Zinātnieki darbā: Mēs izmantojam vides DNS, lai uzraudzītu, kā cilvēka darbība ietekmē dzīvi upēs un strautos

Piemēram, vienā nesenajā pētījumā par kalnrūpniecības kalnrūpniecības ietekmi uz zivīm Rietumvirdžīnijā tika atlasītas tikai četras vietas ar četru pētnieku komandu. Ūdens organismu vākšanai un identificēšanai nepieciešami augsti kvalificēti ekologi un taksonomi, kuriem ir pieredze dažādās saldūdens sugās.


Attēla attēla pārstāvis: Flickr
  • Valsts:
  • Francija

Upes, ezeri un mitrāji aizņem tikai 1% no Zemes virsmas, taču tajā dzīvo gandrīz 10% visu sugu, ieskaitot zivis, zīdītājus, putnus, kukaiņus un vēžveidīgos. Bet šīs bagātās, daudzveidīgās ekosistēmas atrodas brīvajā kritienā. Visā pasaulē tagad sugu skaits samazinās straujāk nekā jebkurā citā laikā cilvēces vēsturē, un saldūdeņi zaudē vairāk sugu nekā sauszemes vai okeāna ekosistēmas.



Šodien aptuveni viena no četrām saldūdens radībām saskaras ar izmiršanu. Mitrāji izzūd trīs reizes ātrāk nekā meži. Visā pasaulē ūdens kvalitāte strauji pazeminās, to piesārņo plastmasa, notekūdeņi, ieguves dūņas, rūpnieciskās un lauksaimniecības ķīmiskās vielas un daudz kas cits.

vienatnē 6. sezona 4. sērija

Ir grūti izpētīt, kā šie stresi ietekmē ūdens dzīvi. Pastāv daudzi dažādi draudi, un upju tīkli aptver plašus ģeogrāfiskos reģionus. Bieži vien tie iet cauri attālām, gandrīz nepieejamām vietām. Pašreizējās saldūdens sugu uzraudzības metodes ir darbietilpīgas un dārgas.





Savā darbā kā ekoloģijas pētnieki mēs pārbaudām jaunu metodi, kas var ievērojami paplašināt biomonitoringu: izmantojot vides DNS vai eDNS, upēs, lai kataloģizētu un uzskaitītu sugas. Federālajām un vietējām aģentūrām šie dati ir nepieciešami, lai atjaunotu ūdens kvalitāti un pasargātu no izzušanas sugas, kas samazinās.

Tradicionālās metodes ir lēnas un dārgas Izmantojot tradicionālās biomonitoringa metodes, zinātnieki saskaita atsevišķas sugas un to pārpilnību tikai dažās vietās. Piemēram, viens nesen veikts pētījums par kalnrūpniecības kalnrūpniecības ietekmi uz zivīm Rietumvirdžīnijā atlasīja tikai četras vietnes ar četru pētnieku komandu.



Ūdens organismu vākšanai un identificēšanai nepieciešami augsti kvalificēti ekologi un taksonomi, kuriem ir zināšanas par dažādām saldūdens sugām. Katram uz lauka savāktajam zivju vai bezmugurkaulnieku paraugam visu sugu noteikšana ilgst no stundām līdz nedēļām. Tikai turīgas valstis var atļauties šo dārgo procesu.

vairoga varoņa piekabes pacelšanās

Lai saglabātu apdraudētās un apdraudētās sugas un saglabātu upju ekosistēmu veselību, laika gaitā ir jāuzrauga plašas teritorijas. Jutīgi ūdens kukaiņi un zivju sugas ir saldūdens ekvivalents sakāmvārdu kanārijputniņam ogļu raktuvēs: ja šo sugu nav, tas ir spēcīgs ūdens kvalitātes problēmu rādītājs. Iemesls var būt kalnrūpniecība, lauksaimniecība, urbanizācija vai citi avoti, kā arī aizsprosti, kas bloķē dzīvnieku kustības lejup pa straumi.

Brīvi peldoši ģenētiski pierādījumiInovācijas ģenētiskajās tehnoloģijās ir radījuši spēcīgu, pieejamu jaunu rīku, ko mēs tagad testējam. Šis process ietver eDNS iegūšanu no ūdenī peldoša ģenētiskā materiāla-ādas, svariem, izkārnījumiem un vienšūnu organismiem, piemēram, baktērijām.

Analizējot šo ģenētisko informāciju, mēs varam atklāt plašu sugu klāstu. Mēs sākām apsvērt iespēju izmantot eDNA mūsu pētījumiem 2018. gadā, pēc tam, kad vairāki pētījumi parādīja tās spēju uzraudzīt atsevišķas interesējošās sugas vai organismu grupas upēs un okeānos.

