空气质量监测站成全球生物多样性追踪新利器

物种多样性相关信息藏身于环境DNA（eDNA）中，几十年来，世界各国数千个环境空气质量监测站无意中收集了这些信息。现在，科学家对这些环境基因组信息进行了研究，相关结果近日发表于《当代生物学》。

生物多样性丧失和物种灭绝的加速是对全球生态系统的重大威胁。然而，大规模量化这些损失十分困难，这在很大程度上是由于缺乏必要的基础设施。

“生物多样性面临的最大挑战之一是在景观尺度上进行监测，我们的数据表明，利用现有的空气质量监测站网络可以解决这个问题。”加拿大多伦多约克大学的Elizabeth Clare说，“这些监测站已经存在了几十年，但我们并没有真正考虑过它们收集的样本的生态价值。”

“现有和在建的空气质量监测网络可能是一个巨大的尚未开发的生物多样性数据来源。”英国国家物理实验室（NPL）的Andrew Brown补充说，“这些网络不断对颗粒物进行采样，我们现在有能力以一种全新的方式利用它。”

虽然，空气质量监测站有很长的历史，但从空气中捕获和分析eDNA的方法是最近才发展起来的。实际上，同样发表在《当代生物学》上的两项早期研究（其中一项由Clare团队完成）提供了概念性证据，证明可以通过采样空气来识别动物园里的物种。

该新研究合作者、NPL的James Allerton说，正是在阅读了这些文章后，他们开始考虑用于收集空气质量数据的设备是否对收集eDNA有价值，并联系了Joanne Littlefair和Clare。

在该研究中，包括Clare、Allerton、Brown、加拿大约克大学的Nina Garrett和第一作者、英国伦敦玛丽女王大学的Littlefair在内的研究人员，测试了空气中包含的当地植物、昆虫等生命信息的eDNA是否被空气过滤设备捕获，成为空气质量监测网络的副产品。他们从英国两个监测站取样的过滤器中提取并扩增DNA后，发现了一个惊人的生物多样性记录。

研究人员找到了180多种不同的植物、真菌、昆虫、哺乳动物、鸟类、两栖动物等物种的eDNA。他们表示，物种名单包括有许多“有魅力的物种，如獾、睡鼠、小猫头鹰和光滑的蝾螈；有特殊保护价值的物种，如刺猬和鸣禽；树木，包括白蜡树、椴树、松树、柳树和橡树；植物，如蓍草、锦葵、雏菊、荨麻和草；可耕种的作物，如小麦、大豆和卷心菜。”

他们还注意到，这些过滤器含有34种鸟类的DNA。数据显示，采样时间越长，捕获的脊椎动物种类越多，这可能是因为随着时间的推移，越来越多的哺乳动物和鸟类来到了这个地区。

研究人员认为，多年来，空气质量监测网络一直在以标准化的方式收集当地的生物多样性数据，并在大陆尺度上定期收集数据，但“这些样本的生态意义却被忽视了”。

幸运的是，在一些地方，样本能被保存几十年，这表明研究生态数据的现有样本可能已经存在。此外，只需要对当前的空气质量监测工作进行微小的修改，就可以完全依靠一个已经在运行的网络收集样本，用于陆地生物多样性的详细监测。

“在我看来，最重要的发现是，空气质量监测网络中通常使用的气溶胶采样器也可以收集eDNA。”Allerton说，“我们可以推断，这样的网络一定无意中从我们呼吸的空气中吸收了eDNA。”

“空气质量监测网络的这种潜力怎么强调都不为过。”Littlefair说，“这可能是跟踪和监测生物多样性领域的绝对改变者。几乎每个国家都有某种形式的空气污染监测系统或网络，这可以解决如何大规模测量生物多样性的全球问题。”

研究小组目前正努力保存尽可能多的eDNA样本。虽然已经收集了样本，但要充分利用样本中包含的生物多样性信息，需要全球共同努力。