《美国国家水环境DNA战略》正式发布， 10大联邦机构携手共促生物多样性监测
编·者·按
本文约 5900 字，阅读约 12 分钟
封面图片。图片来源：《美国国家水环境DNA战略》
水生生命是生态系统和经济的重要组成部分。无论是在淡水环境还是海洋环境中，它们都是国家健康、文化、机会和经济繁荣的基础。能够清点和监测水生生物多样性的状态和趋势对于维持国家的繁荣至关重要。
环境DNA（简称eDNA）技术是一种新兴的工具，通过收集水样可以获得关于从微生物到鲸鱼的水生生物多样性的关键见解。eDNA分析是一种非侵入性的方法，能够满足大规模调查的需求。这种强大的新技术正在革新探索、测量和监测生态系统中生物多样性的方法。
（上图：环境DNA (eDNA) 是存在于环境中的遗传物质。通过环境样品中发现的 eDNA，我们可以检测生物多样性。例如，海洋和淡水样品包含来自各种生物体 (从最小的微生物到最大的哺乳动物) 的 eDNA。eDNA 生物监测的应用领域非常广泛，其优势包括：在水环境中易于采集样品、能够检测入侵物种或濒危物种，并能远程收集样品；从单个环境样品中检测广泛的物种多样性 - 这种方法涵盖了 "微生物到哺乳动物"；监测有害藻类和其他微生物；评估环境影响和修复成效；渔业评估、生物多样性监测、海洋探索等等。随着这些应用越来越多，也需要一种经济高效的方式来进行大规模观察。图源：《美国国家水环境DNA战略》第四页）
《美国国家水环境DNA战略》提出了一项计划，旨在利用eDNA技术探索、绘制、监测和更好地理解水生生命，以维持和恢复当前及未来的生物资源。该战略呼吁联邦机构和非联邦合作伙伴通过协调和合作的努力，建立一个全国性的eDNA企业（原文：to build a national eDNA enterprise），汇集科学研究、企业家精神、慈善事业以及公共和私人投资。
尤为值得一提的是，这份文件强调了技术共享和数据可靠性。该战略强调了共享技术知识对于生产可靠和可信数据的重要性。它为全面评估美国水域的水生生命提供了一条路径。通过共同设计实施里程碑，包括统一的技术方法、协调的观测和一致的沟通策略，将建立一个全国性的eDNA信息共享网络，以支持促进生态系统韧性的决策。
“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，美国军方也发布了新闻稿，其中提到了：从军事应用和生态系统知识来看，通过增强对这些生态系统及其多样化生物的了解，海军和海军陆战队将能够更有效地在美国水域进行测试和训练。eDNA合作伙伴组织支持海军部长卡洛斯·德尔·托罗发布的《海军科学技术战略》中的指导意见，特别是在气候科学和海洋理解领域，与其他机构合作以增加知识。
白宫的另外一份新闻稿显示，2024年6月是美国的“国家海洋月”。据报道，为了贯彻拜登总统保护海洋、利用海洋促进经济发展并应对气候危机的承诺，白宫在“全国海洋月”之际发布了三项联邦新战略，旨在“促进海洋永续管理”。另外两份是《美国国家海洋生物多样性战略》、《美国国家可持续海洋经济战略》。而这份《美国国家水生环境 DNA 战略》，旨在将推进快速、低成本和高效的 eDNA 技术，以了解海洋生物及其变化。报道称，“分析水体中的DNA来识别存在的物种，比进行传统物种普查更有效。该战略概述了改进和部署eDNA流程的机会，以期为制定更有效的海洋政策提供依据。”
“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，这份战略文件共有28页，内容涵盖了从战略目标到具体实施的详细计划。通过协调多个联邦机构和合作伙伴，这一战略旨在利用eDNA技术进行大规模的水生生物多样性监测，以支持国家的生态和经济健康。
上图：目录页。图片来源：《美国国家水环境DNA战略》
《美国国家水环境DNA战略》作为一份由美国白宫科学技术政策办公室发布的战略性文件，旨在利用环境DNA（eDNA）技术来推动水生生物多样性监测和保护。这份文件由10个联邦机构共同参与编写，涵盖了对国家优先事项的支持、战略需求、目标和行动计划。
该文件的执行摘要中，概述了eDNA技术在生态系统和经济中的重要性，以及它在支持国家健康、文化和经济繁荣方面的关键角色。接下来的介绍部分详细说明了eDNA技术如何通过非侵入性的方法，从水样中获得水生生物的关键数据，提供了一种革命性的新工具来探索、测量和监测生物多样性。
为了支持美国国家优先事项，文件指出：“需要一项全国性的水环境eDNA战略”。这项战略有三大目标，其中第一个目标是通过各部门协调，促进eDNA技术在决策中的整合。这包括跨机构的协调以统一国家eDNA社区、推动eDNA标准和最佳实践的推广、以及传播统一的信息以推动技术见解。
