Дождевая вода раскрывает тайны биоразнообразия тропических лесов

Тропические леса остаются сокровищницей еще не открытых видов. Однако изучение их биоразнообразия, особенно в высоких кронах деревьев, сопряжено с большими трудностями – это дорого, сложно и может нанести ущерб хрупкой экосистеме.

Решение проблемы пришло с небес – в виде дождевой воды. Оказалось, что дождь смывает с листьев и веток следы ДНК окружающих растений и животных, так называемую эДНК. Анализ этой генетической информации позволяет ученым, словно через окно, заглянуть в скрытый мир лесного полога.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, ученые применили этот метод в старовозрастном тропическом лесу Амазонии на территории Французской Гвианы. Для сравнения они также собирали образцы на соседней древесной плантации. Чтобы проверить точность и надежность метода, исследователи проводили эксперименты, например, распыляя морковный сок и отслеживая, как долго его ДНК обнаруживается в дождевых смывах.

С помощью эДНК, собранной всего за 10 дней, удалось идентифицировать широкий спектр видов, включая растения, млекопитающих, птиц, амфибий и насекомых. В образцах присутствовала даже ДНК рыб – вероятно, в виде остатков пищи или помета хищников. Разница в биоразнообразии между естественным лесом и плантацией оказалась разительной.

Исследователи пишут: «Таксономическое разнообразие было в 1,3–1,9 раза выше в старовозрастном лесу по сравнению с плантацией, где было обнаружено 155 таксонов растений (против 111 на плантации), 61 таксон позвоночных (против 32) и 276 таксонов насекомых (против 153)».

Метод сбора эДНК с дождевой водой доказал свою надежность. Генетические сигналы остаются различимы в среднем от 8 до 20 дней, а их источник является высоко локализованным – в радиусе всего нескольких десятков метров. Это означает, что метод позволяет точно определять видовой состав на небольшом участке и отслеживать его изменения во времени.

Новый подход выгодно отличается от анализа эДНК из ручьев или воздуха, который дает менее точную географическую привязку, и от анализа почвы, описывающего в основном подземных обитателей. Сбор дождевых смывов – неинвазивная, недорогая и наиболее эффективная на сегодня технология для изучения жизни в кронах деревьев.

Разработанная методология открывает возможности для крупномасштабного и неинвазивного мониторинга. Она позволит значительно улучшить наши знания о скрытом разнообразии тропических лесных пологов и предоставить жизненно важные данные для оценки состояния экосистем и разработки стратегий по их сохранению.