《Ecology and Evolution》：Beyond Exponential Decay: How Biphasic and Delayed Decay Dynamics Shape Marine eDNA Dispersal
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本文通过文献综述、实验研究和拉格朗日粒子追踪模型，系统揭示了海洋环境DNA（eDNA）衰减超过半数案例呈现双相或延迟模式，挑战了传统单一指数衰减模型的局限性。研究首次量化了不同衰减动态对e-DNA扩散的影响，指出在复杂水动力环境下，精确识别衰减类型对提高eDNA监测准确性具有关键意义。
引言：重新审视海洋环境DNA的衰减过程
环境DNA（eDNA）技术作为非侵入性环境监测工具，已广泛应用于水生生态研究。然而，准确解读eDNA监测数据的关键在于理解其从生物体释放后的浓度变化规律。尽管越来越多证据表明eDNA存在多种衰减模式（如双相衰减和延迟衰减），多数研究仍默认采用单相指数衰减模型。在海洋环境中，水流的时空多变特性使eDNA衰减过程的观测更具挑战性。
材料与方法：多管齐下的研究策略
本研究采用三管齐下的方法：首先对eDNA衰减实验文献进行系统评估，筛选出40项包含早期采样点（<12小时）的研究；其次开展海鲈鱼（Dicentrarchus labrax）eDNA在不同温度（13°C、20°C、27°C）下的衰减实验；最后基于比斯开湾两个对比站位（强动力站点与安静站点）的高分辨率水动力数据，建立拉格朗日粒子追踪模型，量化不同衰减模式对eDNA扩散的影响。
实验采用非线性混合效应模型拟合两种衰减模型：单相指数衰减模型（Ct= C0e-kt）和二阶衰减模型（Ct= C01e-k1t+ C02e-k2t）。拉格朗日模拟设置了四种衰减情景：延迟衰减、双相衰减、指数衰减和无衰减，通过计算粒子存活数、质心位移、扩散范围等指标评估 dispersal 差异。
结果：非指数衰减模式占主导地位
文献综述显示，仅36%的研究符合单相指数衰减，而64%呈现双相（38%）或延迟（62%）衰减模式。实验研究中，13°C和20°C条件下均观察到明显的延迟衰减特征，eDNA拷贝数在最初6小时内显著上升，二阶模型拟合优度（AIC=695）优于指数模型（AIC=709）。拉格朗日模拟表明，衰减模式可解释动态站点17%和安静站点25%的粒子密度变异。延迟衰减情景下，6小时后粒子密度可达指数衰减的5倍，而双相衰减早期密度降至指数衰减的一半，19小时后因慢衰减阶段反超。
讨论：衰减模式对eDNA监测的深远影响
本研究首次系统量化了非指数衰减动态对海洋eDNA扩散的影响。结果表明，在强水动力环境（如潮汐显著区域），水力主导eDNA扩散，衰减模式影响相对较弱；而在稳定水域，衰减过程成为决定检测概率的关键因素。延迟衰减通过早期粒子"增殖"机制显著延长检测窗口，而双相衰减的快速初始阶段可能导致早期低估检测概率。
温度依赖的衰减模式转变（如27°C时延迟特征消失）提示环境因素对衰减动态的重要调控作用。eDNA在颗粒吸附、细胞裂解释放等过程中的复杂行为，是产生非指数衰减的根本原因。未来研究需加强对eDNA细胞内（iDNA）和细胞外（exDNA）组分的区分，并在释放后0-12小时进行高频采样，以精确解析早期衰减动力学。
结论：迈向精准的eDNA监测时代
本研究证实，忽视双相或延迟衰减过程可能导致eDNA源强估计偏差和生物多样性误判。特别是在弱水流环境，精确识别衰减类型对提高监测准确性至关重要。未来应加强自然条件下衰减过程的原位验证，推动eDNA技术从定性检测向定量解析的跨越发展。
