近日，中國水產科學研究院南海水產研究所院級南海漁業資源調查與評估創新團隊和所級南海珍稀瀕危動物保護創新團隊在eDNA技術解析多維度魚類群落多樣性研究方面取得突破，評估了eDNA技術揭示多維度魚類多樣性的可行性，強調了eDNA技術克服傳統方法在評估系統發育多樣性方面局限性的價值。相關研究成果以“Advancing fish diversity monitor in degraded marine ecosystem with environmental DNA approach: Unveiling hidden riches”為題發表在國際生態學領域期刊《Ecological Indicators》（聯合培養研究生蔣佩文為第一作者，李敏和陳作志為通訊作者）。

從多個維度理解魚類多樣性對于深入了解魚類群落、維護多樣性水平具有重要意義。傳統的物種多樣性評估主要關注分類多樣性（taxonomic diversity，TD），即物種豐富度，往往忽視了物種間固有的生態差異。為了解決這些局限性，功能多樣性（functional diversity，FD）和系統發育多樣性（phylogenetic diversity，PD）等指標被引入，以更全面了解群落的生態功能和適應環境變化的潛力。然而系統發育多樣性評估需要采集群落中每個物種的遺傳信息，這對傳統的采樣方法構成了重大挑戰，開發簡單易用的多維度魚類多樣性研究方案顯得尤為重要。

南海所創新團隊構建了基于環境DNA（eDNA）技術的魚類多樣性多維評價方法，并結合拖網手段解析了南海北部陸架海域魚類群落結構時空變化特征以及與環境因子的關系。創新團隊選擇南海北部200米水深以淺的海域作為研究區域，分別于夏季和冬季采集多個站點的水樣（圖1），并同步進行了底拖網采樣和環境數據采集。通過eDNA宏條碼技術解析了魚類物種組成，從α多樣性和β多樣性層面評估了TD、FD和TD。

圖1 南海北部魚類群落空間差異及與地理距離之間的相關性

通過eDNA方法分別在夏季和冬季檢測到338種和308種魚類。eDNA鑒定的物種分別占夏季、冬季和總體底拖網檢測到的物種的52.2%、57.1%和54.9%（圖2）。群落結構差異與地理距離有較強的相關性，北部灣與東部大陸架區的魚類群落呈現出顯著差異（圖1）。

圖2 eDNA和拖網檢獲的魚類種類對比

在α多樣性方面，南海北部夏季的魚類分類多樣性（species，225 vs.102）、功能多樣性（FRic，0.51 vs.0.19）以及系統發育多樣性（PD，26.27 vs. 15.81）均高于冬季（圖3）。在β多樣性方面，物種替換（Replacement）對總體β多樣性的貢獻大于豐富度差異（Richness difference）的貢獻（圖4），說明季節間群落結構的差異主要由物種替換驅動。結果表明南海北部魚類在夏季更為豐富和活躍，而在冬季表現出更顯著的空間分布差異，如遷移到緯度較低、溫度較高的地區過冬。此外，利用水環境和地理環境因素解釋了南海北部魚類α和β多樣性的變化：夏季魚類群落結構更多地受到水環境因素的影響，而冬季則更多地受到地理因素的影響（圖5）。

圖3 基于eDNA宏條碼的南海北部魚類α多樣性（TDα、FDα和PDα）季節差異

圖4 基于eDNA宏條碼的南海北部魚類β多樣性（TDβ、FDβ和PDβ）

圖5 水環境因子的季節差異與魚類多樣性指標的相關性

該研究得到國家重點研發計劃、中國水產科學研究院中央級公益性科研院所基本科研業務費等項目資助。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X24003509