大洋中部的“暮光區(qū)”是解決有關(guān)海洋食物網(wǎng)和海洋碳封存能力的幾個誘人問題的關(guān)鍵。但是研究這個廣闊而偏遠的地區(qū)是極其困難的。暮光區(qū)的許多居民在采樣過程中很容易被摧毀——或者很快就能避免任何干擾——所以很難用傳統(tǒng)的網(wǎng)對它們進行采樣。聲學的進步使人們能夠更準確地估計生物量，但有關(guān)生物量內(nèi)物種多樣性和分布的問題仍未得到解答。

由于生物在水中移動時脫落的鱗片、糞便顆粒或組織碎片等遺傳物質(zhì)，這種知識差距開始縮小。由此產(chǎn)生的環(huán)境DNA或eDNA蹤跡為研究人員提供了有關(guān)水中哪些物種及其相對豐度的線索。在10月28日星期四發(fā)表在《科學報告》上的一篇論文中，伍茲霍爾海洋研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)，海洋中eDNA濃度的變化準確地反映了生物在暮光區(qū)和地表之間移動時的運動。

“我們論文的一個主要發(fā)現(xiàn)是，如果動物在水柱中上下移動，eDNA信號不會立即消失，”研究期間的WHOI博士后研究員、現(xiàn)任該大學博士后ElizabethAndruszkiewiczAllan說。華盛頓。“這有助于我們回答一些我們無法用凈拖曳或聲學數(shù)據(jù)回答的大問題。哪些物種正在遷徙?它們每天遷徙的百分比是多少?誰是早期或晚期遷徙者?”

Allan和合著者Weifeng“Gordon”Zhang，一名WHOI物理海洋學家，利用計算機模型模擬了水體中eDNA被宿主動物排出后發(fā)生的情況。他們發(fā)現(xiàn)物理過程——電流、風和混合——以及粒子的沉降對eDNA的垂直分布沒有顯著影響。事實上，大多數(shù)eDNA信號都保持在它們最初脫落的地方20米(66英尺)以內(nèi)，這意味著eDNA濃度的變化可以可靠地用于確定某些物種在一天中的不同時間生活在哪里，它們花費的時間在這些深度，以及從暮色帶遷移到地表的某些物種的百分比。

“在這項工作之前，我們無法自信地說出暮光區(qū)物種脫落的eDNA發(fā)生了什么。但是模型中出現(xiàn)了一個非常清晰的模式，提供了對表層和深層之間eDNA濃度隨時間推移的基線理解，”張說。“有了這些新知識，實地研究人員將能夠確定他們采集珍貴水樣的位置，以便他們能夠識別遷徙物種并估計每天遷徙的每個物種組中動物的百分比。”

作為首批對eDNA濃度進行建模的研究之一，研究人員指出，需要更多的現(xiàn)場數(shù)據(jù)來幫助測試模型。然而，這些有希望的結(jié)果表明，eDNA在研究難以進入的海洋區(qū)域(如暮光區(qū))中的動物遷徙和碳封存方面是多么有用。

“這些建模結(jié)果為我們能夠更有效地研究海洋暮光區(qū)的生態(tài)提供了基礎，”WHOI分子生態(tài)學家、該論文的合著者安妮特·戈文達拉揚(AnnetteGovindarajan)說。“它為未來的方向設置了一些實驗，其中一些我們已經(jīng)開始研究。”

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