在環(huán)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(chǔ)設(shè)施項目對生態(tài)系統(tǒng)的負面影響？如何確保涵洞更換在施工對關(guān)鍵管理物種產(chǎn)生最小影響的情況下進行？

近日，小編注意到一則來自華盛頓大學(xué)的最新的國際研究動態(tài)，所用的方法是使用線性混合效應(yīng)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(huán)境影響。小編將其分享如下，供我國搞生態(tài)工程的機構(gòu)、科研機構(gòu)、施工單位、環(huán)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(nèi)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(xué)。

環(huán)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(huán)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(jù)2023年10月19日華盛頓大學(xué)官網(wǎng)報道，**美國華盛頓州政府為幫助瀕危的鮭魚種群，根據(jù)法律規(guī)定，必須替換數(shù)百個將小溪引導(dǎo)至道路下的涵洞。這一長達17年、總花費38億美元的規(guī)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(chǎn)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(guān)注的問題。

為解答這一問題，華盛頓大學(xué)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(xué)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(jiān)測顯示，其中一個項目，位于Interstate-5（I-5）下的涵洞，產(chǎn)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(chǎn)生干擾。

這項研究成果將在未來的《環(huán)境應(yīng)用》雜志上發(fā)表，它為科學(xué)界和環(huán)境管理者提供了有關(guān)如何使用環(huán)境DNA（eDNA）監(jiān)測魚類通行的新視角。環(huán)境DNA是指在環(huán)境中漂浮的DNA片段，如鱗片、糞便、毛發(fā)或其他物質(zhì)，它們可以幫助研究人員檢測附近的物種，而無需依賴傳統(tǒng)的視覺計數(shù)、攝像機或捕獲設(shè)備。

在這項研究中，研究人員沒有捕捉或計數(shù)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(shù)量。

此研究強調(diào)了eDNA技術(shù)在環(huán)境影響報告中的潛在應(yīng)用，為管理涵洞更換等環(huán)境干預(yù)提供了新的、非侵入性的監(jiān)測方法。不同于傳統(tǒng)方法，如捕魚和視覺觀察，環(huán)境DNA技術(shù)可更高效、可重復(fù)和可擴展，為環(huán)境監(jiān)測提供了一種更為便捷的方式。

該研究重點關(guān)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(guī)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(jié)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(guān)注的物種，大規(guī)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(diào)，這一發(fā)現(xiàn)強調(diào)了并非所有被標記為魚類通行障礙的結(jié)構(gòu)都會對魚類產(chǎn)生顯著的影響。未來，DNA采樣可能成為涵洞更換項目優(yōu)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(shù)十億美元的法庭規(guī)定的道路涵洞更換工程，研究結(jié)果表明，涵洞更換可以在施工對關(guān)鍵管理物種產(chǎn)生最小影響的情況下進行。此外，eDNA方法可以成為監(jiān)測數(shù)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(jié)果有望為繼續(xù)推進整個西海岸和阿拉斯加地區(qū)的涵洞更換工作提供支持。通過使用環(huán)境DNA技術(shù)，研究人員能夠以更為高效的方式了解水域生態(tài)系統(tǒng)，這將有助于更好地保護魚類和它們的棲息地。

編譯：王芊佳

審核：綠茵

編輯：Tommy