Freshwater fish biodiversity is quickly decreasing and requires effective monitoring and conservation. Environmental DNA (eDNA)-based methods have been shown to be highly sensitive and cost-efficient for aquatic biodiversity surveys, but few studies have systematically investigated how spatial sampling design affects eDNA-detected fish communities across lentic systems of different sizes. We compared the spatial patterns of fish diversity determined using eDNA in three lakes of small (SL; 3 ha), medium (ML; 122 ha) and large (LL; 4,343 ha) size using a spatially explicit grid sampling method. A total of 100 water samples (including nine, 17 and 18 shoreline samples and six, 14 and 36 interior samples from SL, ML and LL, respectively) were collected, and fish communities were analysed using eDNA metabarcoding of the mitochondrial 12S region. Together, 30, 35 and 41 fish taxa were detected in samples from SL, ML, and LL, respectively. We observed that eDNA from shoreline samples effectively captured the majority of the fish diversity of entire waterbodies, and pooled samples recovered fewer species than individually processed samples. Significant spatial autocorrelations between fish communities within 250 m and 2 km of each other were detected in ML and LL, respectively. Additionally, the relative sequence abundances of many fish species exhibited spatial distribution patterns that correlated with their typical habitat occupation. Overall, our results support the validity of a shoreline sampling strategy for eDNA-based fish community surveys in lentic systems but also suggest that a spatially comprehensive sampling design can reveal finer distribution patterns of individual species.

中文翻译：

---

使用环境DNA评估鱼类群落：空间采样设计在不同大小的透镜系统中的作用。

淡水鱼类的生物多样性正在迅速减少，需要有效的监测和保护。对于水生生物多样性调查，基于环境DNA（eDNA）的方法已被证明是高度灵敏且具有成本效益的，但是很少有研究系统地研究空间采样设计如何影响不同大小的透镜系统中eDNA检测到的鱼类群落。我们使用空间显式网格采样方法，比较了在小（SL； 3公顷），中（ML； 122公顷）和大（LL； 4,343公顷）大小的三个湖中使用eDNA确定的鱼类多样性的空间格局。总共收集了100个水样本（分别包括SL，ML和LL的9个，17个和18个海岸线样本以及6个，14个和36个内部样本），并使用线粒体12S区域的eDNA元条形码对鱼类群落进行了分析。总共在SL，ML和LL的样品中分别检测到30、35和41个鱼类群。我们观察到，来自海岸线样本的eDNA有效捕获了整个水体的大部分鱼类多样性，与单独处理的样本相比，合并样本回收的物种更少。ML和LL分别检测到彼此之间250 m和2 km之内的鱼类群落之间的显着空间自相关。此外，许多鱼类的相对序列丰度表现出与其典型栖息地占用相关的空间分布模式。总体而言，我们的研究结果支持了海岸线采样策略在镜头湖系统中基于eDNA的鱼类群落调查的有效性，但同时也表明，空间综合采样设计可以揭示单个物种的更精细分布模式。在SL，ML和LL的样品中分别检测到30、35和41条鱼类。我们观察到，来自海岸线样本的eDNA有效地捕获了整个水体的大部分鱼类多样性，与单独处理的样本相比，合并样本回收的物种更少。ML和LL分别检测到彼此之间250 m和2 km之内的鱼类群落之间的显着空间自相关。此外，许多鱼类的相对序列丰度表现出与其典型栖息地占用相关的空间分布模式。总体而言，我们的研究结果支持了海岸线采样策略在镜头湖系统中基于eDNA的鱼类群落调查的有效性，但同时也表明，空间综合采样设计可以揭示单个物种的更精细分布模式。在SL，ML和LL的样本中分别检测到30、35和41条鱼类群。我们观察到，来自海岸线样本的eDNA有效地捕获了整个水体的大部分鱼类多样性，与单独处理的样本相比，合并样本回收的物种更少。ML和LL分别检测到彼此之间250 m和2 km之内的鱼类群落之间的显着空间自相关。此外，许多鱼类的相对序列丰度表现出与其典型栖息地占用相关的空间分布模式。总体而言，我们的研究结果支持了海岸线采样策略在镜头湖系统中基于eDNA的鱼类群落调查的有效性，但同时也表明，空间综合采样设计可以揭示单个物种的更精细分布模式。在SL，ML和LL的样品中分别检测到35个和41个鱼类群。我们观察到，来自海岸线样本的eDNA有效地捕获了整个水体的大部分鱼类多样性，与单独处理的样本相比，合并样本回收的物种更少。ML和LL分别检测到彼此之间250 m和2 km之内的鱼类群落之间的显着空间自相关。此外，许多鱼类的相对序列丰度表现出与其典型栖息地占用相关的空间分布模式。总体而言，我们的研究结果支持了海岸线采样策略在镜头湖系统中基于eDNA的鱼类群落调查的有效性，但同时也表明，空间综合采样设计可以揭示单个物种的更精细分布模式。在SL，ML和LL的样品中分别检测到35个和41个鱼类群。我们观察到，来自海岸线样本的eDNA有效地捕获了整个水体的大部分鱼类多样性，与单独处理的样本相比，合并样本回收的物种更少。ML和LL分别检测到彼此之间250 m和2 km之内的鱼类群落之间的显着空间自相关。此外，许多鱼类的相对序列丰度表现出与其典型栖息地占用相关的空间分布模式。总体而言，我们的研究结果支持了海岸线采样策略在镜头湖系统中基于eDNA的鱼类群落调查的有效性，但同时也表明，空间综合采样设计可以揭示单个物种的更精细分布模式。