基于环境DNA的宏条形码分析显示，红海红树林床中的动物生物多样性水平很高

《Frontiers in Marine Science》：Environmental DNA-based metabarcoding reveals a high animal biodiversity level within Red Sea mangrove beds

红树林生态系统生物多样性评估及外来物种检测研究。通过环境DNA（eDNA）COI基因代谢组学分析，在埃及红海省6个红树林采样点检测到13种特有鱼类及多种无脊椎动物、海绵和珊瑚虫类，其中穆勒氏鲻（Moolgarda）和印度海鲈（Psettodes）为优势种。多样性指数显示Wadi El-Gemal红树林站点生物多样性最高。同时发现1种本地濒危鱼类和2种入侵物种（黑海星螵蛸和美洲蓝花蟹），证实eDNA技术可有效评估红树林生物多样性并监测入侵物种。

　　在红海沿岸，特别是埃及的红海省，红树林生态系统扮演着至关重要的生态角色。这些独特的海岸生态系统不仅为当地生物多样性提供了栖息地，还在维持海岸线稳定、支持生态系统服务以及应对全球气候变化方面发挥着关键作用。本研究通过环境DNA（eDNA）分析技术，对红海地区六个红树林（以灰树红树林 *Avicennia marina* 为主）的动物群落进行了深入调查，并与两个非红树林对照点进行了比较。研究结果不仅揭示了红树林中丰富的生物多样性，还发现了两种外来物种的存在，进一步强调了保护这些生态系统的紧迫性。

红树林生态系统通常位于热带和亚热带的潮间带，由盐度耐受的树木和灌木组成。这些植物在高盐度、水位变化频繁的环境中茁壮成长，它们的根系深入水下，形成了复杂的结构，为多种水生生物提供了庇护所。这种根系网络不仅有助于过滤水体中的悬浮颗粒和沉积物，改善水质，还成为鱼类、虾类、螃蟹、软体动物等许多海洋生物的育幼场所。因此，红树林对维持海洋生态平衡和促进生物多样性具有不可替代的价值。然而，由于红树林覆盖面积有限，且其生态服务的重要性尚未得到充分研究，特别是关于红树林中动物群落的多样性，本研究填补了这一知识空白。

传统生物监测方法如拖网和围网捕捞存在诸多限制，包括成本高、劳动强度大以及对环境的干扰。相比之下，eDNA分析作为一种新兴的分子生物学工具，能够通过提取和测序环境样本中的遗传物质，识别水生生物的种类，而无需直接观察或捕捉生物个体。这种方法具有高效、标准化和非侵入性的优势，尤其适用于难以直接采样的红树林环境。本研究首次在红海地区应用eDNA metabarcoding技术，对灰树红树林的动物群落进行了系统调查，并与非红树林对照点进行比较，以评估红树林的生态价值。

在研究过程中，我们收集了红海省海岸线沿260公里范围内的水样，包括六个红树林站点和两个非红树林对照点。每个站点采集了三次水样，覆盖了采样带的起点、中点和终点，以确保样本的代表性。水样被储存在冰冷却容器中，直到实验结束。随后，使用0.45微米的硝酸纤维素膜过滤水样，并用绝对乙醇保存，以备后续的分子分析。所有样本均被送往埃及Hurghada市的饮用水站中央实验室，进行DNA提取、PCR扩增和测序。

研究发现，红树林生态系统中存在13种鱼类和多种节肢动物、海绵动物及刺胞动物。其中，*Moolgarda sp.*（鲻鱼）和 *Psettodes erumei*（印度比目鱼）是两种最常见的鱼类。这些物种在红树林和非红树林环境中均有分布，但其在红树林中的相对丰度显著高于非红树林区域。此外，研究还发现了两种外来物种的DNA：*Anthopleura fuscoviridis*（一种刺胞动物）在红树林站点中被检测到，而 *Callinectes sapidus*（一种十足类动物）则出现在非红树林对照点中。*C. sapidus* 的存在通过常规PCR得到了验证，这表明其可能已经入侵了红海地区。

从多样性指标来看，红树林中的生物多样性明显高于非红树林区域，尤其是在Wadi El-Gemal站点。该站点的Shannon指数、Simpson指数和Margalef丰富度指数均高于对照点，表明其生态系统的复杂性和物种的多样性。然而，Margalef指数与Shannon和Simpson指数在某些情况下表现出不同的趋势，这可能与红树林中某些物种的分布不均有关。此外，研究还发现一些物种在红树林和非红树林之间存在迁移行为，例如某些鱼类会从珊瑚礁迁移到红树林中进行育幼，这表明红树林与周边生态系统之间存在密切的联系。

在进一步分析中，我们使用Bayesian推断方法确认了所检测到的eDNA序列与GenBank数据库中的参考序列之间的关系。结果显示，红树林中检测到的序列在多个位置均具有较高的序列相似性，尤其是在某些关键物种上。然而，也有部分序列未能被准确分类，这可能与红树林生态系统的复杂性和当前数据库的局限性有关。因此，研究建议在埃及红海地区开展更多关于红树林生物多样性的形态学研究和DNA条形码分析，以更准确地识别物种并评估其生态意义。

此外，研究还发现了一些在红树林中独特的物种，例如某些海绵动物和刺胞动物，这些物种在非红树林环境中并不存在。这表明红树林在维持特定生物群落方面具有不可替代的作用。同时，外来物种的出现也引发了对生态入侵的担忧，特别是 *Callinectes sapidus*，它已被列为全球入侵物种之一，可能对当地生态系统造成威胁。因此，研究强调了对这些外来物种进行进一步调查的必要性，以评估其对红树林生态系统的影响，并采取相应的管理措施。

总体而言，本研究通过eDNA metabarcoding技术，为红海地区的红树林生态系统提供了全面的生物多样性评估。这一方法不仅提高了研究效率，还为早期发现入侵物种提供了可能。研究结果表明，红树林在支持海洋生物多样性方面具有重要作用，但同时也提醒我们，当前对红树林中生物多样性的研究仍存在不足，特别是在形态学分类和DNA条形码方面。未来的研究应进一步探索这些生态系统的时空分布模式，以更好地理解其生态功能，并为保护和可持续管理提供科学依据。通过加强红树林的保护和扩展，我们不仅可以维护红海的生态平衡，还可以保护濒危物种，支持可持续渔业，并保留具有潜在生物医学和环境价值的生物资源。