本文来源于海潮天下（Marine Biodiversity）
波斯湾的红树林。©摄影：王敏幹（John MK Wong） | 海潮天下（Marine Biodiversity）
海潮天下·导读
在高温、高盐、强人为干扰的阿布扎比城市海域，很多海洋脊椎动物并不容易被传统调查持续捕捉到（尤其是那些体型较小、活动隐蔽或出没时间短的类群）。今天介绍的这个最新研究有意思的地方，在于它把eDNA从“寻找某个物种”的工具，推进到了观察一个近岸生态系统整体结构的层面，研究人员从海水中获得遗传信号，再结合群落组成、物种更替和系统发育关系，去辨认不同城市生境之间究竟存在怎样的生态差异。这样的研究思路，为认识红树林、海草床、码头和新开发海岸这些彼此相邻、却受到不同程度改造的生境，提供了一种此前很难获得的比较视角。
本文约4900字，阅读约12分钟
文 | 王海诗
出品 | 海潮天下
阿联酋阿布扎比的城市海岸线附近，究竟生活着多少种海洋脊椎动物？
这个问题看似不难，相关工作也早就做了不少。对于鱼类，可以开展拖网、刺网、潜水调查或水下视觉调查；对于鲸豚等大型动物，还可以依靠船舶观察。但在城市海域，水体浑浊、栖息地破碎、部分鱼类体型小且行动隐蔽，传统调查往往难以完整记录生物组成。
海潮天下（Marine Biodiversity）小编读到2026年8月4日发表在《PLOS ONE》上的一个最新研究，它采用了一种完全不同的思路。研究人员从海水中提取环境DNA（#eDNA），也就是生物留在水体中的遗传物质，再利用DNA宏条形码技术识别其中的脊椎动物。
据悉，这是阿布扎比城市海洋生态系统首次采用eDNA开展海洋脊椎动物调查。研究人员在4个近岸站点采集水样，最终获得94个分子操作分类单元，对应83个不同分类单元。其中包括75个硬骨鱼类、5个鸟类、2个软骨鱼类和1个海洋哺乳动物。单纯从数量看，4个地点的分类丰富度差别并不大；把这些物种放进系统发育树后，红树林和海草床呈现出的特征就明显不同了。
▲上图：研究团队在阿布扎比近岸4个站点开展eDNA采样：Al Bateen城市码头、Al Hudayriyat新开发海岸、Mangrove红树林和Seagrass海草床。论文出处：©Jung, Jean-Luc et al.(2026)
01
阿拉伯湾是一个特殊的海洋环境
阿布扎比位于阿拉伯湾东南岸。阿拉伯湾长约990公里，宽度在56~370公里之间，平均水深约36米，是一个浅水、半封闭海域。
这里的海洋生物长期处在高温、高盐度和局部低氧等环境条件下。阿布扎比近岸又经历着快速城市开发、疏浚、石油和天然气活动、海水淡化以及捕捞等多种人类活动。研究论文指出，阿拉伯湾本身的海洋物种丰富度就低于周边一些海域，而部分生物已经接近自身的环境耐受范围。
这种环境非常适合检验一个问题：当城市建设与极端自然环境叠加在一起时，近岸生物群落会呈现什么样的结构？
此前，阿拉伯湾的eDNA研究数量有限，而且更多集中于特定类群或环境质量评价。阿布扎比这项研究把目标扩大到了海洋脊椎动物，并把红树林、海草床以及高度人工化海岸放在同一个调查框架下比较。
（图文无关）阿布扎比救助的一只海龟，在亚斯海洋世界研究与救援中心康复中。©Linda Wong 摄影 | 海潮天下（Marine Biodiversity）
02
4个站点，相距不远
但环境差别很大
这个调查于2024年12月16日~17日进行，共设置了4个站点。
其中一个位于Mangrove National Park红树林保护地，另一个位于Al Futaisi Channel附近的海草床。其余两个站点分别位于Al Bateen码头和Al Hudayriyat Channel。
这些站点的距离并不远，有些甚至只有几公里之隔，但生境性质差别很明显。Al Bateen是典型的城市码头环境，船舶活动和人工岸线较多；Al Hudayriyat则是近年来开发形成的新海岸区域；红树林和海草床保留着更加明显的自然生境结构。
