Science >> Wetenschap >  >> Natuur

We hebben snellere, betere manieren nodig om de afnemende riviergezondheid van Nieuw-Zeeland te monitoren, en het gebruik van milieu-DNA kan daarbij helpen

Een klein monster rivierwater kan de aanwezigheid van veel soorten helpen detecteren. Credit:Michael Bunce en Simon Jarman, CC BY-SA

De rivieren in Nieuw-Zeeland zijn er niet goed aan toe. Uit het laatste zoetwaterrapport van het ministerie van Milieu blijkt dat naar schatting 45% van de totale rivierlengte niet langer geschikt is om in te zwemmen en dat 48% gedeeltelijk ontoegankelijk is voor bedreigde trekvissen.



De wetenschap is duidelijk. De aanvoer van stikstof en fosfor, in combinatie met invasieve soorten, zet sommige rivieren zo onder druk dat ze geen gezonde ecosystemen meer in stand kunnen houden. De toestand van rivieren en grondwater heeft ook invloed op de kwaliteit van het drinkwater.

Het voornemen van het kabinet om de nationale beleidsverklaring zoetwaterbeheer te vervangen brengt het onderwerp zoetwaterkwaliteit weer landelijk in de schijnwerpers.

Maar ongeacht de politieke debatten is, gezien de gevaarlijke toestand van het zoetwater in Nieuw-Zeeland, effectieve monitoring op basis van gedegen bewijsmateriaal nodig om afwegingen te kunnen maken en te begrijpen of we rivieren duurzaam beheren.

Dit is waar omgevings-DNA (eDNA) in beeld komt.

Aotearoa Nieuw-Zeeland zal altijd meerdere methoden nodig hebben om de duizenden rivieren en beken in het hele land te monitoren, maar we hopen dat onze nieuwe eDNA-methode zal helpen door de zoetwatermonitoring sneller, goedkoper, uitgebreider en beter geschikt te maken voor landelijke onderzoeken.

Rivieren zijn vol leven

Het leven in de rivieren van Nieuw-Zeeland is een essentieel onderdeel van hun gezondheid. Microbiële diversiteit is voortdurend bezig met het afbreken en recyclen van voedingsstoffen die nieuw leven in stand houden en de gezondheid van rivieren in stand houden.

Of het nu vissen, kikkers of valken zijn, alle organismen werpen stukjes genetisch materiaal af in het milieu. Deze DNA-‘broodkruimels’ bieden essentiële aanwijzingen over wat er in het gebied leeft. We kunnen al deze DNA-signalen testen zonder ooit een dier te zien.

Een eDNA-analyse van één liter water uit de Waikato-rivier toont alle gedetecteerde soorten. Credit:Wilderlab en Wai Tuwhera o Te Taiao, CC BY-SA

Dezelfde ultragevoelige technologie wordt al gebruikt om COVID in afvalwater te detecteren door SARS-CoV-2-varianten en concentraties van het virus te volgen.

Totdat eDNA werd ontwikkeld, was de belangrijkste methode die we hadden om de gezondheid van rivieren te monitoren het vangen (vaak doden) en sorteren van duizenden ongewervelde dieren of elektrisch vissen. Dergelijke methoden zijn tijdrovend en kostbaar, vereisen specialistische expertise en hebben doorgaans een periode van vijf jaar nodig om een ​​verandering in de riviergezondheid te detecteren.

De gamechanger van eDNA is het vermogen om veel soorten tegelijk te detecteren, met behulp van een eenvoudig te gebruiken (filtratie)bemonsteringsmethode. Dit opent een reeks mogelijke toepassingen.

Het Department of Conservation gebruikt eDNA om nieuwe populaties van bedreigde sterrenstelselvissen op te sporen en het Ministry for Primary Industries gebruikt het om de verspreiding van de zoetwaterschelp die de Waikato-rivier is binnengedrongen, te volgen.

Maar eDNA omvat veel meer dan het opsporen van een favoriet (of minst favoriet) dier. De echte verandering is de mogelijkheid om eDNA-barcodes in de ‘levensboom’ te lezen.

Hele ecosystemen 'zien'

In plaats van ons te concentreren op slechts een paar geselecteerde indicatorsoorten, helpt eDNA ons om het ecosysteem holistischer te bekijken, zoals het onderstaande voorbeeld van de Waikato-rivier, op basis van één liter gefilterd water.

