监测鸟类和蜜蜂：花卉eDNA宏条形码技术检测动植物之间的相互作用
近日，发表在《环境DNA》（Environmental DNA）上一项新研究表明，动物传粉者对90%的开花植物的繁殖至关重要。然而，这些传粉物种中的许多正在全球范围内经历衰退，使得有效的传粉者监测方法比以往任何时候都更加重要。
图片描述：歌吸蜜鸟（英文名：Singing Honeyeater，学名：Gavicalis virescens）。图源：Curtin University
在所有400000种开花植物中，近90%依赖动物授粉。然而，许多这些传粉者的分类特征和生态仍然是一个持续发现的领域。值得注意的是，许多这些潜在的传粉物种正在世界各地经历快速下降。例如，欧洲某些地区的野生传粉昆虫多样性已减少一半以上，北美一些传粉昆虫物种的相对丰度下降了95%以上。同时，全球原生植物群落正在发生群落变化，改变了野生授粉物种的觅食和筑巢资源的可用性。例如，美国的本地植物种类已出现3%至50%的范围下降，而欧洲的一些地区已出现超过125种植物种类的损失。澳大利亚本地觅食资源的减少威胁到剩余本地传粉昆虫的恢复能力，尤其是那些具有特殊植物关系的传粉昆虫。野生昆虫和其他动物以及它们与之互动的植物的数量下降是由环境和人为压力因素（即栖息地丧失、入侵物种和气候变化）共同驱动的。因此，越来越需要增加我们对植物与动物相互作用的理解，以确保为物种保护和栖息地恢复做出明智的管理决策。
昆虫历来是最常被研究的传粉昆虫，偏向于管理昆虫，如西方蜜蜂（Apis mellifera）。在与授粉生态学相关的近4000项研究中，65%引用了昆虫。许多其他脊椎动物分类群，包括鸟类、哺乳动物（蝙蝠、灵长类动物、啮齿动物和有袋动物）和爬行动物（蜥蜴）被认为对植物交配系统具有重要的授粉影响和影响。这种多样性在澳大利亚西南部的植物区（SWAFR）尤为明显，该地区是全球公认的生物多样性热点，有超过8379种维管植物（vascular plant）），且高度濒危。在这里，大约15%的植物物种由脊椎动物授粉，昆虫也提供关键的授粉服务。与世界其他地方一样，由于栖息地丧失和碎片化、气候变化以及火灾频率的相关增加，SWAFR中本地物种的传粉者的数量、地理范围和遗传连接性正在下降。由于传粉者的减少速度，需要开发快速、准确的方法来检测花卉的动物访客，直到现在，这些方法依赖于专家的时间密集型现场观察。
这项研究是在海伦娜和奥罗拉山脉进行的，该山脉也被称为Bungalbin，位于西澳大利亚州Goldfields-Esperance地区卡尔古利以西的大西部林地。该研究是第一个同时鉴定昆虫、哺乳动物和鸟类物种与花卉相互作用的eDNA代谢酶研究。
研究人员发现了山袋貂（western pygmy possum ）与当地花卉相互作用的新证据，这是首次同时检测花卉上哺乳动物、昆虫和鸟类DNA的eDNA研究。这项新研究，检查了动物传粉者在本地植物群中留下的DNA痕迹，并同时检测到多种开花植物中的昆虫和动物传粉者，这在全球动物传粉者不断减少的情况下改变了游戏规则。
（图源：DOI: 10.1002/edn3.399）
这项研究确定了五种哺乳动物，包括令人惊讶的山袋貂，八种鸟类，包括会歌吸蜜鸟和黄喉矿吸蜜鸟（英文名：Yellow-throated Miner，学名：Manorina flavigula），以及57种节肢动物，包括以前从未被记录为花卉访客的蛾科。
eDNA这项颠覆性技术在陆地系统中的应用尚处于早期阶段，它不仅能检测传粉者，还能检测多种其他物种，例如害虫和与植物相互作用的入侵物种。eDNA提供了一个在多个层面上探索和监测生态系统的机会，而不仅仅是在显微镜下容易看到、听到和识别的东西。授粉者可以在它们造访过的花上留下DNA，这些环境DNA（eDNA）痕迹的代谢结合提供了一个机会来检测花卉“访客”——昆虫的存在。此项研究收集了七种不同花卉形态的植物的花朵，用于eDNA代谢分析，说明了这种新型调查工具的价值。与同时进行的视觉调查（包括鸟类、蜜蜂和其他物种）相比，使用三种试验（包括本研究中开发的一种针对普通灌木鸟类的试验）进行的eDNA代谢分析记录了更多的动物物种访问花。
这项研究表明，样本采集的简便性和代谢结合方法对生物多样性的未来管理具有深远的影响，使我们能够监测植物及其伴随的潜在传粉者群体。这为快速有效地比较不同地点之间的生物多样性和生态系统健康状况开辟了途径，并可能在传粉者减少的情况下为替代传粉者提供见解。
这项研究表明，样本采集的简便性和代谢结合方法对生物多样性的未来管理具有深远的影响，使我们能够监测植物及其伴随的潜在传粉者群体。这为快速有效地比较不同地点之间的生物多样性和生态系统健康状况开辟了途径，并可能在传粉者减少的情况下为替代传粉者提供见解。
参考链接：
1.Environmental DNA，DOI: 10.1002/edn3.399
2.https://phys.org/news/2023-03-birds-bees-edna-metabarcoding-plantanimal.html
3.https://phys.org/news/2021-09-pollinators-contribute-diversity.html
编译：Daisy 审核：YJ
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