亚热带水库鱼类群落组成与时空格局：环境DNA宏条形码与刺网捕捞法的比较

《Aquatic Sciences》：Spatiotemporal patterns of fish community composition and structure in a subtropical reservoir: comparison of eDNA metabarcoding and gillnetting

　　

摘要

鱼类群落的有效监测对水生生态系统的生态管理至关重要。然而，在复杂的人工淡水栖息地中，新兴的非侵入性工具与传统方法的比较效果仍未得到充分探索。为评估非侵入性监测工具的适用性，我们比较了环境DNA（eDNA）宏条形码技术与渔网捕捞法在中国南方亚热带西坑水库中评估鱼类群落的效果。共鉴定出38个鱼类物种，涵盖7目10科，其中eDNA宏条形码技术检测到的物种数（34种 vs 22种）、属数（31属 vs 21属）和科数（10科 vs 9科）均多于渔网捕捞法。基于操作分类单元（OTU）丰度的鱼类群落结构季节差异（主成分分析，R = 0.526）强于基于个体数量（R = 0.276）和鲜重（R = 0.149）的差异。非度量多维标度（NMDS）排序结合置换多元方差分析（PERMANOVA）证实，在所有数据集中，沿岸带与敞水带之间的鱼类群落结构存在显著的空间分异（P < 0.001；OTU丰度：F = 24.620；个体数量：F = 12.216；鲜重：F = 10.256），其中eDNA宏条形码技术提供了更清晰的栖息地区分能力。eDNA宏条形码技术不仅能够识别影响鱼类物种组成的关键环境因子（如水温、溶解氧、叶绿素a、总氮、氨氮和生化需氧量），而且基于OTU丰度的方差解释度（46.60%）高于基于渔网捕捞法获得的个体数量（35.96%）和鲜重（34.67%）的方差解释度。线性判别分析分别基于OTU丰度、个体数量和鲜重筛选出15种、5种和5种指示物种。额外的10种基于OTU的指示物种（如Misgurnus anguillicaudatus、Paramisgurnus dabryanus和Sarotherodon galilaeus）能够有效区分沿岸带的鱼类群落。我们的结果表明，eDNA宏条形码技术提高了物种检测能力，以更高的环境敏感度解析了群落的时间与空间分布特征，并通过识别特定指示物种有效表征了复杂的沿岸微栖息地。未来，将eDNA宏条形码技术与渔网捕捞法相结合，将在水生生物多样性现场监测中发挥关键作用。

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鱼类群落的有效监测对水生生态系统的生态管理至关重要。然而，在复杂的人工淡水栖息地中，新兴的非侵入性工具与传统方法的比较效果仍未得到充分探索。为评估非侵入性监测工具的适用性，我们比较了环境DNA（eDNA）宏条形码技术与渔网捕捞法在中国南方亚热带西坑水库中评估鱼类群落的效果。共鉴定出38个鱼类物种，涵盖7目10科，其中eDNA宏条形码技术检测到的物种数（34种 vs 22种）、属数（31属 vs 21属）和科数（10科 vs 9科）均多于渔网捕捞法。基于操作分类单元（OTU）丰度的鱼类群落结构季节差异（主成分分析，R = 0.526）强于基于个体数量（R = 0.276）和鲜重（R = 0.149）的差异。非度量多维标度（NMDS）排序结合置换多元方差分析（PERMANOVA）证实，在所有数据集中，沿岸带与敞水带之间的鱼类群落结构存在显著的空间分异（P < 0.001；OTU丰度：F = 24.620；个体数量：F = 12.216；鲜重：F = 10.256），其中eDNA宏条形码技术提供了更清晰的栖息地区分能力。eDNA宏条形码技术不仅能够识别影响鱼类物种组成的关键环境因子（如水温、溶解氧、叶绿素a、总氮、氨氮和生化需氧量），而且基于OTU丰度的方差解释度（46.60%）高于基于渔网捕捞法获得的个体数量（35.96%）和鲜重（34.67%）的方差解释度。线性判别分析分别基于OTU丰度、个体数量和鲜重筛选出15种、5种和5种指示物种。额外的10种基于OTU的指示物种（如Misgurnus anguillicaudatus、Paramisgurnus dabryanus和Sarotherodon galilaeus）能够有效区分沿岸带的鱼类群落。我们的结果表明，eDNA宏条形码技术提高了物种检测能力，以更高的环境敏感度解析了群落的时间与空间分布特征，并通过识别特定指示物种有效表征了复杂的沿岸微栖息地。未来，将eDNA宏条形码技术与渔网捕捞法相结合，将在水生生物多样性现场监测中发挥关键作用。

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