EDNS savākšana ir vienkārša: viens 4 unces ūdens paraugs var uztvert DNS atliekas no tūkstošiem ūdens sugu. Vēl viena priekšrocība ir tā, ka identifikācijai nav nepieciešams nogalināt savvaļas dzīvniekus.

Laboratorijā mēs pa vienam analizējam dažādu taksonomisko grupu DNS: baktērijas, aļģes, zivis un makro bezmugurkaulniekus - organismus, kuriem trūkst mugurkaula un kuri ir pietiekami lieli, lai redzētu, piemēram, gliemežus, tārpus un vaboles. Daudzi pētnieki pēta tikai vienu grupu, bet mēs tos visus novērtējam vienlaikus.

Pēc tam mēs saskaņojam savas DNS sekvences ar saldūdens sugām, kas jau ir katalogizētas esošajās datu bāzēs. Tādā veidā mēs varam attēlot šo organismu izplatību un pārpilnību upēs un upēs.

manga viens perforators

Šim procesam nepieciešams tikai lēts filtrs, šļirce un flakoni, un ikviens to var izdarīt. Komerciālie eDNA uzņēmumi iekasē mazāk nekā 200 USD par parauga iegūšanu un secību.

kāpēc pusaudžu titāni tika atcelti?

Izmainītas upes Izmantojot šo metodi, mēs plaši apsekojām 93 Rietumvirdžīnijas upes -skatoties uz visu dzīvības koku, sākot no vissīkākajām baktērijām un beidzot ar zivīm-divās dienās kopā ar četru cilvēku komandu.

Apalaču upes, kuras mēs pētām, ir dzīvības pilnas. Šīs ir dažas no bioloģiski daudzveidīgākajām mērenā saldūdens ekosistēmām pasaulē, kurās dzīvo daudzas zivju sugas, kā arī salamandras, vēži, mīdijas un ūdens kukaiņi. Daudzi nav atrodami nekur citur. Šajos 93 ūdensceļos mēs saskaitījām vairāk nekā 10 000 dažādu sugu.

Rajons, kurā mēs strādājām, ir intensīvs ogļu ieguves reģions, kas spēcīgi ietekmē ūdensceļus. Šķidrumi, kas izplūst no raktuvēm, ir skābi, taču šajā reģionā tie reaģē ar kaļķakmens iezi, tāpēc tīrais efekts ir padarīt sārmainas vietējās straumes. Raktuves drenāža palielina arī strautu sāļumu un sulfātu un citu piesārņotāju koncentrāciju. Mūsu pētījumi atklāja, ka ieguves ūdensšķirtnēs ir par 40% mazāk sugu nekā apgabalos, kuros netiek iegūti kalnrūpniecības darbi, un mūsu atklātie organismi bija retāk sastopami nekā neskartās upēs.

Upes veselības novērtēšana Mēs uzskatām, ka šī jaunā pieeja ir revolūcija biomonitoringam, paplašinot mūsu spēju noteikt un pētīt saldūdens dzīvi. Tas ir arī svarīgs jauns saglabāšanas rīks, kas ļauj zinātniekiem izsekot izmaiņām apdraudēto vai invazīvo sugu populācijās. Pētnieki var arī izmantot eDNA, lai uzraudzītu bioloģisko daudzveidību vai atklātu jaunas sugas okeānos vai augsnēs. Šī atklātās zinātnes metode padara visus DNS datus plaši pieejamus, gandrīz visas sekvences ievieto publiskās krātuvēs. Virzoties uz priekšu, mēs sagaidām, ka tas palīdzēs daudzu veidu pētījumiem, kā arī valsts un vietējām uzraudzības un saglabāšanas programmām. Ieguldījumi eDNS vākšanā un organismu identificēšanā un to ģenētisko parakstu analīzē arī turpmāk padarīs to par efektīvāku instrumentu. Tiek veikti centieni, lai labāk mērķētu dažādas sugas, koncentrējoties uz apdraudētajām sugām, invazīvajiem, kas bojā ekosistēmas, un jutīgām sugām, kas kalpo kā upju veselības rādītāji. Zinātnieki iesaldē eDNS paraugus -112 grādu F (-80 ° C) temperatūrā, cerot, ka tehnoloģiju attīstība nākotnē var sniegt vairāk informācijas.

Tradicionālās uzraudzības metodes joprojām ir vērtīgas, taču eDNA instrumentu kopumam pievieno svarīgu jaunu rīku. Kopā šīs pieejas var sākt atbildēt uz visiem jautājumiem par pārtikas tīkliem, sugu aizsardzības stāvokli, vairošanās ātrumu, sugu mijiedarbību, organismu veselību, slimībām un daudz ko citu.

(Šo stāstu nav rediģējuši Top News darbinieki, un tas tiek automātiski ģenerēts no sindicētās plūsmas.)