Станции мониторинга качества воздуха собирают необходимые данные о биоразнообразии

Apr 19, 2023

Международная группа исследователей обнаружила, что тысячи станций мониторинга качества окружающего воздуха по всему миру невольно регистрируют не только атмосферные загрязнители и пыль: они также, вероятно, собирают данные о биоразнообразии в форме ДНК окружающей среды (эДНК). До сих пор считалось, что инфраструктуры для мониторинга биоразнообразия как национального, так и глобального масштаба не существует.

«Одна из самых больших проблем, стоящих сегодня перед планетой, — это ускоряющаяся потеря биоразнообразия», — говорит доцент Йоркского университета Элизабет Клэр из Торонто, эксперт по электронной ДНК, передающейся по воздуху, и автор-корреспондент исследования.газета опубликована в современной биологии. «Это может быть сокровищница данных о биоразнообразии. То, что мы обнаружили, анализируя фильтры с этих станций мониторинга, просто поразительно. Всего в двух местах мы нашли доказательства eDNA для более чем 180 различных растений и животных».

«Потенциал этого невозможно переоценить. Это может полностью изменить правила игры в отслеживании и мониторинге биоразнообразия», — говорит доктор Джоан Литтлфэр из Лондонского университета Королевы Марии, Великобритания, и первый автор статьи. «Почти в каждой стране есть какая-то система или сеть мониторинга загрязнения воздуха, принадлежащая государству или частная, а во многих случаях и то, и другое. Это могло бы решить глобальную проблему измерения биоразнообразия в огромных масштабах».

До сих пор никто не предполагал, что эти станции мониторинга качества воздуха могут собирать и хранить данные эДНК о птицах, пчелах, клещах, грибах, насекомых, растениях и млекопитающих по всему миру в качестве побочного продукта их обычной работы. Но это именно то, что необходимо для мониторинга биоразнообразия в таких масштабах, которые раньше были невозможны.

Согласно отчету «Живая планета» Всемирного фонда дикой природы, с 1970 года численность диких животных сократилась на 69 процентов. Эти станции контроля качества воздуха могут быть именно тем, что необходимо не только для отслеживания биоразнообразия по всей планете, но и для потенциального использования десятилетий. исторических данных о биоразнообразии эДНК на фильтрах, спрятанных в течение многих лет.

Правительства, ученые и экологические агентства по всему миру призывали к широкомасштабным стандартным методам отслеживания биоразнообразия в режиме реального времени – но это была невыполнимая задача – до сих пор не было предложено ни стандартизированного подхода, ни развернутой инфраструктуры.

Открытие того, что эти станции мониторинга воздуха могут собирать эДНК, еще более удивительно, поскольку они, возможно, все это время незаметно делали это.

И только когда исследователи, в том числе Клэр и Литтлфэр, доказали, что можно определить, какие виды присутствуют, используя электронную ДНК, взятую из воздуха, ученые из Национальной физической лаборатории Великобритании (NPL), которые управляют национальными сетями отбора проб качества воздуха, осознали, что потенциал того, что у них уже было. ДокторДжеймс Аллертон и Др.Эндрю Браун из NPL связались с Littlefair и Clare, поинтересовавшись, собирают ли национальные сети мониторинга качества воздуха в Великобритании эДНК во время нормальной работы. Вместе эти маловероятные новые сотрудники получают первый ответ: громкое «да».

«Мы регулярно собирали твердые частицы, пытаясь измерить уровень загрязняющих веществ в воздухе, но когда мы увидели работу Клэр и Литтлфэр, мы поняли, что, возможно, мы занимаемся чем-то гораздо более ценным», — говорит Аллертон.

Команда провела тест на станции контроля качества воздуха в Лондоне возле большого городского парка, собирая образцы в течение часа, дня и недели, и сравнила их с образцами восьмимесячной давности с общественной станции в Шотландии.

В Лондонском университете королевы Марии Littlefair обрабатывала образцы, а Клэр и аспирантка Нина Гарретт анализировали данные в Йоркском университете.

«Мы были удивлены разнообразием жизни, которое нам удалось исследовать с помощью одного подхода, почти неслыханного в этой области науки. В этих двух местах мы одновременно обнаружили эДНК 34 видов птиц и 24 видов млекопитающих, широкого спектра насекомых, сельскохозяйственные культуры, патогенные грибы, прекрасные полевые цветы, декоративные садовые растения и травы», — говорит Клэр с факультета естественных наук.