在環境工程施工中，如何可以更好地保護野生動植物的棲息地，以減少涵洞工程等基礎設施項目對生態系統的負面影響？如何確保涵洞更換在施工對關鍵管理物種產生最小影響的情況下進行？

近日，“海洋與濕地”（OceanWetlands）小編注意到一則來自華盛頓大學的最新的國際研究動態，所用的方法是使用線性混合效應模型來揭示eDNA濃度隨時間的變化模式，從而估算對于水生遷徙物種的環境影響。海濕小編將其分享如下，供我國搞生態工程的機構、科研機構、施工單位、環評單位和感興趣的專家讀者們參考。

上圖：該研究的共同作者艾琳·達格內斯（Erin D’Agnese）和瑪雅·加伯-楊茲（Maya Garber-Yonts）（從左至右）在2021年4月在查克納特溪的一個涵洞上游進行采樣。藍色背包中裝有一臺泵，通過黃色管道將溪流水吸入，以過濾材料進行DNA分析。攝影：伊麗莎白·安德魯斯克維奇·艾倫/華盛頓大學。

環境DNA（eDNA）測序，也被戲稱為“大自然的基因密碼解讀”，為我們提供了一種強大而實用的工具，能夠在項目開展中對環境影響進行深入分析。它允許我們從土壤、水源和大氣中采集并擴增多種生物的遺傳信息，就像是在大自然中找到了秘密通道，以更好地了解我們的自然世界。這個方法越來越流行，因為它確實行之有效。

根據2023年10月19日華盛頓大學官網報道，美國華盛頓州政府為幫助瀕危的鮭魚種群，根據法律規定，必須替換數百個將小溪引導至道路下的涵洞。這一長達17年、總花費38億美元的規模龐大工程由該州交通部負責，旨在提供更平緩的坡度和更溫和的水流，以幫助鮭魚更容易上游到達產卵地。但是，這些工程在提升魚類通行方面的效果如何，一直是備受關注的問題。

為解答這一問題，華盛頓大學和美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的研究團隊展開了一項基于遺傳學的研究。他們著眼于斯巴林納市附近的兩個涵洞更換項目，這些項目在2021年至2022年期間進行。事后的監測顯示，其中一個項目，位于Interstate-5（I-5）下的涵洞，產生了顯著的影響，而另一涵洞對魚類通行的影響似乎較小，施工過程未對魚類種群產生干擾。

這項研究成果將在未來的《環境應用》雜志上發表，它為科學界和環境管理者提供了有關如何使用環境DNA（eDNA）監測魚類通行的新視角。環境DNA是指在環境中漂浮的DNA片段，如鱗片、糞便、毛發或其他物質，它們可以幫助研究人員檢測附近的物種，而無需依賴傳統的視覺計數、攝像機或捕獲設備。

在這項研究中，研究人員沒有捕捉或計數一條魚，而是在涵洞施工前、施工期間和施工后的2021年3月~2022年12月期間，每個月在涵洞上游和下游的位置收集水樣。然后，他們將這些水樣帶回實驗室，對其中的DNA片段進行測序，以確定存在的鮭魚物種的類型和數量。

此研究強調了eDNA技術在環境影響報告中的潛在應用，為管理涵洞更換等環境干預提供了新的、非侵入性的監測方法。不同于傳統方法，如捕魚和視覺觀察，環境DNA技術可更高效、可重復和可擴展，為環境監測提供了一種更為便捷的方式。

該研究重點關注了Padden Creek，這是一條長約3英里，從Padden Lake流入斯巴林納灣的小溪。兩個施工項目分別是I-5下的大規模涵洞升級工程以及位于州11號公路下的較小涵洞更換項目，即Old Fairhaven Parkway。研究結果顯示，對于紅喉鱒（cutthroat trout）、馬哈魚（coho salmon）、虹鱒（rainbow trout）和紅鮭魚（sockeye salmon）等四個關注的物種，大規模升級項目取得了明顯的改善。而對于較小的涵洞更換項目，鱒魚和鮭魚的DNA在施工前后保持相似水平，這表明老涵洞對這些魚類通行來說可能并不是一大障礙。

研究人員強調，這一發現強調了并非所有被標記為魚類通行障礙的結構都會對魚類產生顯著的影響。未來，DNA采樣可能成為涵洞更換項目優先級排序過程的一部分，以更準確地評估其對魚類通行的影響。

考慮到在美國華盛頓州進行的數十億美元的法庭規定的道路涵洞更換工程，研究結果表明，涵洞更換可以在施工對關鍵管理物種產生最小影響的情況下進行。此外，eDNA方法可以成為監測數百個涵洞以確定哪些涵洞需要更換的有效和高效方法。

這些研究結果有望為繼續推進整個西海岸和阿拉斯加地區的涵洞更換工作提供支持。通過使用環境DNA技術，研究人員能夠以更為高效的方式了解水域生態系統，這將有助于更好地保護魚類和它們的棲息地。

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編譯 | 王芊佳

審核 | 綠茵

排版 | 綠葉

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【參考鏈接】

1.【研究原文】參看：
Elizabeth Andruszkiewicz Allan, Ryan P. Kelly, Erin R. D'Agnese, Maya N. Garber‐Yonts, Megan R. Shaffer, Zachary J. Gold, Andrew O. Shelton. Quantifying impacts of an environmental intervention using environmental DNA. Ecological Applications, 2023; DOI: 10.1002/eap.2914

2. 華盛頓大學的報道：https://www.washington.edu/news/2023/10/18/dna-shows-where-washington-culvert-replacements-helped-spawning-salmon/

來源: 海洋與濕地