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从1 到 13：环境DNA公民科学探索城市生物多样性研究新热潮 一弯溪流，一潭清泉，水作为人们日常极易接触的介质，打开了公众探索生物多样性的未知之门。发现珍稀濒危物种、指示物种、外来物种，绘制流域物种分布热点地图，建构生物多样性数据库……这些事情其实离我们并不遥远。如今，环境DNA技术的便捷性和可操作性，为公民参与生物多样性保护创造了新途径，也将生物监测带入“寻常百姓家”。 “从0到1”: 南京城市生物多样性 · 就在身边 2019年5月10日，由南京大学、扬子江生态文明中心生态健康平台共同发起的「环境DNA千河计划」作为中国第一个环境DNA公民科学项目在南京黄龙岘启动，40余名中小学生参与活动，通过自主开发的“环境DNA采样包”将环境DNA技术与公民活动完美结合，实现了生物多样性及河流生态健康的监测与评估。2022年5月22日，南京“环境DNA公民科学活动”在南京下关滨江火车主题公园顺利开展，再次将环境DNA生物检测技术带到普通老百姓身边（图1）。 图1环境DNA公民科学活动现场教学 公民通过“环境DNA采样包”能够便捷、简单、高效地收集到所需样品（图2），区别于劳动密集型和具有破坏性的捕捉过程以及形态学的分析，转向分析那些以皮肤、尿液、粪便和黏液等形式存在于水环境中的生物DNA（图3），从而获知周围环境中的各类生物组成。 图2 环境DNA公民科学生物多样性监测过程 图3 环境DNA公民科学活动采样操作 公民科学家与专业的科研人员在城市湿地中发现了900多个物种，包括细菌、真菌、藻类、浮游动物、昆虫、软体动物、鱼类、两栖动物、爬行动物和鸟类等(图4 ab)。这些物种中，超过90%都是肉眼看不见的生物，在环境DNA技术的加持下，公民科学开始涉足水下生物，并将探测范围扩大到亚微观水平的生物（即体长<1毫米或隐藏在水和沉积物中的生物）。
图4 南京的14个主要城市湿地的物种组成 （a）基于环境DNA检测到的生物分类群 （b）基于环境DNA检测到的DNA序列比例 （c）四种非本地鱼种对本地城市湿地鱼类的影响 除了探索和发现生物多样性，环境DNA公民科学还能帮助科学家解决具体的生态环境问题。例如，此次环境DNA公民科学的调查发现了57个本土鱼类物种和5个非本土脊椎动物，其中一些外来物种显著降低了本地生物多样性(图4 c)。不少志愿者通过此次亲身经历了解到外来入侵物种对生物多样性的威胁，进而强化了环境保护理念和预警意识。因此，环境DNA公民科学不仅改变了公众对生物多样性的认知，也为科学家和政府解决实际问题提供了全新切入口。
2023年6月5日，由江苏省生态环境厅指导实施，江苏省环境保护化学品安全与健康风险研究重点实验室、扬子江生态文明创新中心生态健康平台联合组织了“6.5环境日 环境DNA公民科学活动”，江苏省内十余家生态环境科普基地参与其中。从2019到2023年，从南京市的区域性调查到全省13个地级市共同参与，环境DNA公民科学实现了“从1到13的裂变”。 本次活动收集到的样本将寄送至扬子江生态文明创新中心生态健康平台，在专业的“环境DNA生物监测实验室”完成检测分析，获得浮游动物、浮游植物、鱼类、两栖类、鸟类等生物的物种信息。收到样本后，测试预计在10个工作日内完成。约30个工作日后，志愿者可在“环境DNA公民科学”小程序中查询样品检测结果（图5） 。最终，科研团队还将形成江苏省重点流域物种分布地图，并由江苏省环境保护化学品安全与健康风险研究重点实验室报送至江苏省生态环境厅。 图5 环境DNA公民科学活动参与流程 “6.5环境日 环境DNA公民科学活动”的举办，为水生生物多样性监测开创了新的公众参与方式。相信未来，随着环境DNA公民科学的教材、课程、科普资讯的不断推出，在搭建公民与科学之间桥梁的同时，我们也能为实现“有河有水、有鱼有草、人水和谐”的美景贡献一份力量。 参考文献： 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. 荔枝网.守护地球上的它 江苏各地举办生物多样性日主题宣传活动. https://news.jstv.com/a/20220522/866df2aff13d415fb83d85a6c8ce303c.shtml 3. 南京日报社数字报刊.等你领取采样包 助力研究环境DNA. http://njrb.njdaily.cn/html/2022-05/23/content_54_50413.htm?div=1. 4. 现代快报网.我们身边的江河湖泊有哪些野生动植物？一起来验个“DNA”. https://www.xdkb.net/p1/nj/20220523/290055.html. |
