利用环境DNA（eDNA）技术解析印尼班达海峡极端上升流事件中的深海鱼类群落动态及其生态意义

本研究创新性地利用环境DNA（eDNA）宏条形码技术，捕获印尼潘塔尔海峡极端上升流事件（EUE）中涌升的深海鱼类DNA信号，首次揭示源自约1000米深海的鱼类群落结构（包括Benthosema fibulatum等5种典型深水物种），为热带海域短时强上升流的生物输送机制提供了关键分子生态学证据。

　　

章节亮点

野外采样

本研究在坐标8°16’27”S - 124°24’20”E（图1黄色圆圈处）开展。采样于2024年8月20日（极端上升流事件EUE前）、8月24日（EUE期间）和8月25日（EUE后）进行，每个时间点重复采样三次。每次重复独立采集1升海水，共获得9份样本（涵盖EUE事件前、中、后三个阶段）。每份1升水样通过无菌注射器经0.22微米滤膜（Merck Millipore）过滤，滤膜立即保存于-20°C低温环境直至DNA提取。

极端上升流事件期间的水文特征

8月20日14:00 WITA（印尼东部时间），首次采样代表EUE前状态。尽管缺乏HOBO记录仪数据，现场实测显示当时水温27.2°C，盐度33 PPT（图2）。21日开始HOBO记录仪监测，最低水温23.58°C（12:40 WITA）。22日出现两次显著降温：00:51 WITA（19.28°C）和13:10 WITA（19.84°C）。24日EUE期间采样时（14:30 WITA），记录到急剧降温至14.36°C（较初始温度降幅超10°C），盐度同步升至34 PPT。25日EUE后采样时（14:30 WITA），水温回升至26.51°C，盐度降至33 PPT。温度-盐度（T-S）曲线揭示EUE期间水体具有低温高盐特性，符合深海水源特征（图3）。

讨论

上升流事件的生物学效应通常表现为海洋上层鱼类多样性提升（因深海营养盐上涌推动，Messié et al., 2023）。但本研究通过环境DNA（eDNA）技术发现：EUE期间及之后，源自深海的鱼类DNA信号被成功捕获！此前印尼东努沙登加拉阿拉地区的eDNA研究显示，三个不同时间点的鱼类多样性存在显著差异（Nursalim et al., 2023）。本研究进一步证实：EUE期间鱼类多样性最高（187种），EUE前次之（172种），EUE后最低（155种）。值得注意的是，EUE期间检测到5种典型深海鱼类（Benthosema fibulatum, Dasyscopelus asper, Diaphus garmani, D. suborbitalis, D. watasei），其栖息深度可达1000米以下——这与T-S曲线推断的冷水团来源深度高度吻合！尽管eDNA检测可能包含历史残留信号（Moussaoui et al., 2024），但结合EUE短时强涌特性（每小时一次脉冲），这些深水物种的DNA极可能由上升流实时携带至表层。

结论

本研究展现了eDNA技术在探索上升流期间深海鱼类多样性方面的巨大潜力。EUE前、中、后期的主导鱼类群落结构呈现动态变化，而深海鱼类DNA在EUE期间及之后的成功检出，印证了eDNA捕获生物环境释放基因信号的灵敏度。该技术为不同生境的生物多样性研究提供了经济高效的解决方案。但需注意：eDNA检测可能受水文动力学、DNA降解速率等因素影响（Allan et al., 2021），建议未来研究结合传统网采方法验证，并拓展至无脊椎动物和微生物等类群，以全面解析EUE的生态系统效应。