第二个目标是建立所需的人力资源、基础设施和研究体系，以便在大规模应用eDNA技术。这需要通过教育和培训来培养人力资源、增强基础设施以满足技术需求、并支持持续的研究和发展以应对优先科学和技术需求。
第三个目标是推进协调一致的水环境eDNA观测，以帮助对美国水域进行全面评估。这包括确定优先采样地点和应用领域、实施技术进步以增强操作能力、并将生物资源数据转化为社会利益。
在文件的结论部分，总结了战略的重要性，并强调了通过协调和合作实现eDNA技术应用的必要性。附加资源部分提供了进一步的信息和支持材料，以便更好地理解和实施这项战略。
美国《美国国家水环境DNA战略》的执行摘要中，就开门见山的指出：水生生物是许多生态系统和经济的引擎。美国拥有丰富的河口、湖泊、河流、溪流，以及世界上最大的专属经济区之一。从淡水到海洋的环境中，水生生物多样性支撑着国家的健康、文化和经济决策。拜登总统设定了一个目标，即到2030年，保护、连接和恢复至少30%的土地和水域。这需要及时和可信的信息来评估自然状态、趋势和未来预测。
科技进步使人类能够更快、更有效地评估水生生命。科学家通过研究DNA、RNA和蛋白质等生物分子来揭示健康生态系统、食品生产和饮用及游泳用水安全的生物基础。这些生物分子可以通过收集水样来获取，这种方法简单、具有非侵入性、且可扩展。
该战略特别关注环境DNA（eDNA）分析，这是一种非常重要的工具，可以提供关于这个国家水生生物多样性的关键见解。湖泊、溪流、河口和海洋水样中都包含生活在那里的生命的生物分子，这些生物的身份可以通过基因测序揭示。这项技术在过去十年中得到了发展，现在已经足够成熟、可及且可靠，能够为各种常规应用提供生物多样性数据。基因测序成本的降低、水样收集的相对简便性以及对eDNA测量可靠性的理解的提高，使其成为传统生物调查的有力辅助。
美国的许多州和联邦机构已经在各种任务应用中使用eDNA检测，包括保护人类健康和生态系统服务，以及监测生物保护和环境修复工作。然而，各联邦机构在采样、分析和报告方法上存在显著差异，降低了数据共享、报告和用于政策和管理的有效性。共享技术知识对于生产可靠和可信的数据至关重要。
美国的《美国国家水环境DNA战略》为联邦机构提供了一条通过合作努力建立协调和有效的全国性eDNA企业的路径，这些合作将科学研究、企业家精神、慈善事业以及公共和私人投资结合起来。该战略可以指导联邦和非联邦合作伙伴广泛采用eDNA标准，并在大规模上描述水生生命，以支持生物资源的负责任使用。该战略还通过支持美国技术的研究和开发、相关经济部门的增长、新市场的投资、生物多样性监测、可持续发展和科学技术的全球领导地位来创造价值。
在“介绍”部分，该文件强调了水生生物多样性在维护地球生命系统和支持当地社区和经济中的重要性。联邦机构调查、监测、管理和保护海洋和淡水生态系统及其生物资源，以保障食品安全、保护濒危物种、应对入侵和有害生物、评估和解决人类活动对生态系统的影响，并描述未充分探索的生态系统。鉴于许多生态系统的快速变化及其对国家的重要性，迫切需要改进生物调查工具以满足这些应用的规模、范围、管理和政策需求。
有效和全面地检测和编目水生生命对于国家生物资源和生态系统的可持续使用和保护至关重要。尽管目前使用的许多生物调查工具只能部分满足管理生态系统资源的需求，但生物分子（如DNA、RNA、蛋白质、代谢物）遍布环境的每个角落，提供了一种有效的方式来调查生物多样性。通过DNA测序等‘组学’技术，生物分子提供了对水生生命的探索、机制理解和全面评估。环境DNA（eDNA）提供了一种强大的工具，通过利用在法医学和遗传学中开发的方法来发现、绘制、监测和管理生物资源。
在《美国国家水环境DNA战略》的结论部分中，呼吁利用eDNA的力量来探索、绘制、监测和更好地理解水生生命，以维持和恢复淡水和海洋生态系统及其生物资源。该战略为推广eDNA方法的稳健指南、优先应用的技术准备以及数据沟通的统一策略提供了明确的路径，以增强科学理解。
上图：委员会、跨部门技术工作组、专家组员名单。图片来源：《美国国家水环境DNA战略》
美国联邦协调将促进伙伴关系、水环境eDNA的研究和开发、eDNA作为基本生物监测工具的采纳，以及日益增长的eDNA相关商品和服务产业。要建立一个全国性的eDNA企业，必须加强联邦协调和战略资源分配，以使eDNA数据的收集和传递操作化，从而提供关于全国水生健康的可靠指标。应对这些挑战需要协调行动和合作努力，结合科学研究、企业家精神、慈善事业以及公共和私人投资。
从多方报道综合来看，实施《国家水环境DNA战略》可以确保经过验证的eDNA方法可用于支持需要生物多样性数据的多项联邦倡议。该文件中列出的目标和任务，将使美国联邦机构在执行其任务时更有效和更具成本效益，并在未来保持这些改进。实现这些目标，被认为“可以增加对国家水生资源的知识和理解，增强美国的经济竞争力，加强国家安全和国际领导力，保护环境，并进一步在水环境研究中应用环境正义视角。”
