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【生物多樣性案例】 “環(huán)境DNA高時空分辨”監(jiān)測外來入侵物種編輯：李安娜 響應(yīng)國家需求： 外來物種入侵防控事關(guān)國家糧食安全、生物安全和生態(tài)安全。2022年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、自然資源部、生態(tài)環(huán)境部和海關(guān)總署聯(lián)合發(fā)布了《外來入侵物種管理辦法》（以下簡稱《辦法》）�！掇k法》規(guī)定政府部門將：1）制定外來入侵物種名錄，建立外來入侵物種數(shù)據(jù)庫，實(shí)行動態(tài)調(diào)整和分類管理；2）制修訂外來入侵物種風(fēng)險(xiǎn)評估、監(jiān)測預(yù)警、防控治理等技術(shù)規(guī)范。在監(jiān)測與預(yù)警方面，《辦法》強(qiáng)調(diào)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部會同有關(guān)部門建立外來入侵物種普查制度，每十年開展一次全國普查，掌握我國外來入侵物種的種類數(shù)量、分布范圍、危害程度等情況，并將普查成果納入國土空間基礎(chǔ)信息平臺和自然資源“一張圖”。
圖1 《外來入侵物種管理辦法》2022年5月31日公布 生態(tài)危害現(xiàn)狀： 外來物種的入侵不僅會嚴(yán)重?cái)D占土著生物的生存空間和資源，降低本土生物多樣性，還會改變生態(tài)系統(tǒng)功能，進(jìn)而影響農(nóng)業(yè)和漁業(yè)生產(chǎn)、阻礙資源可持續(xù)利用、破壞生態(tài)穩(wěn)定性，甚至還可能攜帶和傳播疾病，威脅人類健康。2022年5月，江蘇省生態(tài)環(huán)境廳、省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳在江蘇省縣域生物多樣性本底調(diào)查的基礎(chǔ)上，共同編制《江蘇省外來入侵物種名錄（第一批）》，包含外來入侵物種32種，I級重點(diǎn)管控物種8種，II級一般管控物種24種。通過8個踏查點(diǎn)的觀測，2022年的江蘇外來入侵物種普查調(diào)查了齊氏羅非魚、豹紋翼甲鯰、鱷雀鱔、食蚊魚、福壽螺、巴西紅耳龜、牛蛙等10種水生外來物種（圖2）。部分外來物種正呈現(xiàn)出傳入數(shù)量增多、傳入頻率加快、經(jīng)濟(jì)損失加重等不良趨勢，如何加強(qiáng)外來入侵生物的控制和防治是現(xiàn)階段急需解決的重要問題（圖3）。
圖2 2022年江蘇外來入侵物種普查中的部分水生外來物種 （a：食蚊魚；b：福壽螺；c：巴西紅耳龜；d：齊氏羅非魚；e：牛蛙）
圖3 外來物種入侵的生態(tài)負(fù)效益
創(chuàng)新性解決方案： 目前，由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門牽頭的第一次全國性外來物種普查工作正在有序開展，如何能準(zhǔn)確、快速地監(jiān)測外來物種成為迫切需求。揚(yáng)子江生態(tài)文明創(chuàng)新中心的生態(tài)健康技術(shù)團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)多種技術(shù)手段，突破外來物種篩查與監(jiān)測“入侵早期數(shù)量少，監(jiān)測難”和“外來物種擴(kuò)散快，待監(jiān)測范圍大”的難點(diǎn)，遵循“入侵早期的及時發(fā)現(xiàn)并清理，減少生態(tài)危害的可能性”的核心原則，憑借高靈敏度、低成本大規(guī)模篩查和“采測分離”方法標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)對入侵物種的高分辨監(jiān)測，具體包括環(huán)境DNA技術(shù)、公民科學(xué)和在線監(jiān)測裝備(圖4）。
圖4 環(huán)境DNA外來物種監(jiān)測方法及對應(yīng)優(yōu)勢
1） 環(huán)境DNA技術(shù)監(jiān)測入侵物種 面對魚類物種監(jiān)測困難的問題，揚(yáng)子江生態(tài)文明創(chuàng)新中心生態(tài)健康平臺研發(fā)了基于宏條形碼和定量PCR（qPCR）方法的環(huán)境DNA入侵物種監(jiān)測技術(shù)，用于局部地區(qū)外來物種（如：食蚊魚、羅非魚、河川沙塘鱧等）入侵風(fēng)險(xiǎn)篩查（圖5），不僅可以極大地降低污染概率，而且能夠通過對熒光信號的定量監(jiān)測實(shí)現(xiàn)水生入侵物種的快速檢測。
圖5 環(huán)境DNA監(jiān)測入侵物種的技術(shù)流程
2） 環(huán)境DNA公民科學(xué)調(diào)查 頻繁的人類活動是引入外來物種的重要途徑之一。針對外來物種入侵早期數(shù)量少、隱蔽性高等特點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了環(huán)境DNA公民科學(xué)采樣工具包，利用全民參與的方式開展“由點(diǎn)及面”的生物調(diào)查（圖6）。2022年，南京大學(xué)團(tuán)隊(duì)通過環(huán)境DNA公民科學(xué)活動在南京市主要濕地公園成功監(jiān)測到福壽螺、食蚊魚、巴西龜、小龍蝦等常見外來物種，并發(fā)現(xiàn)食蚊魚可能會降低本土魚類的物種多樣性，亟需加強(qiáng)關(guān)注甚至采取適當(dāng)措施對此類入侵物種進(jìn)行防治。環(huán)境DNA公民科學(xué)的實(shí)踐思路與《辦法》中提及的“公眾參與”原則不謀而合，此類活動的開展也將會實(shí)現(xiàn)更高的科普價值、科研價值和社會影響力。
圖6 環(huán)境DNA公民科學(xué)活動流程
3） 在線環(huán)境DNA監(jiān)測裝備 港口同樣是外來生物入侵的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，團(tuán)隊(duì)與海關(guān)相關(guān)部門開展合作，利用在線環(huán)境DNA監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測港口的浮游動植物，開發(fā)船舶壓艙水外來物種環(huán)境DNA監(jiān)測設(shè)備。在與江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心、江蘇省南京環(huán)境監(jiān)測中心的合作試點(diǎn)項(xiàng)目中，環(huán)境DNA在線連續(xù)監(jiān)測設(shè)備的使用為入侵物種和珍稀瀕危物種的有效監(jiān)測提供了可能，形成了一種更為便捷、高效、精準(zhǔn)的自動化監(jiān)測模式（圖7），在減少人力成本、提高監(jiān)測效率的同時，突破時間跨度和空間范圍的限制，便于摸清水生生物多樣性的時空演替規(guī)律。
圖7 環(huán)境DNA在線自動采集儀及長江斷面試點(diǎn)位置 新型環(huán)境 DNA生物監(jiān)測技術(shù)及方案的發(fā)展，為解決瀕危物種的保護(hù)、漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展、長江水生態(tài)考核等問題提供了有力的監(jiān)測工具。環(huán)境DNA技術(shù)在湖泊、濕地、港口等水域生物多樣性監(jiān)測中的廣泛應(yīng)用，有助于構(gòu)建和完善入侵物種的預(yù)警系統(tǒng)，為水生生態(tài)保護(hù)與修復(fù)提供可靠的技術(shù)支撐，也為管理決策提供重要依據(jù)。
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