陸生動物監測中的環境DNA介質選擇——屬性、局限與時空偏離

本文來源于海潮天下（Marine Biodiversity）
https://mp.weixin.qq.com/s/-skKy7FuDXYkDqyJw-1HjA
歡迎微信搜索“海潮天下”，關注全球環境治理一手資訊！

本文約1900字，閱讀約4分鐘

出品 | 海潮天下

陸生生物多樣性監測正處于一個極為“尷尬”的斷層期。一方面是全球范圍內的物種喪失速度不斷加快，傳統的調查手段，如紅外相機、活體捕捉或是依靠專家現場辨識，在面對大尺度、高頻次的監測需求時，有點成本過高、效率低下——對于那些行蹤隱秘、種群密度極低的瀕危物種，傳統方法往往面臨“搜尋無果”的困境；另一方面，雖然環境DNA（#eDNA）技術在水生生態系統中雖說已取得了成功、甚至成為了一項標準化的工具，但在陸地環境的應用中，卻始終處于一種“碎片化”的狀態。

海潮天下（Marine Biodiversity）小編注意到，由趙北倫（Beilun Zhao，音譯）與托比亞斯·安德曼（Tobias Andermann）合作完成的一項技術綜述，于2026年1月23日正式發表在學術期刊《分子生態資源》（Molecular Ecology Resources）上。

該研究對245項已有研究做了復盤，系統的梳理了采樣介質對監測結果的影響。遺傳物質從動物身上脫離后，在環境中的狀態并不是一成不變的，它們處于產生、運輸、降解的動態循環中。這意味著檢出DNA并不等同于親眼看見動物；所以，科研人員必須根據研究目標在不同采樣介質間尋找平衡。

(圖文無關)▲上圖：eDNA技術為生物多樣性保護和土地治理提供了一種強有力的非侵入式工具，盡管它并非萬能，但其在追蹤野生動物蹤跡方面的潛力巨大。圖源：Paul Asman and Jill Lenoble

研究方法

該研究團隊遵循PRISMA規范，于2025年8月在Scopus數據庫中進行了系統性檢索。為了確保數據的純粹性與應用價值，篩選過程極為嚴格：僅保留了涉及陸生動物非侵入性監測的研究，排除了古代DNA（ancient DNA）、實驗室模擬、以及涉及脊椎動物損傷性采樣的文獻。在經過摘要初篩并結合7位領域專家的同行建議進行增補后，最終確定的245篇核心論文構成了本次評估的數據基礎，涵蓋了從2011~2025年間的關鍵科研成果。

這些入選的研究在地理分布上以美國和澳大利亞最為集中，研究場景則橫跨了森林、草原、高山等自然生境以及城市、農田和動物園等人工生態系統。從數據廣度來看，研究涉及的eDNA來源多達13種介質，監測對象從單一行蹤隱秘的物種到哺乳綱、節肢動物門等宏類群不等。這種多維度、長跨度的數據結構反映了eDNA技術在不同生態功能區及分類學尺度上的普適性。

▲上圖：利用eDNA監測陸生動物的出版趨勢及介質應用概況。其中，圖（a）記錄了自2011年至2025年8月的年度發文量變化，藍色曲線顯示研究數量呈逐年上升趨勢，橙色曲線則反映出所涉及的eDNA采樣介質類型日益多樣化。圖（b）進一步細化了不同采樣介質在各分類群監測中的應用頻次。圖（c）通過?；鶊D直觀呈現了各類采樣介質與監測對象之間的對應關聯，揭示了當前科研領域在利用環境樣本追蹤陸生生物多樣性時的技術偏好與分類學覆蓋范圍。論文出處：Zhao, B., and T.Andermann. 2026.

