喀土穆附近白尼罗河和蓝尼罗河中的浮游动物群落组成：结合分子生物学和形态学方法的研究

《Environmental DNA》：Zooplankton Community Composition in the White and Blue Niles Near Khartoum: Combining Molecular and Morphological Approaches

尼罗河白水河与蓝水河近喀土穆段的浮游生物群落通过eDNA测序分析，发现蓝水河物种多样性更高（153 vs 87），可能与流量和营养波动相关。eDNA识别出40个属种级生物类群，其中15种有历史记录，25种因参考序列缺失需进一步验证。形态学鉴定显示蓝水河轮虫丰富度显著高于白水河（p<0.05），而枝角类在白水河占主导。研究证实eDNA技术能有效补充传统监测，但需完善非洲特有物种的参考数据库。

　　在世界最长的河流——尼罗河中，浮游动物作为生态系统中的重要组成部分，其多样性和组成变化可以作为环境变化的重要指标。尽管尼罗河的浮游动物分类研究历史悠久，但关于当前浮游动物群落的组成信息却相对匮乏。本文探讨了利用环境DNA（eDNA）宏条形码技术对尼罗河白尼罗河与蓝尼罗河浮游动物群落进行研究的方法和结果，旨在为尼罗河生态系统的生物多样性监测提供新的视角。

### 研究背景与意义

浮游动物在热带河流生态系统中扮演着关键角色，包括初级消费者、次级消费者和杂食性物种。它们在水生食物网中占据核心位置，因此其群落变化不仅反映了生态系统的健康状况，还可能暗示其他生物类群的变化。近年来，eDNA宏条形码技术被广泛应用于淡水生态系统中，通过分析水体中微生物的DNA片段，可以高效地识别和评估物种多样性。然而，这种方法在实际应用中仍面临一些挑战，尤其是在参考序列数据库不完整的情况下，可能会导致部分物种的误判或无法准确识别。

尼罗河流经多个气候带，从热带雨林到沙漠，其生态系统复杂且多样。然而，由于历史上的水坝建设和水文变化，尼罗河的浮游动物群落可能已经发生了显著变化。因此，对当前浮游动物群落的调查不仅有助于了解生态系统现状，还能为未来保护和管理措施提供科学依据。特别是，在苏丹的喀土穆地区，尼罗河是当地居民的主要水源，其生物多样性状况直接关系到水资源的可持续利用。

### 研究方法

本研究采用eDNA宏条形码技术对白尼罗河和蓝尼罗河的浮游动物群落进行调查。采样时间为2017年12月至2018年4月，以及2019年10月至2020年3月，分别在两条河流的两个采样点进行。样本通过不同孔径的网（335 μm和55 μm）收集，以评估不同网孔大小对浮游动物群落识别的影响。在实验室中，样本经过过滤、DNA提取和PCR扩增，使用18S rRNA基因的V4区域进行测序分析，并结合形态学鉴定以提高物种识别的准确性。

### 研究结果

通过eDNA宏条形码分析，共鉴定出40个浮游动物物种，包括枝角类、桡足类和轮虫类。其中，15个物种在尼罗河已有历史记录，其余25个物种可能因缺乏参考序列而被误判，但通过历史数据、分布记录和形态学分析，可以对其中17个物种进行临时归类。轮虫类的多样性最为丰富，其物种数量和相对丰度均高于其他两类浮游动物。然而，枝角类的测序读数较少，这可能是由于引物不匹配所致，尽管形态学鉴定显示其物种数量与eDNA数据相当。

蓝尼罗河的浮游动物群落显示出更高的多样性和时间变化性，这可能与该河流的流量和营养供给变化有关。相比之下，白尼罗河的浮游动物群落相对稳定，这可能与其上游水坝（如Jebel Auliya水坝）对水流的调控有关。此外，研究还发现，不同孔径的网对浮游动物的捕获效率存在差异，较小的网（55 μm）能捕获更多轮虫类物种，而较大的网（335 μm）则更适用于捕捉较大的浮游动物。

### 研究讨论

本研究揭示了尼罗河浮游动物群落的显著差异，特别是蓝尼罗河的高多样性可能与其未受人为干扰的自然水文条件有关。轮虫类的多样性较高，且对生态条件变化较为敏感，这使得它们成为生物监测的理想对象。然而，由于参考序列数据库的不完善，eDNA宏条形码技术在识别某些物种时仍存在局限性，特别是在枝角类的识别上。因此，建议未来的研究应加强对本地参考序列数据库的建设，并优化引物设计以提高物种识别的准确性和全面性。

此外，研究还指出，采样时间和空间范围的限制可能导致某些物种未被检测到。例如，采样时间集中在雨季结束后，可能错过了雨季期间浮游动物的高峰期。同时，形态学鉴定在某些情况下受到样本保存条件的限制，例如小型浮游动物在乙醇保存过程中可能失去形态特征，从而影响识别的准确性。

### 结论与建议

本研究为尼罗河浮游动物群落的现状提供了新的数据，并强调了eDNA宏条形码技术在生物多样性监测中的潜力。然而，为了提高监测的准确性和有效性，建议将浮游动物采样纳入常规水质监测计划，并在水处理站等关键地点进行定期检测。同时，应加强对非洲浮游动物参考序列数据库的建设，以支持更广泛的生物多样性研究。

蓝尼罗河和白尼罗河的浮游动物群落显示出不同的生态特征，蓝尼罗河的多样性更高，而白尼罗河的群落结构相对稳定。这种差异可能与两河的水文条件和人类活动的影响有关。因此，未来的研究应更加关注蓝尼罗河的浮游动物群落变化，并结合形态学和eDNA数据，以更全面地了解其生态动态。

总之，本研究不仅揭示了尼罗河浮游动物群落的现状，还为未来的生物多样性监测提供了科学依据和技术支持。通过整合eDNA宏条形码技术和形态学鉴定，可以更高效地评估河流生态系统的健康状况，并为保护和管理措施提供重要参考。