环境DNA在精细时间尺度上揭示两种太平洋鲑鱼淡水栖息地利用差异

《Environmental DNA》：Environmental DNA Reflects Differences in Freshwater Habitat Use Between Two Pacific Salmonids at Fine Temporal Scales

本研究通过为期12个月的环境DNA（eDNA）监测，系统揭示了加拿大两条河流中奇努克鲑（Oncorhynchus tshawytscha）和银鲑（O. kisutch）在不同生活史阶段（产卵、孵化、幼鱼出现、育幼、降海）的eDNA浓度动态变化。研究发现经流量校正的eDNA浓度与物种洄游模式高度吻合：产卵期出现峰值，孵化期浓度骤降，春季幼鱼出现时出现小高峰。特别值得注意的是，一次奇努克鲑人工放流事件仅在放流当日被eDNA检测到，凸显其高时间分辨率。该研究证实eDNA可作为鲑鱼全生命周期监测的有效工具，为渔业管理提供新方法。

　　

环境DNA反映精细时间尺度下两种太平洋鲑鱼淡水栖息地利用差异

摘要

环境DNA（eDNA）技术作为一种新兴的水生生物监测工具，以其非侵入性和高效性在淡水渔业中展现出巨大潜力。本研究通过12个月的连续监测，首次在自然河流系统中完整揭示了奇努克鲑和银鲑不同生活史阶段的eDNA动态规律。研究发现经流量校正的eDNA浓度与鲑鱼洄游模式高度吻合，产卵期出现显著峰值，孵化期浓度骤降，春季幼鱼出现时呈现小高峰。特别值得注意的是，研究成功捕捉到人工放流事件引发的瞬时eDNA信号，证实了该技术的高时间分辨率。这些发现为eDNA技术应用于鲑鱼全生命周期监测提供了关键科学依据。

1 引言

鲑鱼作为具有重要生态和经济价值的物种，其生活史阶段特异性栖息地需求给传统监测带来挑战。虽然eDNA技术已广泛应用于水生物种检测，但其在鲑鱼不同生活史阶段的适用性尚未系统评估。本研究选取加拿大不列颠哥伦比亚省的奇努克鲑和银鲑为研究对象，这两种物种虽共享产卵河流，但具有不同的洄游时序和淡水栖息时间。通过对比两种鲑鱼的eDNA浓度月度变化，研究旨在评估eDNA技术在识别鲑鱼关键生活史事件方面的潜力。

2 方法

研究在切哈利斯河和斯莱斯溪设立固定采样点，每月连续3天采集水样。使用背包式eDNA采样器过滤水样，通过定量PCR（qPCR）技术检测物种特异性eDNA浓度。同时记录流量、浊度和水温等环境参数，并对eDNA浓度进行流量校正。采用方差分析（ANOVA）评估产卵期eDNA浓度的日间变异，通过线性模型分析环境因素对eDNA的影响。

3 结果

3.1 检测灵敏度

qPCR检测显示两种鲑鱼eDNA assays具有高灵敏度（检测限1.58-2.70 copies/反应）和线性度（R²≥0.998）。

3.2 季节性规律

奇努克鲑eDNA在9-10月达到峰值，银鲑在11月出现最高值，与各自产卵期完全对应。冬季孵化期eDNA浓度显著降低，奇努克鲑在1-2月甚至未检出。春季幼鱼出现时，两种物种eDNA均出现小高峰，5-6月降海期浓度下降。

3.3 时间特异性

在奇努克鲑人工放流当日，eDNA浓度出现异常峰值（7144.2 copies/μL），次日即恢复至基础水平，证明eDNA信号具有高度时间特异性。

3.4 环境因素

浊度与eDNA浓度呈弱正相关，但该关系由异常值驱动。流量和水温未显示显著影响。

4 讨论

本研究首次在自然环境中系统验证了eDNA浓度与鲑鱼全生命周期事件的对应关系。产卵期的高eDNA信号可能源于成鱼生物量增加、配子释放及尸体分解等多重因素。研究发现eDNA技术不仅能准确识别产卵时间，还能捕捉幼鱼出现和降海等关键事件，这对渔业管理具有重要意义。特别是对于偏远水域的监测，eDNA技术可替代传统人工调查，大幅提升监测效率。未来研究需进一步优化采样策略，特别是在生活史转换期增加采样频率，以充分发挥eDNA技术在渔业管理中的应用潜力。