采样过程也相当严格。研究人员乘船以约5节的速度航行，每个站点连续过滤海水30分钟。水体经过0.2微米孔径的过滤装置，每个站点设置2个过滤样本。过滤完成后，立即加入80毫升DNA保存液。
为了控制污染，过滤管路和滤膜均为一次性用品，实验人员使用一次性手套，船上工作台面在每次使用前都进行漂白处理。DNA提取和PCR扩增则在专门的洁净实验室进行，并设置了提取阴性对照和PCR阴性对照。
该研究使用线粒体12S rRNA基因作为脊椎动物通用标记，扩增片段约97个碱基，随后在Illumina MiSeq平台完成测序。
序列分析方面，筛选标准比较严格。序列相似度达到98%以上，才接受到物种水平；96%~98%确定到属；90%~96%确定到科；低于90%的序列直接舍弃。对于tag-jump和index-hopping等测序过程中可能产生的错误信号，研究团队也进行了专门处理。
于是乎，最终得到了94个MOTUs，经人工核查后，归并为了83个分类单元。
▲上图：阿布扎比当地典型的红树林生态系统。阿布扎比具有独特的阿拉伯海湾荒漠红树林风貌，以白骨壤等耐盐植物为主，在维持海岸带生物多样性和应对气候变化方面发挥着重要作用。上图是在世界自然保护大会期间一个晚上，阿联酋政府举办的招待晚宴上的一个宣传片中的红树林介绍，可看到浸润在浅水中的红树幼株或低矮枝条，因为部分红树植物在特定的潮汐水位时，低矮的枝叶会部分没入水面。©Linda Wong 摄影 | 海潮天下（Marine Biodiversity）
03
49~59个分类单元，地点之间差别并不大
4个站点中，Al Bateen记录到49个分类单元，Al Hudayriyat为59个，红树林和海草床均为53个。
从分类丰富度来看，这些数字相当接近。研究人员计算得到的平均值约为54个分类单元。
这也是这项研究比较有意思的地方。如果只看物种数量，可能很难发现4个站点之间有什么明显差别。但进一步比较群落组成后，差异就出现了。
4个地点共有31个硬骨鱼分类单元。Al Hudayriyat和Al Bateen之间的重叠最多，共有40个硬骨鱼分类单元；红树林检测到了8个其他站点没有检测到的分类单元。
红树林检测到了阿拉伯鳉（Aphaniops stoliczkanus, 鲤齿鱂科的）等具有特殊生态适应性的鱼类。Al Bateen则出现了其他站点没有的比目鱼类和鳗鲶科成员。
这些差异说明，相距很近的城市近岸水体，也可能形成不同的鱼类群落。
▲4个站点硬骨鱼科和分类单元的重叠情况。4个站点共有31个硬骨鱼分类单元，但不同生境仍保留了一批具有地点特征的分类单元。论文出处：©Jung, Jean-Luc et al.(2026)
研究人员随后使用Jaccard指数计算分类β多样性。Al Bateen与红树林之间的分类差异最大，达到0.50；海草床与Al Hudayriyat、Al Bateen之间均为0.33。
进一步分解后发现，这些群落之间的差异有82%来自物种更替，只有18%来自嵌套性（nestedness），也就是一个群落可以看成另一个群落的部分组成，只是少了一些物种。
这意味着，不同站点之间的差异主要表现为“换了一批物种”，而不是单纯的“少了几个物种”。
▲上图：4个采样站点检测到的各类脊椎动物分类单元数量。硬骨鱼类占据绝大多数，鸟类、软骨鱼类和海洋哺乳动物的检测数量相对较少。论文出处：©Jung, Jean-Luc et al.(2026)
04
红树林与海草床的系统发育多样性更高
如果把研究停留在分类丰富度层面，其实，红树林和海草床的特点其实并不算十分突出。但真正拉开差距的是系统发育多样性。
研究人员计算了Faith系统发育多样性（PD）、平均成对距离（MPD）和成对距离方差（VPD），并用1000次随机化建立零模型，再计算标准化效应量。
其中，PD用来衡量一个地点包含的进化树枝长度；MPD反映不同类群之间平均的进化距离；VPD则反映这些进化距离的变化程度。3个指标放在一起，可以看到一个群落到底包含了多宽的系统发育范围。
结果显示，红树林的PD最高，为3931；海草床为3639；Al Bateen为3608；Al Hudayriyat最低，为3223。
