Раскрывая секреты пресноводных ручьев
Под поверхностью пресноводного ручья животные, растения, грибы и микроорганизмы создают сложные паттерны биоразнообразия. Брук Пеналюна, исследователь-биолог рыбного хозяйства Тихоокеанской Северо-Западной исследовательской станции Лесной службы USDA, изучает эту сложную динамику.
"Понимание биоразнообразия пресноводных экосистем и распределения видов в русловой сети — сложная задача. Ручьи взаимосвязаны и содержат много редких и трудно обнаруживаемых видов", — сказала Пеналюна, ведущий автор исследования, недавно опубликованного в Journal of Biogeography.
Большие данные, большие открытия
Пеналюна и её команда изучали четыре верховых водосбора реки Траск в прибрежном Орегоне. Исследование основывалось на анализе экологической ДНК (eDNA) — следов генетического материала, оставляемых живыми организмами в воде. Из образцов воды учёные извлекли мельчайшие фрагменты ДНК и отправили их на секвенирование в лабораторию для получения генетической сигнатуры. Образцы содержали более 2 миллионов последовательностей ("ридов"), которые затем сравнивали с известными генетическими базами данных для идентификации видов.
"Это определение больших данных. Они превышают возможности всех таблиц Excel", — отметила Пеналюна.
Результаты показали сдвиг в паттерне биоразнообразия от нижнего течения к верховьям, где рыбы исчезали у определённой верхней границы. Также было обнаружено, что лососёвые (тихоокеанский лосось и прибрежная форель) встречаются дальше вверх по течению, чем ожидалось, что указывает на расширение ареала.
Подкаменщики в центре внимания
Подкаменщики — звёзды этого исследования, и не только из-за своей колючей внешности. "Наши находки по подкаменщикам показывают, что вещи находятся не там, где мы думали. Мы идентифицируем новые генетические линии подкаменщиков по их генетическим сигнатурам", — сказала Пеналюна. Эти результаты раскрывают силу eDNA в показе аспектов биоразнообразия, ранее остававшихся "скрытыми".
Помимо возможного открытия новых видов подкаменщиков, анализ также выявил потенциально опасный патоген амфибий Batrachochytrium dendrobatidis, а также присутствие неуловимой горной бобровой крысы.
Это исследование изменило понимание присутствия видов в водосборах и, как следствие, улучшило нашу способность отслеживать, защищать и управлять ими. Оно также показало, как много мы ещё не знаем и как много предстоит узнать.