知识库也在减少。
同时，即使在极小范围的水域内（小于一平方米），水生昆虫的含量也存在极大变化。所以无论是在采样点间或是在河流之间，这些昆虫的含量可能都存在极大差异。
由于这个原因，这些昆虫通常只是被粗略的识别（通常按属名区分）。许多评估方法也都忽略了物种的繁多性，取而代之的是关注水中昆虫的分类学多样性。这意味着我们遗漏了采集样本中的许多潜在的有用信息。
即将发生的变化
利用水生昆虫进行的研究及检测所采用的基本手段在近十年来没有太大变化。
然而，相关的新领域——环境基因学或许会改变这种情况。环境基因学是指为解生物的结构、功能和反应而研究环境样本中的DNA和RNA。
它使用基因手段来识别样品中的物种。基因技术正在快速发展，而其花销正在急速下降。这意味着大量采集样品能够迅速被处理。
蜗牛（Austropeplea tomentosa）通常生活在流动缓慢的水域中，附着在藻类坚硬的表面。它也可以作为污染的指示器。（图片来源：John Gooderham及Eddie Tsyrlin著的The Waterbug Book）
利用基因分析可以找出一个样品中的不同基因类型，并有效地找到与物种有关的一切信息。也就不需要采用专门的分类知识来确定物种。
基因分析对于我们对物种构成的理解也是一个挑战，因为许多外形相同的物种如今被识别为具有独立的遗传谱系，极大地扩大了物种数量。
像其它新技术一样，在基因技术替代行之有效的水生昆虫进行监测之前，仍有一些问题需要解决。
例如，当我们处理一个样本的时候，我们不仅可以从水生昆虫上获得DNA，也可以从它们的食物和在其表面生存的生物上获得。是否所有这些独立的“物种”也应该视为生物多样性的指标？
然而，环境基因技术有可能极大地增大我们收集到的水生昆虫数据库，从而提供更为全面的水生系统。
随着大规模，遥测环境数据的常态化，这一技术还有可能将生物评估推向大数据时代。
综上所述，它们可能从根本上改变我们利用水生昆虫监控河流的健康和污染问题的方法。
作者简介：
Angus Webb，墨尔本大学的高级研究员和定量生态学家
（翻译：曾梓浩 审校：海带丝）
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