MPD结果类似。红树林为267，海草床为242，Al Bateen为231，Al Hudayriyat只有195。
VPD在海草床和红树林同样较高，分别为42503和42145，而Al Bateen为32082，Al Hudayriyat只有16101。
也就是说，红树林、海草床中的生物不只是数量比较多，它们分布在更广泛的进化支系上。
Al Hudayriyat的结果则相反。其PD、MPD和VPD的标准化效应量均显著低于零模型预期，3项指标的P值均为0.001。Al Bateen也出现一定程度的系统发育聚集，但只有MPD达到显著水平，P值为0.046。
在群落生态学中，系统发育聚集通常意味着环境过滤作用较强。能够适应特定环境条件的、亲缘关系较近的类群更容易共同出现。
对于Al Hudayriyat，研究人员认为，这种现象可能与新开发海岸所经历的环境变化有关，也可能受到阿拉伯湾高温、高盐度以及浑浊环境的共同影响。不过，若只凭这一次冬季采样，还不能确定究竟是哪一种因素造成了这种系统发育结构。这个论文的结果更适合作为一个需要进一步验证的生态学信号。
▲4个站点系统发育多样性指标的标准化效应量。Al Hudayriyat的3项指标均显著低于随机模型预期，显示出较明显的系统发育聚集。论文出处：©Jung, Jean-Luc et al.(2026)
05
海水里还留下了
鲸豚、鳐鱼的DNA
这次调查检测到的并不只有鱼。研究人员在3个站点检测到了一个海豚科分类单元，最可能对应印度洋驼背海豚（Sousa plumbea）。不过，这个结果没有被直接确定为物种级鉴定，因为现有参考数据库并不完整。
相关序列与数据库中一条参考序列达到100%的序列一致性，但查询覆盖率只有41%。采样期间，研究人员又在Al Bateen附近观察到一群鲸豚，这与eDNA结果相互印证。
▲褶尾萝卜魟（Pastinachus sephen），在IUCN红色名录中被评估为“近危”状态。该物种广泛栖息于印度-西太平洋的沿岸浅海与河口区域，由于长期遭受沿海定置网、拖网等高强度的商业渔业捕捞压力，加上其自身繁殖力较低、世代周期较长的生活史特征，种群数量呈现持续下降趋势，从而面临潜在的致危风险。©摄影：王敏幹（John MK Wong） | 海潮天下（Marine Biodiversity）
软骨鱼类，发现了2个分类单元。Al Bateen出现了褶尾萝卜魟（Pastinachus sephen），该物种在IUCN红色名录中被列为近危；Al Hudayriyat出现了一个真鲨目分类单元，目前只能判断可能属于真鲨属或双髻鲨属，还无法进一步确定。
检测到的还有部分具有渔业意义的鱼类，包括金鲹、四线虎鱼、遮目鱼、印度马鲛和康氏马鲛等等。
其中，康氏马鲛在4个站点均出现，属于近危物种，同时具有较高商业价值。印度马鲛只在Al Hudayriyat被检出。遮目鱼则出现在除Al Bateen之外的3个地点。
▲康氏马鲛（Scomberomorus commerson）隶属于鲈形目（Perciformes）鲭科（Scombridae）马鲛属（Scomberomorus），为印度-西太平洋海域广泛分布的大型肉食性远洋鱼类，在中东地区的海域分布广泛，主要栖息于红海、波斯湾、阿曼湾以及阿拉伯海沿岸。中东暖水海域为其提供了丰富的表层中上层饵料资源，使其成为该区域沿海渔业中常见的大型经济鱼类之一。上图是一条康氏马鲛的标本。©Linda Wong 摄影 | 海潮天下（Marine Biodiversity）
这些发现也说明，eDNA对那些很难依靠常规视觉调查发现的小型、隐蔽性鱼类具有一定优势。研究中有8个鱼类科只在此次eDNA调查中被检测到。
当然了，DNA信号本身需要谨慎解释。毕竟鱼类留下的DNA是可以随着水流扩散的，因此检测到某个物种的DNA，并不能直接说明动物就在过滤点附近、亦不能由此推算准确的种群数量。研究作者还指出，Al Bateen部分远洋鱼类的DNA信号可能与休闲捕捞、或小规模捕捞活动产生的残留物有关。
06
