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本文來源於「海洋與濕地」（OceanWetlands）：
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在中國，保護生物多樣性是一項關乎生態文明建設成效的重要任務。中國擁有豐富的自然資源和多樣的生態系，包括廣袤的森林、遼闊的濕地、壯麗的山脈和曲折的河流。每一種生態系中都蘊藏著豐富的動植物資源，它們不僅為生態平衡提供支持，也為人類的可持續發展做出貢獻。然而，隨著人類活動的加劇、環境汙染的增加以及氣候變遷等因素的影響，中國的生物多樣性正面臨嚴峻挑戰。傳統的生物多樣性監測方法雖然在一定程度上幫助了生態保護，但往往存在成本高、效率低、幹擾大等問題。在這種背景下， 環境DNA（eDNA）技術的套用潛力，為生物多樣性保護帶來了新的希望。
環境DNA是指存在於環境樣本（如水體、土壤、空氣）中的遺傳物質。這些遺傳物質通常來自生物體的細胞碎片、排泄物或皮膚細胞，透過分析這些樣本中的eDNA，可以辨識出生物種類及其分布情況。環境DNA技術的一個主要優點是其非侵入性，這意味著在不直接幹擾生態系的情況下，科學家可以獲取關於生物多樣性的重要資訊。
攝於國家動物博物館。©️綠會融媒·海洋與濕地工作群組
在中國，環境DNA技術的套用前景廣闊，尤其在水域和濕地的生物多樣性保護方面顯得尤為重要。中國擁有豐富的水資源，包括長江、黃河、珠江等主要河流，以及無數湖泊和濕地，這些水域是許多水生生物的棲息地。然而，傳統的水域生物監測方法通常需要進行大量的捕撈和調查工作，這不僅費時費力，還可能對生態環境造成負面影響。相比之下，環境DNA技術提供了一種 更為高效和環保 的解決方案。透過對水樣進行采集並分析其中的eDNA，科學家能夠快速辨識出水域中的各種生物種類，並了解它們的相對豐度。這種方法不僅減少了對水生生物的直接幹擾，還提高了監測的準確性和效率。
©綠會融媒·「海洋與濕地」（OceanWetlands）（圖文無關）
以長江為例，這條中國最長的河流不僅是生態系的重要組成部份，也是一系列瀕危珍稀水生生物的棲息地。傳統的監測方法局限性還是比較大的、而且費錢、費力、費時，還可能無法全面覆蓋長江流域的所有水域；而新的eDNA技術，可以透過采集長江各個流域的水樣，提供有關魚類、兩棲動物及其他水生生物的詳細資訊。這些數據對於評估長江生態系的健康狀況、制定保護措施以及管理水資源都具有重要意義。
濕地，也是中國生物多樣性保護的重點區域。濕地不僅為大量鳥類和水生生物提供棲息地，還在調節水迴圈、凈化水質和減緩洪水等方面發揮著重要作用。然而，濕地面臨著汙染、圍墾和開發等威脅，這使得傳統的濕地生物監測工作變得復雜和困難。eDNA技術可以幫助科學家在不幹擾濕地生態環境的情況下，對 濕地 中的生物進行監測。例如，透過分析濕地水樣中的eDNA，研究人員可以辨識出濕地中的魚類、兩棲動物和昆蟲等生物，從而獲取有關濕地生態系狀態的重要資訊。這種資訊可以幫助制定有效的濕地保護和恢復措施，確保濕地生態系的健康和穩定。
©綠會融媒·「海洋與濕地」（OceanWetlands）
除了水域和濕地，環境DNA技術在 陸地生態系 中的套用中，同樣是具有廣闊的前景。透過對 土壤 樣本中的eDNA進行分析，科學家可以了解陸地上的植物和動物種類及其分布情況。在中國的森林保護專案中，環境DNA技術可以幫助研究人員監 測 森林中的生物多樣性 。例如，在某個保護區內，科學家可以透過分析土壤樣本中的eDNA，辨識出該區域的植物種類、昆蟲種類以及哺乳動物等，從而評估生態系的健康狀態並制定相應的保護措施。此外，環境DNA技術還可以用於監測 入侵物種 的擴散。中國面臨著許多外來入侵物種的威脅，這些物種往往對本土生態系造成嚴重影響。透過對土壤和水樣中的eDNA進行分析，科學家可以早期發現這些入侵物種，並采取相應的管理措施，以防止其對生態環境造成更大的破壞。
幹死的蝸牛、魚骨頭 ©綠會融媒·「海洋與濕地」（OceanWetlands）工作群組
©綠會融媒·「海洋與濕地」（OceanWetlands）工作群組
對於產業、以及一些難以涉足的地方，eDNA也有很大的潛力。就拿 漁業、深海研究 來講，筆者預計，eDNA技術將為漁業和生態系評估帶來一場革命。在那些數據匱乏的地區或針對那些難以常規調查的物種（比如幾千米的深海），eDNA技術更是將發揮無可替代的作用。透過對水體中的DNA片段進行分析，未來可以更便捷、高效地獲取大量生物多樣性數據，從而為漁業資源的可持續利用和生態系的保護提供科學依據。
