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從1 到 13：環(huán)境DNA公民科學(xué)探索城市生物多樣性研究新熱潮 一彎溪流，一潭清泉，水作為人們?nèi)粘O易接觸的介質(zhì)，打開了公眾探索生物多樣性的未知之門。發(fā)現(xiàn)珍稀瀕危物種、指示物種、外來物種，繪制流域物種分布熱點地圖，建構(gòu)生物多樣性數(shù)據(jù)庫……這些事情其實離我們并不遙遠。如今，環(huán)境DNA技術(shù)的便捷性和可操作性，為公民參與生物多樣性保護創(chuàng)造了新途徑，也將生物監(jiān)測帶入“尋常百姓家”。 “從0到1”: 南京城市生物多樣性 · 就在身邊 2019年5月10日，由南京大學(xué)、揚子江生態(tài)文明中心生態(tài)健康平臺共同發(fā)起的「環(huán)境DNA千河計劃」作為中國第一個環(huán)境DNA公民科學(xué)項目在南京黃龍峴啟動，40余名中小學(xué)生參與活動，通過自主開發(fā)的“環(huán)境DNA采樣包”將環(huán)境DNA技術(shù)與公民活動完美結(jié)合，實現(xiàn)了生物多樣性及河流生態(tài)健康的監(jiān)測與評估。2022年5月22日，南京“環(huán)境DNA公民科學(xué)活動”在南京下關(guān)濱江火車主題公園順利開展，再次將環(huán)境DNA生物檢測技術(shù)帶到普通老百姓身邊（圖1）。 圖1環(huán)境DNA公民科學(xué)活動現(xiàn)場教學(xué) 公民通過“環(huán)境DNA采樣包”能夠便捷、簡單、高效地收集到所需樣品（圖2），區(qū)別于勞動密集型和具有破壞性的捕捉過程以及形態(tài)學(xué)的分析，轉(zhuǎn)向分析那些以皮膚、尿液、糞便和黏液等形式存在于水環(huán)境中的生物DNA（圖3），從而獲知周圍環(huán)境中的各類生物組成。 圖2 環(huán)境DNA公民科學(xué)生物多樣性監(jiān)測過程 圖3 環(huán)境DNA公民科學(xué)活動采樣操作 公民科學(xué)家與專業(yè)的科研人員在城市濕地中發(fā)現(xiàn)了900多個物種，包括細菌、真菌、藻類、浮游動物、昆蟲、軟體動物、魚類、兩棲動物、爬行動物和鳥類等(圖4 ab)。這些物種中，超過90%都是肉眼看不見的生物，在環(huán)境DNA技術(shù)的加持下，公民科學(xué)開始涉足水下生物，并將探測范圍擴大到亞微觀水平的生物（即體長<1毫米或隱藏在水和沉積物中的生物）。
圖4 南京的14個主要城市濕地的物種組成 （a）基于環(huán)境DNA檢測到的生物分類群 （b）基于環(huán)境DNA檢測到的DNA序列比例 （c）四種非本地魚種對本地城市濕地魚類的影響 除了探索和發(fā)現(xiàn)生物多樣性，環(huán)境DNA公民科學(xué)還能幫助科學(xué)家解決具體的生態(tài)環(huán)境問題。例如，此次環(huán)境DNA公民科學(xué)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)了57個本土魚類物種和5個非本土脊椎動物，其中一些外來物種顯著降低了本地生物多樣性(圖4 c)。不少志愿者通過此次親身經(jīng)歷了解到外來入侵物種對生物多樣性的威脅，進而強化了環(huán)境保護理念和預(yù)警意識。因此，環(huán)境DNA公民科學(xué)不僅改變了公眾對生物多樣性的認知，也為科學(xué)家和政府解決實際問題提供了全新切入口。
2023年6月5日，由江蘇省生態(tài)環(huán)境廳指導(dǎo)實施，江蘇省環(huán)境保護化學(xué)品安全與健康風(fēng)險研究重點實驗室、揚子江生態(tài)文明創(chuàng)新中心生態(tài)健康平臺聯(lián)合組織了“6.5環(huán)境日 環(huán)境DNA公民科學(xué)活動”，江蘇省內(nèi)十余家生態(tài)環(huán)境科普基地參與其中。從2019到2023年，從南京市的區(qū)域性調(diào)查到全省13個地級市共同參與，環(huán)境DNA公民科學(xué)實現(xiàn)了“從1到13的裂變”。 本次活動收集到的樣本將寄送至揚子江生態(tài)文明創(chuàng)新中心生態(tài)健康平臺，在專業(yè)的“環(huán)境DNA生物監(jiān)測實驗室”完成檢測分析，獲得浮游動物、浮游植物、魚類、兩棲類、鳥類等生物的物種信息。收到樣本后，測試預(yù)計在10個工作日內(nèi)完成。約30個工作日后，志愿者可在“環(huán)境DNA公民科學(xué)”小程序中查詢樣品檢測結(jié)果（圖5） 。最終，科研團隊還將形成江蘇省重點流域物種分布地圖，并由江蘇省環(huán)境保護化學(xué)品安全與健康風(fēng)險研究重點實驗室報送至江蘇省生態(tài)環(huán)境廳。 圖5 環(huán)境DNA公民科學(xué)活動參與流程 “6.5環(huán)境日 環(huán)境DNA公民科學(xué)活動”的舉辦，為水生生物多樣性監(jiān)測開創(chuàng)了新的公眾參與方式。相信未來，隨著環(huán)境DNA公民科學(xué)的教材、課程、科普資訊的不斷推出，在搭建公民與科學(xué)之間橋梁的同時，我們也能為實現(xiàn)“有河有水、有魚有草、人水和諧”的美景貢獻一份力量。 參考文獻： 1. Zhang H, Yang J, Zhang L, Gu X, Zhang X. Citizen science meets eDNA: A new boom in research exploring urban wetland biodiversity. Environ Sci Ecotechnol. 2023 Apr 5;16:100275. doi: 10.1016/j.ese.2023.100275. PMID: 37213810; PMCID: PMC10196805. 2. 荔枝網(wǎng).守護地球上的它 江蘇各地舉辦生物多樣性日主題宣傳活動. https://news.jstv.com/a/20220522/866df2aff13d415fb83d85a6c8ce303c.shtml 3. 南京日報社數(shù)字報刊.等你領(lǐng)取采樣包 助力研究環(huán)境DNA. http://njrb.njdaily.cn/html/2022-05/23/content_54_50413.htm?div=1. 4. 現(xiàn)代快報網(wǎng).我們身邊的江河湖泊有哪些野生動植物？一起來驗個“DNA”. https://www.xdkb.net/p1/nj/20220523/290055.html. |
