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为探究高山湖泊鱼类引入时间这一问题,研究人员以莱东湖(Lake Redon)为对象开展基于寄生虫沉积 DNA(sedDNA)的研究。结果发现该湖自 7 世纪起就有鱼类寄生虫存在,表明鱼类引入时间比文献记载早。这一成果有助于深入了解湖泊生态历史及人类活动影响。
在高山之巅,分布着许多原本鱼踪罕至的湖泊。这些高山湖泊,因冰川作用形成的陡峭地势,与外界水系隔绝,自然条件下难以有鱼类栖息。但如今,不少湖泊中却出现了鱼的身影。这背后是人类的活动,鱼类被引入高山湖泊,打破了原有的生态平衡。以往研究主要依据历史文献来推断鱼类引入时间,可文献记录往往存在局限性,很多早期的人类活动并未被完整记载。所以,确定高山湖泊鱼类引入的准确时间,成了困扰科学家们的一大难题。为了解开这一谜团,来自巴塞罗那大学(University of Barcelona)等机构的研究人员展开了深入研究,其成果发表在《Nature Communications》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先是沉积物采样,他们在莱东湖(Lake Redon)采集了沉积物岩芯样本用于后续分析。其次,运用放射性同位素测年技术(如210 P b 和 AMS-14 C 测年)确定沉积物年代 。在分子生物学方面,利用 sedDNA 分析技术,通过扩增 18S rRNA 基因的 V9 区域,检测样本中的寄生虫 DNA;同时结合高通量测序技术,获取大量序列信息,从而鉴定寄生虫种类 。此外,还对光合色素和枝角类动物残骸进行分析,以此了解湖泊生态变化。
研究结果如下:
SedDNA 鱼类证据 :研究人员尝试用多种引物检测莱东湖表层沉积物中的鱼类 DNA,却一无所获。但使用针对真核生物的 18S rRNA 基因引物对沉积物岩芯进行检测时,发现了鱼类寄生虫的痕迹。属于四个主要类群(Kinetoplastea、Oomycota、Ichthyosporea 和 Ciliophora)的多种潜在鱼类寄生虫被识别出来。其中,Kinetoplastea 寄生虫中的 Ichthyobodo 最早出现且持续存在时间最长,可追溯至 7 世纪,自 800 CE 起一直延续至今。
湖泊历史生态背景 :通过分析光合色素,研究人员发现湖泊生产力在不同时期有显著变化。例如,在 200 BCE 左右,a - phorbins 浓度出现明显变化,表明湖泊生产力发生转变。此后,在 1000 - 1300 CE 期间,湖泊生产力达到高峰,之后逐渐下降,直到 1975 CE 左右又有所回升。同时,对枝角类动物残骸的分析显示,不同种类枝角类动物的数量变化与湖泊生产力相关,但与鱼类存在与否的关联并不明显。
在研究结论与讨论部分,研究人员通过寄生虫 sedDNA 分析,确凿地证明了莱东湖鱼类引入时间至少可追溯到 7 世纪,比历史文献记载的时间更早。这一发现与当地山区早期开发利用的时间相契合,说明在山区资源开始被广泛利用时,鱼类就可能已被引入湖泊。此外,研究还发现不同类群寄生虫的分类学鉴定存在差异,受基因片段长度、DNA 保存状况和数据库参考序列等因素影响。Ichthyobodo 的持续存在为鱼类长期存在于湖泊提供了有力证据,其 DNA 信号稳定,且在现代湖水中也被检测到。
该研究意义重大,它为研究高山湖泊鱼类引入历史提供了新的视角和方法,突破了传统考古学和文献研究的局限。通过检测寄生虫 sedDNA,能够更准确地确定鱼类引入时间,进而深入了解人类活动对湖泊生态系统的长期影响。这有助于评估当前高山湖泊生态现状,为保护和管理高山湖泊生态系统提供科学依据,对维护生物多样性和生态平衡具有重要意义。
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