感兴趣的“海洋与湿地”读者可以参看该文件的全文，参见文末参考资料链接。
思考题 | 举一反三
Q1. 如何充分利用eDNA技术，建立中国生物多样性监测新体系？eDNA技术的出现为生物多样性监测带来了革命性的变革。中国拥有丰富的生物多样性资源，但也面临着严峻的保护挑战。如何充分利用 eDNA 技术，建立一套高效、经济的生物多样性监测新体系？如何整合政府、社会组织和民间力量，推动eDNA技术在中国的应用？ Q2. 上文提到，美国将“构建由众多分布式自动eDNA平台组成的网络，就如同我们现在的气象观测和预报一样，能够实现对生物圈的实时监测和预测。”这一点对于中国科学界、自然保护界来说，有什么借鉴意义？实际上现在我们许多单位的数据是分散、闭门、隔绝的，导致大量的项目重复需要生物多样性投融资。如何破圈？如何实现有效的数据和标准共享？ Q3. 离岸项目（如海上风电）能够带来诸多经济和社会效益，但也可能对海洋生物多样性造成一定影响（比如：鲸豚类、蝙蝠等等）。如何在促进项目发展的同时，有效保护海洋生物多样性？eDNA技术能否为解决这一难题提供有效的解决方案？ Q4. 不同机构在进行eDNA监测时，可能会使用不同的方法和标准，导致数据难以比较和共享。如何建立统一的eDNA监测标准和规范，确保监测数据的质量和可比性？在目前全球《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》（GBF）聚焦于生物多样性资金短缺的情况下，统一eDNA的标准、共享相关生物多样性信息学数据库，是否有利于大力节省生物多样性投融资、弥补生物多样性保护资金的缺口？ Q5. 上文提到“该战略呼吁联邦机构和非联邦合作伙伴通过协调和合作的努力，建立一个全国性的eDNA企业”，那么，对我国有何启示？我国如也开始类似的做法，如何做？谁来牵头？生态环境部？自然资源部？中国生物多样性保护国家委员会？……它是否有足够高的效率和成果？是否会允许充分的公众参与？ |
本文仅代表资讯，不代表平台观点。
欢迎转发（请注明来源）。
编译 | 王芊佳
编辑 | Sara
排版 | Sara
【参考资料】
https://www.whitehouse.gov/ostp/news-updates/2024/06/03/nstc-national-aquatic-environmental-dna-strategy/
https://www.whitehouse.gov/wp-content/uploads/2024/06/NSTC_National-Aquatic-eDNA-Strategy.pdf
https://www.navy.mil/Press-Office/News-Stories/Article/3794906/national-strategy-on-aquatic-environmental-dna/
https://www.usgs.gov/special-topics/water-science-school/science/environmental-dna-edn
海湿·合集
点击访问往期主题文章
1海湿主题合集
海洋 海洋生物多样性 海洋保护区 BBNJ 海洋科学 生物多样性 深海采矿与生物多样性 蓝碳 公海 岛屿 地中海 珊瑚礁 海鸟 鲸豚 地中海 海藻林 红树林 海草床 海龟 海獭 海象 儒艮 盐沼 潮间带 海洋生态系统恢复 藻类 渔业 水产养殖 海洋经济 联合国海洋科学促进可持续发展十年 海洋生物多样性 湿地 国际重要湿地 湿地采风 湿地恢复 生态连通性 生态恢复 荒野 昆蒙框架 世界遗产 自然保护地 其他有效的区域保护措施（OECMs） 国家生物多样性战略和行动计划（NBSAP） 鸟 候鸟 企鹅 大鸨 北京雨燕 崖沙燕 猛禽 森林 草原 无人机 遥感监测 迁徙物种 野生动物 蝙蝠 野生动植物非法贸易（IWT） 环境法 环境影响评价 绿色犯罪学 环境诉讼 植物科学 动物 真菌 病毒 分类学 遗传学 昆虫 蜜蜂 授粉者 蚂蚁 两栖动物 濒危物种 外来入侵物种 灭绝 全球环境治理 极地科学 冰川 水 水资源 地下水 土壤 粮食安全 生态农业 生物防治 生态系统 气候变化 甲烷 野火 新能源 风光电与生物多样性 深海采矿 矿业 化学品 塑料污染 减塑捡塑 微塑料 新型污染物 生物多样性信息学 合成生物学 基因科学 eDNA 遗传资源数字序列（DSI） 遗传资源惠益分享（ABS）同一健康 生物多样性信息学 绿色发展 ESG 负责任旅游 海湿公开课 世界湿地日 国际生物多样性日 世界海洋日 世界环境日 世界候鸟日 标准 人物 青年 人才 能力建设 好书荐读 读者来信 生物多样性小课堂 水土保持与荒漠化防治 生态文明 可持续发展
重建人与自然的平衡 | 支持绿会生态保护公益项目，请点击“阅读原文”