通过eDNA宏条形码技术对印度尼西亚爪哇岛一个研究不足的热带红树林海岸的鱼类物种丰富度进行基线分析

《Environmental DNA》：A Baseline of Fish Species Richness Through eDNA Metabarcoding in an Understudied Tropical Mangrove Coast of Java, Indonesia

红树林恢复通过竹制半渗透屏障实施，并利用eDNA代谢组测序技术监测4个月内鱼类多样性变化。结果显示物种丰富度及群落组成存在显著差异，证实eDNA方法在热带低研究区生物多样性监测中的有效性，同时为Java海地区提供了基础数据集。

　　在印尼爪哇岛的德马克地区，红树林生态系统作为重要的生物多样性热点，不仅为多种动物提供栖息地，还在海岸保护、食物供给和碳捕获等方面发挥着关键作用。然而，这些生态系统正面临严重威胁，全球范围内红树林覆盖率正在下降，导致海岸带生态退化。为了应对这一挑战，德马克的“MuMaCo”项目引入了一种半渗透的沿海防护结构，使用竹桩来减少波浪能量并促进沉积物保留，从而创造有利于红树林自然恢复的环境。这种硬质基质的引入可能会吸引多种物种，因此监测红树林恢复过程中生物多样性变化变得尤为重要。本文探讨了环境DNA（eDNA）宏条形码技术是否可以用于监测该地区鱼类生物多样性，为未来的生态修复和生物多样性研究提供参考。

红树林生态系统在热带地区尤为重要，因为它们不仅提供了丰富的生物资源，还对全球生态系统服务具有重要贡献。然而，随着人类活动的加剧，红树林正遭受前所未有的压力。过度捕捞、污染和森林砍伐等因素正在导致红树林生态系统的退化。在印尼，红树林的消失尤其严重，尤其是在爪哇岛，由于用于虾养殖的水产养殖池的扩张，红树林的覆盖率已经大幅下降。红树林的减少不仅威胁了生物多样性，也对沿海社区的生存造成了影响，因为红树林在调节潮汐和减少洪水方面具有重要作用。因此，寻找有效的监测方法来评估红树林修复效果变得至关重要。

eDNA宏条形码技术作为一种非侵入性监测手段，能够通过分析环境中的DNA片段来推断生物多样性。这种方法在温带地区已经被广泛应用，并且在某些情况下可以提供较高的分辨率。然而，在热带地区，由于物种多样性极高，而相关的DNA参考数据库覆盖不足，eDNA宏条形码的应用仍然面临挑战。本文研究了在德马克地区的红树林修复项目中，eDNA宏条形码技术是否能够在短时间内有效捕捉鱼类生物多样性变化。研究团队在修复前和修复后分别采集了水样，并利用eDNA宏条形码技术对水样进行了分析，以评估鱼类群落的变化。

研究结果显示，在短短四个月内，虽然无法完全区分季节变化与硬质基质引入对鱼类生物多样性的影响，但仍然观察到了一些轻微但显著的变化。这表明eDNA宏条形码技术在热带地区具有一定的监测能力，能够捕捉到时间上的生物多样性变化。此外，研究还建立了一个红树林海岸带鱼类物种多样性的基线数据，为未来的生态修复和生物多样性研究提供了重要的参考。

在研究方法上，团队在红树林修复区域的六个不同横断面上采集了水样，并对每条横断面的三个不同地点进行了三次采样。这些地点包括靠近红树林边缘、半距红树林修复结构的中点以及远离红树林的海区。水样被采集后，经过过滤和DNA提取，最终用于宏条形码分析。为了确保数据的准确性，研究团队使用了专门的生物信息学工具，并结合了当地渔民的知识来验证物种的存在。

研究发现，尽管eDNA宏条形码技术在热带地区面临一些挑战，例如参考数据库的覆盖不足和DNA保存条件的限制，但在特定条件下，这种方法仍然能够提供有价值的信息。研究还指出，季节变化和硬质基质的引入可能都会影响鱼类生物多样性，因此在分析时需要考虑这些因素。此外，由于采样地点较为偏远，DNA保存和运输过程中可能存在一定的损失，这可能影响最终的分析结果。

研究团队在分析过程中采用了多种统计方法，包括非参数的Wilcoxon秩和检验和PERMANOVA分析，以评估不同地点和时间点的生物多样性差异。结果显示，虽然在修复前和修复后之间观察到了一些显著的差异，但这些差异可能部分由季节变化引起。此外，研究还发现，由于DNA保存和运输过程中的技术限制，部分稀有物种的DNA可能无法被检测到，这可能影响对鱼类生物多样性变化的准确评估。

研究的结论表明，eDNA宏条形码技术在热带地区的应用具有潜力，但需要进一步优化采样和保存条件，以确保数据的准确性。此外，研究强调了在生态修复项目中结合本地生态知识的重要性，因为这种知识可以帮助研究人员更好地理解生态系统的动态变化，并提高数据解释的准确性。通过这项研究，团队为未来的生态修复项目提供了重要的数据支持，并展示了eDNA宏条形码技术在热带地区生物多样性监测中的可行性和应用前景。