Роботы дают учёным беспрецедентный доступ к изучению биоразнообразия коралловых рифов

Мезофотические коралловые экосистемы (MCE) отличаются одним из самых высоких в мире уровней разнообразия каменистых кораллов (Scleractinia). Они уникальны также большим количеством аборигенных видов по сравнению с мелководными экосистемами. Однако их сложно изучать, так как они расположены на глубинах от 30 до 150 метров.

Точный мониторинг требует от учёных навыков как дайвинга, так и таксономии. Существующие методы накладывают ограничения, поэтому необходимы новые подходы.

Инновационное решение найдено: анализ экологической ДНК (eDNA) с использованием подводных мини-роботов (Mini-ROV). Собирая и анализируя генетический материал, который кораллы естественным образом выделяют в воду, можно идентифицировать множество видов в этих глубоководных средах без прямого наблюдения. Это упрощает изучение ранее труднодоступных очагов биоразнообразия.

Исследователи из Marine Genomics Unit в Окинавском институте науки и технологий (OIST) совместно с коллегами из Университета Рюкю и NTT Communications создали эффективную систему мониторинга MCE, комбинируя подводных роботов и eDNA-баркодирование.

Результаты опубликованы в журнале Coral Reefs.

Методология и результаты

Были обследованы четыре участка на рифе Шигео возле полуострова Мотобу (Окинава, Япония):

  • Два участка на глубине ~35–45 м (SR1 и SR2).
  • Два более глубоких участка на глубине ~54–59 м (SR3 и SR4).

Mini-ROV собирал пробы воды примерно в 0.5–1 м над дном рифа. Для анализа использовали митохондриальную ДНК. Для повышения точности создали специальную базу данных на основе полных митохондриальных геномов кораллов.

Анализ eDNA и наблюдения с роботов выявили разные коралловые сообщества на каждом участке:

  • SR1: Богатое сообщество с преобладанием Acropora, Seriatopora и Pachyseris, а также Cycloseris и Galaxea.
  • SR2: Доминирование кораллов Seriatopora с присутствием Galaxea.
  • SR4: Разнообразное сообщество во главе с Alveopora.
  • SR3: Наименее плотное покрытие, представленное лишь несколькими Lobophyllids и Cycloseris, несмотря на близость к разнообразному SR4.

Значение и ограничения

Результаты eDNA-метабаркодирования подтвердили предыдущие данные визуальных наблюдений на всех четырёх участках. Однако у метода есть ограничения:

  • В некоторых случаях анализ eDNA не смог различить близкородственные виды кораллов.
  • Успешность отбора проб ДНК варьировалась в зависимости от местоположения.

Несмотря на это, исследование — важный шаг вперёд. Возможность детектировать виды кораллов по пробам воды и визуально подтверждать их наличие даёт учёным ценный новый инструмент для мониторинга здоровья и биоразнообразия рифов в труднодоступных местах.

2024-12-06