5600米深海多金屬結核礦，2023年由曼塔號帶回。©️ 綠會融媒·海洋與濕地工作群組
在 生態系恢復 方面，環境DNA技術也提供了寶貴的支持。許多生態系因為人類活動或自然災害而受到破壞，需要進行恢復和重建。eDNA技術可以幫助科學家監測恢復區域的生物多樣性變化，評估恢復措施的效果。例如，在進行植被恢復時，研究人員可以透過分析恢復區域的土壤樣本中的eDNA，了解恢復區域內的植物種類及其豐度，從而確保恢復措施的有效性。此外，eDNA技術還可以用於監測恢復區域中的動物種類，確保動物棲息地的恢復和保護。
上圖：路邊的野菊花——線葉旋覆花（Inula linariifolia Turcz.）上，飛來飛去的是一只黑帶食蚜蠅（Episyrphus balteatus）。©綠會融媒·「海洋與濕地」（OceanWetlands）
另外，eDNA技術在 環境司法 中扮演著越來越重要的角色。2023年地球生物基因組計劃（EBP）主席來華時，曾經與筆者對此有過討論—— eNDA在環境司法中套用前景廣闊 。 它能以高度的靈敏度和準確性檢測到環境中的微量DNA，從而為非法狩獵、野生動物制品走私等案件提供科學證據。 例如，在野生動物制品中檢測到瀕危物種的eDNA，可以證明該制品來源非法。在汙染水體中檢測到多種水生生物的eDNA消失，可以佐證這片水體生態系遭到嚴重破壞。筆者估計，不久的未來，eDNA證據在法庭上的認可度越來越高。筆者希望看到最高法、最高檢在這方面積極運用新技術，推出一些典型的案例來。
目前，許多一些科研機構和保護組織已經開始在多個領域套用環境DNA技術。比如說，在對大熊貓棲息地的保護中，科學家利用eDNA技術對棲息地的生物多樣性進行監測，以確保大熊貓及其棲息地的安全。在對瀕危植物的保護中，eDNA技術同樣發揮了重要作用。
盡管環境DNA技術在生物多樣性保護中展現了巨大的潛力，但在中國的套用中仍面臨一些挑戰。 第一就是eDNA技術的成本和技術門檻較高 ，這可能限制了其在一些偏遠地區的套用；而且， 不同研究機構和地區的eDNA數據可能存在差異，這可能影響數據的共享和比較。 環境DNA技術的套用需要與其他生態監測方法相結合，才好有效的發揮作用。 不過最大的問題還是， eDNA分析往往依賴於高質素的參考數據庫，但許多物種的DNA序列資訊並不完整。
據筆者觀測，在中國目前eDNA分析的標準化程度還不夠高，不同研究機構采用的方法和標準存在差異，這影響了數據的可比性和共享。從數據庫上看，缺乏一個全國性的eDNA數據庫，限制了數據的整合和共享。另外，eDNA技術需要具備分子生物學和生態學背景的人才，這方面也是需要著力的。不過，這些都是可以克服的。
北京中關村大街上的標誌性建築——雙螺旋DNA結構。這象征著生命科學研究和產業在這裏蓬勃開展。Linda攝影 ©️ 綠會融媒·海洋與濕地工作群組
雖然存在這些挑戰，環境DNA技術的前景依然廣闊。筆者對於eDNA技術在中國生物多樣性調查與保護領域的套用前景還是感到無比振奮的。eDNA技術無疑為我們提供了一種全新的、更有效率的生物多樣性監測手段，有望將中國的生物多樣性保護推向一個新的高度。
而且，作為一種新興的生物監測工具，其在生物多樣性研究和保護中的套用，還具有顯著的成本效益。換句話說，就是——eDNA的套用能夠大大降低生物多樣性投融資的難度。我們知道，當前【昆明-蒙特利爾全球生物多樣性框架】（GBF）資金缺口巨大，如果推廣這一技術，不僅能提供精準的生態數據，而且能大振幅降低了生物多樣性監測和評估的投融資需求。
筆者寫本文的一個重要驅動力，是希望看到中國把國家層面的eDNA戰略布局提上議程。
細心的「海洋與濕地」（OceanWetlands）讀者可能註意到，2024年6月份，美國白宮科技政策辦公室釋出了【美國國家水域環境DNA戰略】，明確了標準化、系統化和廣泛共享eDNA數據與方法的必要性，也就是從國家機器的角度來推進這個事情。筆者認為，這是一個非常重要的戰略，對中國制定國家層面的eDNA戰略具有重要的借鑒意義。建議有關部門加快研究、推進相關工作，以跨部門、跨領域的合作，來推動eDNA技術在中國不同環境和生態系中的套用，提升對生物多樣性的監測和保護能力。
參見海濕往期報道：
【美國國家水環境DNA戰略】正式釋出， 10大聯邦機構攜手共促生物多樣性監測
美國eDNA戰略：生物多樣性監測的革命性技術，如何全面改變自然資源管理？
THE END
海
濕
文 | 王芊佳
編輯 | Samantha
排版 | 綠葉
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