生物多样性丧失和污染物排放是驱动生态系统退化的两个关键因素，其交互性是生态学和环境科学交叉研究的重要科学问题。污染物排放会导致水生生物多样性丧失，而生物多样性的丧失会弱化水体对污染物的净化功能。对这一交互关系提供定量证据，是数据科学推动生态学和环境科学交叉研究的主要目标。其中，受污物种数是定量评估生物多样性受污染物影响的关键具象化指标，但由于单项研究难以涵盖所有物种，直接统计并非易事。因此，对分散在众多研究中的数据进行整合，并基于稀有种的频率结构对受污物种数进行估计，是破解这一难题的关键技术。

底栖无脊椎动物素有水下“哨兵”的美誉，是研究水生态系统受到微塑料污染等生态损害的重要指示生物。以底栖无脊椎动物和微塑料为例，中国科学院城市环境研究所联合加州大学河滨分校，加州大学伯克利分校等单位科研人员，建立了一个从数据汇编到受污物种数预测的技术流程（图1）。其中，受污物种数的估计基于Chao2指数，即利用样本内物种出现的频率信息来推断未被观测到的物种数。在由稀到密的采样中，常见种往往会在多个样本中反复出现，而稀有物种则仅零星记录于个别样本中。若在有限采样下，仍有较多物种仅出现一到两次，往往意味着采样尚未穷尽，这些低频物种实际上携带了“尚有遗漏”的关键信号。Chao2正是基于这些“稀有物种”的信息，对真实物种丰富度进行推断。该技术流程、整合数据集、记录到的受污物种的分布和组成、未知物种数预测等相关成果以Biogeographic biases in microplastic ingestion research mask biodiversity and consumption risks across benthic invertebrates为题发表在《Water Research》。

研究结果表明，大量底栖动物已经摄入微塑料，但相关研究呈现明显的地理与类群偏向，整体代表性仍然不足。进一步分析表明，微塑料摄入水平受地理环境、方法差异及生物性状等多因素共同影响。受污物种数预测结果显示，即使将现有采样强度加倍，物种累积曲线仍未趋于稳定，表明当前研究在空间与类群覆盖上仍存在明显局限。此外，尽管微塑料过滤粒径随时间显著降低，但摄入量并未呈现同步上升趋势，表明摄入水平可能更多受生物本身而非环境污染程度决定。总体而言，本研究通过稀有种频率分布模型，明确了当前已观测与潜在未观测物种的数量范围，为定量解析污染物与生物多样性丧失的交互关系提供了新证据，也为其他污染情景下受污物种数量的评估提供了方法参考。

图1底栖动物微塑料摄入研究框架

（文：城市生命体过程与健康创新中心；图：城市生命体过程与健康创新中心）