In een partnerschap tussen het eDNA-bedrijf Wilderlab, het Department of Conservation, het Ministerie van Milieu en regionale raden hebben we deze holistische ecosysteemgegevens benut om een ​​nieuwe index te ontwikkelen om de gezondheid van rivieren te meten, de Taxon-Independent Community Index of TICI.

Met behulp van regelmatig gecontroleerde rivierlocaties in Aotearoa, Nieuw-Zeeland, hebben we ons gericht op 3.000 eDNA-barcodes van bacteriën, schimmels, planten en dieren die indicatoren zijn voor riviervoeding.

Deze infographic toont TICI-scores in heel Nieuw-Zeeland en hoe deze veranderen langs de lengte van een rivier. Credit:Wilderlab, CC BY-SA

De TICI-index is een score van 60 tot 140, gebaseerd op welke van de 3.000 barcodehandtekeningen aanwezig is. Sommige streepjescodes duwen de wijzerplaat in een positieve richting, andere een duwtje in de negatieve richting.

Ruwe DNA-gegevens kunnen complex zijn. De TICI-index distilleert de genetische code tot een maatstaf waar mensen gemakkelijker mee aan de slag kunnen. Van nul riviermonsters die in 2019 met eDNA zijn geprofileerd, hebben we nu meer dan 50.000 eDNA-records, waaronder 16.000 TICI-scores. Gezamenlijk heeft dit een van de krachtigste eDNA-datasets ter wereld opgeleverd en een aantal nieuwe toepassingen geopend.

Teichelmann Creek in de roofdiervrije Perth Valley (in het Zuidwestland) staat momenteel bovenaan het klassement met een TICI-score van 135,03 (ongerept). Aan de andere kant van de tabel genereerde Papanui Stream in Hawke's Bay een TICI van 68,05 (zeer slecht).

Waar naartoe voor eDNA?

Wij voorzien dat op eDNA gebaseerde indicatoren, zoals de TICI-index, mensen een praktische manier zullen bieden om de gezondheid in hun lokale rivieren te volgen.

Gemeenschappen maken al gebruik van deze tool via het Wai Tuwhera o te Taiao-programma. Boeren stappen mee en eDNA-technieken maken deel uit van het toekomstdenken van de centrale overheid.

In een rapport uit 2019 over het Nieuw-Zeelandse milieurapportagesysteem heeft de parlementair commissaris voor Milieu tekortkomingen en fragmentatie geïdentificeerd in de verzameling en rapportage van milieugegevens in Nieuw-Zeeland, ook voor zoetwater. Wij beweren dat eDNA ons een stap dichter bij het oplossen van een aantal van deze problemen brengt.

Met behulp van de eDNA-toolkit ligt het binnen ons technisch (en budgettair) bereik voor regelmatige monitoring van alle rivieren in Aotearoa om te helpen prioriteiten te stellen waar, wanneer en hoeveel beheer (of herstel) nodig is.

En er komt nog meer op het gebied van eDNA-monitoring, waaronder methoden voor het bemonsteren van eDNA uit de lucht, uit huishoudelijke kranen, zeecontainers en rond aquacultuurfaciliteiten.

Aangeboden door The Conversation

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Octopussen geven de voorkeur aan bepaalde wapens bij het jagen en passen tactieken aan hun prooi aan
  2. Hoe werkt ADP naar ATP?
  3. Onderzoekers voeren het allereerste onderzoek uit om de microbiota in het speeksel van gespeende biggen te karakteriseren
  4. Geluidsoverlast veroorzaakt chronische stress bij vogels, met gezondheidsgevolgen voor jongeren
  5. Deze boom is het oudste levende organisme van Europa - een soort van,
  6. Hoe u uw hersenen kunt stimuleren
  7. Wetenschappers onthullen hoe SID-1 dsRNA herkent en systemische RNA-interferentie initieert
  8. Een nieuw quarantaineschema zou het risico op herintroductie van hondsdolheid in de EU na de Russische invasie kunnen verminderen, zo blijkt uit onderzoek
  9. Onderzoekers brengen veranderingen in de stroomstroom in kaart om de menselijke impact op ecosystemen te meten

Wetenschap