三類介質、技術瓶頸

目前實地監測常用的介質，可以歸納為三類。

土壤、水和空氣是最基礎的非生物介質。土壤能像倉庫一樣吸附并長期保存DNA，但其中的復雜成分有時會干擾后續的實驗分析；空氣采集則是近年來的熱點，它能捕捉到更即時的物種信息。生物介質利用了自然界的天然采樣器，比如水蛭、蚊子叮咬后留下的血液，或者蜘蛛網攔截的微顆粒。直接證據介質則最為明確，主要包括動物排泄物、足跡或巢穴遺跡，這類樣本的針對性強，但在大范圍調查時，采樣效率相對較低一些。

數據解讀的準確性，往往受限于空間偏離、時間偏離這兩個核心概念。

空間偏離描述了DNA來源地與最終采樣點之間的地理位置差，這在流動的空氣或水源中表現得尤為明顯。時間偏離則解釋了物種活動時間與采樣時間的落差。由于不同介質對遺傳物質的保護程度不同，某些樣本可能記錄的是數天甚至數月前的動物活動，而另一些介質中的信號則會因紫外線照射或高溫迅速消失。如果忽視了這些動態屬性，監測結論就很容易出現偏差。

▲上圖：基于eDNA開展生物監測時面臨的核心挑戰。圖表清晰地呈現了假陰性、假陽性以及DNA來源與檢測點之間的偏離現象：左下方的“空間偏離”揭示了eDNA隨環境擴散的特性，即在遠離物種實際活動位置的地方檢測到其遺傳物質；右下方的“時間偏離”則反映了eDNA在環境中的持久性，導致采樣點檢出的信號可能來自早已離開或消失的生物。這些挑戰共同構成了eDNA數據解析中必須考量的時空變量。論文出處：Zhao, B., and T.Andermann. 2026.

在實際操作層面，假陰性、假陽性依然是無法回避的技術瓶頸。假陰性多是因為采樣量不足或介質對反應產生了抑制；假陽性則可能來自二次運輸，例如猛禽在遠處排泄掉捕食到的獵物DNA。

（圖文無關）攝影 ?海潮天下（Marine Biodiversity）

該研究表明，并沒有一種介質能夠勝任所有的監測場景。設計方案時，需要綜合考慮目標物種的生物特性及其在特定介質中的降解規律，用多種介質的交叉驗證，并結合具體的時空動態模型，才能在陸生生物多樣性評估中得到更接近真實情況的科學依據。

本文參考資料

感興趣的海潮天下（Marine Biodiversity）讀者可以參看該研究的全文：

Zhao, B., and T.Andermann. 2026. “Properties and Limitations of eDNA Substrates for Terrestrial Animal Monitoring.” Molecular Ecology Resources26, no. 2: e70096. https://doi.org/10.1111/1755-0998.70096.

【聲明】1）本文僅代表資訊，供讀者參考，不代表平臺觀點。請參看論文原文了解更詳細的信息。2）本文已開啟“快捷轉載”，歡迎微信公眾平臺轉發；3）為保證圖片準確+真實性，“海潮天下”拒絕AI生成圖片。4）歡迎專家、讀者不吝指正、留言、賜稿。

信息源 | Zhao, B., and T.Andermann. 2026.

文 | 朱瀟瀟

編輯 | 海潮君

排版 | 盧曉雨

時間 | 2026年4月

歡迎投稿 | editor@oceanbiodiversity.cn

▼ 海潮天下·往期相關報道：
●eDNA助力船舶壓艙水和附著入侵物種檢測
●重構全球生物多樣性監測，亟需九大轉變
●2026年全球生物多樣性保護的15個新風向
●深海景觀生態學——深淵與超深淵環境下的“4C”理論框架和研究范式
●《海洋生物多樣性協定》（BBNJ）中文版全文！值得收藏
●全球海洋治理，BBNJ算老幾？
●雪、塵土和昆蟲竟成野生動物監測利器！原住民用eDNA技術監測陸生物種
●誰在暗中阻止“惡魔海星”？eDNA揪出珊瑚礁碎屑層里的隱形殺手

「海潮天下」（Marine Biodiversity）是一個科學傳播和學術服務平臺，聚焦全球生物多樣性治理，以科學視角解讀生態系統奧秘，分享全球前沿研究與自然保護實踐，提供學術服務平臺，助力中國科研人員參與全球環境治理。從神秘的深海生物到脆弱的珊瑚礁系統，從極地生態到可持續漁業和陸地生態系統，從環境法前沿到塑料污染談判、以及即將生效的BBNJ……我們致力于打造最新、最快、客觀中立、高質量的生物多樣性傳播與學術橋梁，爭取不辜負讀者的每一分鐘。歡迎關注！