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为解决淡水生态系统物种监测难题及 eDNA 监测不确定性问题，研究人员以美国牛蛙和红耳龟为对象，研究池塘生态系统中两栖类和龟类 eDNA 时空分布。结果显示 eDNA 有聚集和分层特征。该研究为优化 eDNA 监测提供依据。
在大自然的奇妙舞台上，池塘虽小，却宛如一座生机勃勃的微型生态王国，滋养着无数生命。从呱呱叫的青蛙到慢悠悠的乌龟，它们都是池塘生态系统的重要成员。然而，想要精准掌握这些生物的 “行踪”，却并非易事。传统的物种调查方法，就像是在黑暗中摸索，效率低、还可能对生物造成干扰，而且对于数量稀少的物种，常常 “视而不见”。
随着科技的进步，环境 DNA（eDNA）分析技术横空出世，它就像一把神奇的钥匙，为生物多样性监测和保护打开了新的大门。通过检测环境样本中的 eDNA，就能知晓物种的存在与否。可这把 “钥匙” 也有它的 “小脾气”，在水生环境中，eDNA 的产生、扩散、降解等过程受到诸多因素影响，使得 eDNA 监测的可靠性大打折扣。比如，不同生物释放 eDNA 的速度不同，环境中的温度、酸碱度等也会改变 eDNA 的命运，这些不确定性让研究人员头疼不已。为了攻克这些难题，让 eDNA 监测更好地服务于生物保护，来自南京蔬菜科学研究所的研究人员展开了一场探索之旅。
研究人员把目光聚焦在美国牛蛙（Lithobates catesbeianus）和红耳龟（Trachemys scripta elegans）这两种世界公认的入侵物种上。它们在中国大量繁殖，严重威胁本土生物的生存空间，准确监测它们的分布至关重要。研究人员在南京的一个半自然池塘里，精心设计了一系列实验。他们先确定池塘里原本没有这两种生物，然后建立起可控的 eDNA 来源，再利用液滴数字 PCR 技术，精确测定不同水层和沉积物样本中的 eDNA 浓度。
研究人员运用的主要关键技术方法包括：首先是建立可控的 eDNA 来源，以确保实验的准确性和可对比性；其次是采用液滴数字 PCR 技术（Droplet Digital PCR），这种技术能够精准地对 eDNA 进行定量分析，让研究人员获得可靠的数据。
时空分布模式研究
研究人员对 eDNA 在水平和垂直空间的分布模式进行分析。结果发现，在水平方向上，牛蛙和红耳龟的 eDNA 检测率和浓度，都随着与生物源距离的增加而显著下降。牛蛙 eDNA 检测率和浓度随距离的衰减常数分别为 0.029 和 0.812，红耳龟则为 0.21 和 1.065 。这表明 eDNA 在水平方向上呈现出明显的聚集特征，越靠近生物源，eDNA 浓度越高。在垂直方向上，eDNA 浓度随时间呈现出向上增加的趋势，说明在水体中，eDNA 存在着垂直分层现象。
eDNA 浓度和持久性差异
研究还发现，不同物种和底物类型对 eDNA 浓度和持久性有显著影响。牛蛙的 eDNA 可检测性明显更高，这可能与牛蛙释放 eDNA 的方式和数量有关。而沉积物中的 eDNA 平均浓度比水中高出 1.4×104 倍，并且在沉积物中，eDNA 的持续时间大约比在水中长一周。这说明沉积物就像一个 “eDNA 储存库”，能够更好地保存 eDNA。
综合来看，此次研究意义重大。它首次详细揭示了池塘生态系统中两栖类和龟类 eDNA 的时空分布规律，为优化 eDNA 监测方法提供了关键依据。比如在监测两栖类和龟类物种时，可以根据这些规律，更科学地选择采样地点和时间，提高监测的准确性，减少误判。同时，对于防控牛蛙和红耳龟等入侵物种也具有重要指导意义，帮助相关部门及时发现入侵物种的踪迹，采取有效措施保护本土生态环境。这一研究成果发表在《Environmental Research》上，为全球生物多样性监测和保护领域提供了宝贵的参考，推动了该领域的进一步发展。