参考数据库，
可能比测序技术本身更影响结果
这项研究还有一个容易被忽略的技术问题。在83个分类单元中，只有22个可以确定到物种水平。研究团队分析认为，目前公共数据库中只有约52%的阿拉伯湾海洋鱼类具有适用于本研究条形码的参考序列。
因此，一条DNA序列即使已经被高质量测出来，如果数据库里缺少对应物种的参考序列，研究人员依然无法把它准确地命名。
这也是为什么研究团队特别强调区域参考数据库建设的重要性。要解决这个问题，需要积累本地鱼类标本，完成可靠的形态学鉴定，再获得对应的DNA条形码序列，并经过分类学专家核查。
这个限制也意味着，本研究中的83个分类单元不能理解为“阿布扎比近岸海域全部脊椎动物的实际物种数”。它更准确地代表了在本次采样范围、采样时间和现有参考数据库条件下，能够被识别出的分类单元。
这一区别在解读eDNA数据时就非常重要了。
▲上图：阿布扎比沿岸浅海分布着大面积的海草床生态系统，这里是海洋哺乳动物儒艮的核心栖息地。阿拉伯海湾温暖且相对封闭的水域孕育了世界上数量位居前列的儒艮种群，画面中展示的正是通过航拍记录下的当地儒艮集群影像。上图是阿联酋政府举办的欢迎晚宴的一个当地生态环境的介绍宣传片。©Linda Wong 摄影 | 海潮天下（Marine Biodiversity）
07
一次调查得到的是一个时间截面
这项研究采样时间只有2天，而且发生在2024年12月。
阿布扎比海域真正值得长期观察的变化，可能会出现在夏季高温期。阿拉伯湾夏季海水温度非常高，研究人员也明确提出，下一步将把目前获得的结果作为冬季基线，再与高温时期以及不同年份的调查结果进行比较。
如果同样的采样方法能够连续实施几年，那么，就可以观察到一些传统物种名录很难反映的变化，例如某些鱼类的出现频率是否持续下降、特定栖息地的群落更替是否加快、系统发育多样性是否发生变化，以及红树林和海草床中的群落结构是否比人工海岸更加稳定等等。
目前，这些问题都还没有答案。不过，这项研究能够确定的是，在阿布扎比高度城市化的近岸海域，4个相距很近的站点已经表现出了明显的群落组成差异。红树林和海草床的系统发育多样性较高，而新开发海岸的系统发育结构更加集中。分类β多样性和系统发育β多样性都显示，地点之间的差异主要来自物种和进化支系的更替。
这些结果给后续的连续监测留下了一组可以重复测量的指标。阿布扎比海岸是一个正在快速变化的城市海岸生态系统，这种基线数据的价值，可能要等到几年后的连续调查中才会更加清楚。
本文参考资料
Jung, Jean-Luc et al. “First eDNA-based monitoring of marine vertebrates in the urban marine ecosystem of Abu Dhabi: Mangrove and seagrass beds as biodiversity reservoirs?” PLOS One 21 (2026): e0352249 - e0352249.
https://www.semanticscholar.org/paper/First-eDNA-based-monitoring-of-marine-vertebrates-Jung-Haderl%C3%A9/c7ef761b0247209f216a6046080e255102ffbe81
https://www.sorbonne.ae/projects/e-dna-based-monitoring-of-marine-fish-and-mammals-in-abu-dhabi
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资讯源 | Jung, Jean-Luc et al.(2026)
文 | 王海诗
排版 | 卢晓雨
时间 | 2026年8月
联系小编 | editor@oceanbiodiversity.cn
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