环境DNA宏条形码分析显示，2019年至2023年间中国东海湾的鱼类多样性有所下降

《Marine Environmental Research》：Environmental DNA Metabarcoding Reveals a Decline of Fish Diversity from 2019 to 2023 in Dongshan Bay, China

本研究利用环境DNA（eDNA） metabarcoding技术分析东山湾（DSB）鱼类群落时空变化，发现人类活动（尤其是水产养殖）显著降低物种丰富度和功能多样性，导致高营养级物种减少、功能冗余度下降，生态系统稳定性减弱。研究证实eDNA技术能有效监测多维鱼类多样性变化，为海洋生态保护提供新工具。

　　在东南沿海的中国福建省，东山湾（DSB）是一个具有重要经济价值的水产养殖区域，其总面积约占整个海湾的29.8%。随着水产养殖的快速发展，DSB的生态环境面临着越来越多的压力。由于该海湾的水交换能力有限，长期高强度的养殖活动导致大量有机废弃物排放，如残余饲料、鱼粉和鱼粪，这些物质不仅造成水体富营养化，还可能导致氧气消耗、浮游生物群落变化、海洋酸化以及底栖动物数量减少等环境问题。此外，海湾狭窄的入口以及1961年修建的 Bachimen 水闸，进一步限制了 DSB 与 Zhaoan 湾之间的水体交换，使得水流动缓慢，生态隔离程度较高。这些地理特征和环境条件共同作用，使得 DSB 成为一个具有丰富而复杂鱼类多样性的重要生态系统。

鱼类在水生生态系统中扮演着关键角色，它们不仅是生态系统的重要组成部分，也是环境变化的敏感指标。由于鱼类几乎存在于所有水生系统中（除严重污染区域外），且相对容易识别，它们能够反映从低营养级到高营养级的广泛生态功能。此外，鱼类具有较长的生命周期，可以提供长期的环境压力记录。它们在不同水生生态系统中表现出多样化的形态、生理、繁殖和行为特征，这些特征与生态功能密切相关，从而影响生态系统的稳定性和恢复能力。因此，研究鱼类的多样性变化对于理解生态系统功能和生态稳定性具有重要意义。

传统的鱼类多样性监测方法，如底拖网采样，虽然在一定程度上能够提供鱼类的种类和数量信息，但这些方法往往具有侵入性、耗时且对稀有物种的检测能力有限。随着水产养殖活动的加剧，传统方法难以有效捕捉鱼类群落的短期变化，从而限制了对生态影响的全面评估。为了弥补这一不足，近年来环境DNA（eDNA）宏条形码技术成为一种新兴的、非侵入性的监测手段。eDNA 是指生物体释放到水体或沉积物中的 DNA，来源于皮肤、尿液、粪便、生殖细胞、黏液或死亡生物等。通过 eDNA 宏条形码技术，可以快速、高效地识别多种生物类群，从而为全球海洋生物多样性研究提供了有力支持。

在东山湾的鱼类多样性研究中，eDNA 技术的应用尚未得到充分重视。本研究首次将 eDNA 宏条形码技术与鱼类功能性特征相结合，用于分析东山湾鱼类群落的时空变化以及其对人类活动干扰的响应。通过这一方法，研究人员能够更全面地评估鱼类群落的稳定性，揭示人类活动对生态系统的多维度影响。研究结果表明，eDNA 技术在监测鱼类多样性方面具有显著优势，不仅能够捕捉到传统方法难以检测的稀有物种，还能提供更广泛的时空覆盖，从而为理解生态系统的动态变化提供新的视角。

本研究的采样工作在东山湾的水产养殖区和非水产养殖区进行，时间跨度覆盖了2019年至2023年的多个秋季。采样过程中，研究人员采用了标准化的采样流程，以确保数据的准确性和可靠性。通过 eDNA 宏条形码技术，研究人员能够识别出多个鱼类物种，并分析它们在不同区域和时间点的分布情况。研究结果表明，水产养殖活动对鱼类群落的组成和营养级结构产生了显著影响，特别是在高营养级物种的减少和鱼类功能性特征的同质化方面表现尤为明显。

此外，研究还发现，溶解态氮盐在水产养殖区对鱼类群落的组成变化起到了重要作用。这些氮盐的积累不仅导致了鱼类功能性特征的同质化，还加剧了资源竞争，进一步影响了高营养级物种的生存。资源竞争的加剧使得鱼类群落的功能冗余降低，从而削弱了其缓冲人类活动干扰的能力，最终导致鱼类群落的稳定性下降。功能冗余的减少意味着在面对环境压力时，生态系统缺乏足够的替代物种来维持其正常功能，这使得生态系统更容易受到外界干扰的影响。

研究还探讨了鱼类群落的结构变化与人类活动干扰之间的关系。通过分析不同区域和时间点的鱼类群落数据，研究人员发现，随着人类活动的加剧，鱼类群落的组成发生了显著变化，从大型、高营养级的物种向小型、低营养级的物种转移。这种转移可能导致顶级捕食者的数量减少，从而引发捕食者与竞争者的数量增加，进而对低营养级物种产生连锁反应。这种生态结构的变化不仅影响了鱼类群落的多样性，还可能对整个生态系统的稳定性产生深远影响。

在本研究中，研究人员还利用 eDNA 技术分析了鱼类群落的功能性指数和功能冗余情况。通过这一方法，他们能够更准确地评估鱼类群落对人类活动干扰的响应，揭示其生态功能的变化趋势。研究结果表明，eDNA 技术在分析鱼类群落的功能性特征方面具有显著优势，能够提供更全面的生态信息，从而为理解生态系统的动态变化和稳定性提供科学依据。

本研究的意义在于，它不仅为东山湾的鱼类多样性保护提供了科学证据，还为水产养殖活动的可持续管理提供了重要的理论支持。通过 eDNA 技术的应用，研究人员能够更有效地监测鱼类群落的多样性变化，从而为制定合理的生态保护和管理措施提供依据。此外，本研究还揭示了鱼类功能性特征与生态稳定性之间的关系，为理解生态系统的恢复能力提供了新的视角。

总体而言，本研究通过多年度的综合分析和 eDNA 技术的应用，成功揭示了东山湾鱼类群落的时空变化，突显了人类活动对鱼类群落的深远影响。研究结果表明，eDNA 技术在监测鱼类多样性方面具有显著优势，能够提供更全面的生态信息，从而为理解生态系统的动态变化和稳定性提供科学依据。同时，研究还强调了功能多样性在生态系统稳定性中的重要作用，为未来生态研究和管理提供了新的方向。