Определение биоразнообразия в определенном регионе часто бывает затруднительным и дорогостоящим. Однако существует специальный метод, который может помочь в этом.
Городские водные пути, протекающие через населенные пункты, предоставляют легкодоступные данные о таких аспектах городской жизни, как, например, наличие популяции крыс или текущие пищевые предпочтения жителей. Экологи-ученые опубликовали свои выводы в научном журнале ‘PLOS One’. Анализ геномной ДНК из проб воды может дать представление о сезонных кулинарных вкусах и тенденциях в области здравоохранения, а также о численности различных видов диких животных.
Этот метод использует так называемую eDNA (environmental DNA, или ДНК окружающей среды). Это генетический материал животных, растений или микроорганизмов, который естественным образом попадает в окружающую среду, например, в виде чешуек кожи, экскрементов, пыльцы или отмерших клеток. Анализируя эти следы ДНК, специалисты могут определить, какие виды присутствуют, а также их численность.
Не слишком ли хорошо живется крысам?
Авторы исследования, включая ведущего автора Марка Стоекле из Университета Рокфеллера, объяснили, что с помощью eDNA из речной воды города власти могут, например, оценивать динамику популяций крыс и принимать решение о необходимости программ их контроля. Экологи-ученые протестировали использование eDNA на примере Ист-Ривер в Нью-Йорке, который представляет собой длинный пролив с сильными течениями.
«После сильного дождя ДНК почти всего, что поддерживает жизнедеятельность города — и издает кваканье и писк — попадает в Ист-Ривер», — отметил соавтор Джесси Аусубель из Университета Рокфеллера. «С генетической точки зрения, ливень превращает реку в нечто похожее на Таймс-сквер в канун Нового года: переполненную, шумную и полную сигналов».
Обнаружение множества видов — и баранины на тарелках
Исследователи еженедельно брали литр воды из Ист-Ривер с мая 2024 года по май 2025 года и анализировали содержащиеся в ней следы геномной ДНК. Тесты предоставили неожиданно подробное представление о жизни в городе и его окрестностях — от сезонных изменений в популяциях рыб и активности городской фауны до пищевых привычек нью-йоркцев.
Помимо морских видов, экологи-ученые обнаружили в водоеме, протекающем под Бруклинским мостом и мимо штаб-квартиры ООН, следы ДНК более чем 60 сухопутных животных, таких как крысы, еноты и белки, а также типичных городских птиц.
Кроме того, удалось сделать выводы о сезонных или специфичных для Нью-Йорка человеческих кулинарных предпочтениях. «Доля ДНК коз и овец в Ист-Ривер была выше, чем в национальных данных, что может указывать на повышенное потребление среди этнических меньшинств в Нью-Йорке», — говорится, например, в исследовании.
Экономичное средство для мониторинга окружающей среды
Стоекле объяснил, что ДНК окружающей среды раскрывает не только то, что обитает в воде, но и дает представление о всей окружающей экосистеме. «Теперь мы можем исследовать жизнь в реках и вокруг них, применяя современные геномные методы к небольшой пробе воды», — сказал он. «Этот подход обещает сделать экологический мониторинг таким же простым и рутинным, как анализ крови».
С помощью проб eDNA можно раньше выявлять экологические изменения, чем с помощью традиционных программ мониторинга. Они предоставляют практически реальное представление о реакциях экосистемы. Ученые убеждены, что городские водные пути могут использоваться повсеместно для непрерывного отслеживания биоразнообразия, результатов мероприятий по восстановлению природы и влияния человека.
«Городские водоемы по всему миру могут стать децентрализованными наблюдательными станциями для экологических изменений, предоставляя информацию практически в реальном времени о том, какие живые организмы обитают в этих водоемах и рядом с ними — не только рыбы, но и летучие мыши, бобры и лисы», — отметил Стоекле. Затраты и расходы при этом невелики.
Возможно не только с водой, но и с воздухом
Аналогичное предложение уже выдвинула другая исследовательская группа относительно станций мониторинга качества воздуха по всему миру: они могли бы внести решающий вклад в документирование состояния глобального биоразнообразия, как заключила исследовательская группа в журнале ‘Current Biology’. Всего в двух местах ученые обнаружили следы eDNA более чем 180 различных растений и животных.
Утверждается, что почти каждая страна имеет сеть для мониторинга загрязнения воздуха. В Германии сотни станций контроля качества воздуха также проводят соответствующие проверки. «Таким образом, можно было бы решить глобальную проблему — вопрос о том, как измерять биологическое разнообразие в больших масштабах», — пояснила первый автор Джоанн Литтлфейр из Лондонского университета королевы Марии.
