寻找极危物种石氏海龙——新技术eDNA可为世界生物多样性保护提供指导

2023-03-30 10:05:57 来源：科普中国

近日，“海洋与湿地”（OceanWetlands）编辑团队注意到，据国际期刊报道，科学家团队采用环境DNA或eDNA检测法，研究结果展示了在哪里可以找到稀有的濒危物种——海龙（pipefish）。

瓦氏海龙（estuarine pipefish）并不容易找到 - 它在海草（seagrass）中伪装自己。图源：Louw Claassens

(资料图片)

面对全球生物多样性的持续恶化，跟踪世界野生动物种群对于保护工作至关重要。但有些物种比其他物种更难研究。例如，一些水生物种由于极其稀有且分布稀疏而难以被发现。一个特别难以捉摸的例子是瓦氏海龙（英语名estuarine pipefish，学名：Syngnathus watermeyeri）。它是海龙科（Syngnathidae）唯一极度濒危的物种（海龙科包括海马、海龙等）。它分布区域有限，仅存在于非洲大陆，并且仅在南非东开普省的几个地方的河口。

很明显，瓦氏海龙的生存一直处于濒危状态。该物种于1994年被归类为灭绝物种（EX），于 1996年被重新发现。据估计，全球仅存100-250只，但已知的数量不多。最大的挑战是持续追踪统计种群。适用于其他物种的种群调查方法（例如围网统计、计数和标记）对难以捉摸的石氏海龙（S. watermeyeri）来说根本就不那么有效。它们体型太小了：成年体长在10 厘米到15厘米之间，它们是伪装专家，善于在海草中伪装以避免被发现。

新技术可能会解决这个问题。一种是环境DNA或eDNA（检测法）。这是指源自生物体的遗传物质——皮肤细胞、血液、粪便等——可以从水、土壤、冰或空气等环境样本中提取。由于它在水生环境中会在几天或几周内降解，因此eDNA可提供一个区域内生物多样性的最新快照。分析这种材料可以揭示稀有物种的存在，否则这些物种可能会被隐藏起来。我们最近的研究旨在确定eDNA是否是监测石氏海龙的好工具。答案是非常肯定的。它在检测方面比传统的围网法更成功。

研究团队认为，eDNA作为一种补充方法或一种调查物种在特定环境中存在的方法具有重要价值。该研究是关于测试eDNA作为一种监测方法，而不是关于更新对石氏海龙的估计。但这将有助于确定优先保护区域，以及哪些栖息地特征对支持该物种很重要。这些知识代表了为石氏海龙制定长期监测和恢复计划的关键的第一步。既然我们知道它在哪里以及它需要什么栖息地，我们就可以确定重新引入该物种的可能地点，然后使用eDNA来监测这些计划的成功与否。

寻找石氏海龙

2019年春天，南非一个科学家团队开始寻找尖石氏海龙，并测试使用eDNA作为这种稀有物种的监测工具。团队同时进行了围网调查，以比较两种方法对石氏海龙检测的敏感性。他们对南非东开普省的所有河口进行了采样，这些河口在历史上曾记录过该物种：Kariega、Bushmans、Kasouga 以及东部和西部Kleinemonde河口。在这五个河口共访问了39个地点。在每个地点，收集水样用于eDNA，并进行围网捕获。事实证明，将围网扫过厚厚的海草和海藻床，同时沉入泥泞的河口岸边是一项艰巨的任务，但这种方法是成功的。仅通过这种方法，就在五个地点发现了石氏海龙——四个在Bushmans河口，一个在Kariega河口。

研究人员在其中的一个河口工作，试图用网捕石氏海龙。图源：Nina de Villiers

他们并不知道水样会揭示什么——它们必须经过处理。样本在收集后不久就被过滤，并被带到位于西澳大利亚珀斯的科廷大学的TrEnD实验室，该实验室是专门为像这样环境DNA检测工作而设立的。为这项研究开发的物种特异性分析用于检测我们样本中的石氏海龙。经过广泛的实验室工作和数据分析，这种方法被证明是成功的：他们在Kariega和Bushmans河口的30个地点中的 20个地点成功地使用eDNA检测到了石氏海龙。

一些种群已经消失

eDNA检测法的发现包含了一些关于石氏海龙的坏消息。该研究证实了其他几项研究表明，石氏海龙在Kasouga和Kleinemonde河口已经灭绝。这凸显了保护Kariega和Bushmans河口作为极度濒危石氏海龙避难所的重要性。我们还证实了之前调查中提到的一个细节：在好望角鳗草（Zostera capensis，非洲南部河口特有的一种海草）密集的地方更有可能发现海龙。我们还发现了一种名为海松（Codium）的海藻。

这些发现表明河口脆弱的生态系统——在河流与大海交汇处发现的沿海水体，强调了河口如何为植物和生物提供重要的栖息地。不幸的是，河口承受着巨大的压力，尤其是来自污染的压力。

这项研究现在意味着科学家们对石氏海龙的状况有了更好的了解。这为制定该物种的长期监测计划奠定了基础。它还举例说明了eDNA等新技术将如何成为指导世界生物多样性保护的关键。

参考文献：The Conversation：https://theconversation.com/dna-in-the-water-shows-south-african-scientists-where-to-find-a-rare-pipefish-193229

编译：Daisy

审核：Lucy

编辑：Tommy

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