Земля столкнулась с кризисом биоразнообразия, вымирание видов ускоряется поразительными темпами. Политические меры, наконец, догоняют дилемму, поскольку в декабре 2022 года Организация Объединенных Наций достигла исторического соглашения о защите 30 процентов дикой природы Земли к 2030 году. Для решения этого кризиса предстоит нелегкая борьба - в том числе с инфраструктурой, необходимой для количественной оценки этих потерь.
Эти важнейшие данные теперь могут поступать из неожиданного источника: станций мониторинга качества воздуха. В исследовании, опубликованном 5 июня в журнале Current Biology, говорится, что на протяжении десятилетий тысячи станций мониторинга качества атмосферного воздуха по всему миру непреднамеренно собирали ДНК окружающей среды (эДНК) в своих фильтрах.
"Одной из самых больших проблем в области биоразнообразия является мониторинг в ландшафтном масштабе - и наши данные показывают, что это можно решить с помощью уже существующих сетей станций мониторинга качества воздуха, которые регулируются многими государственными и частными операторами", - сказала в своем заявлении соавтор исследования и эколог Йоркского университета Элизабет Клэр. "Эти сети существуют уже несколько десятилетий, но мы не задумывались об экологической ценности собираемых ими образцов".
Станции мониторинга качества воздуха существуют уже несколько десятилетий, но методы улавливания и анализа эДНК относительно новые. Данные предыдущих исследований доказали возможность определения вида животных в зоопарке путем отбора проб воздуха.
В новом исследовании группа ученых проверила, улавливается ли на этих фильтрах эДНК, содержащая информацию о местных растениях, насекомых и других животных, как побочный продукт обычной работы сетей мониторинга качества воздуха. Эти сети обычно проводят мониторинг тяжелых металлов и других загрязняющих веществ.
Они извлекли и амплифицировали ДНК из фильтров в двух местах в Великобритании и восстановили эДНК более 180 различных грибов, растений, насекомых, млекопитающих, птиц, земноводных и других групп животных. В список видов вошли многие харизматичные виды, включая барсуков, дормисов, маленьких сов и гладких тритонов. Кроме того, удалось взять ДНК у видов, представляющих особый интерес с точки зрения охраны природы, таких как ежи и певчие птицы. Деревья и растения включали ясень, липу, сосну, иву, дуб, иргу, мальву, маргаритку, крапиву и травы. Согласно исследованию, была также идентифицирована ДНК таких сельскохозяйственных культур, как пшеница, соя и капуста.
Кроме того, фильтры содержали ДНК 34 видов птиц. Данные показали, что более длительное время отбора проб позволило зафиксировать большее количество видов позвоночных, возможно, потому что со временем территорию посещало больше птиц и млекопитающих.
По словам команды, сети мониторинга качества воздуха собирают данные о местном биоразнообразии очень стандартным способом, но экологическое значение долгое время оставалось незамеченным. В некоторых местах образцы хранятся десятилетиями, что позволяет предположить, что уже существуют образцы, которые фиксируют экологические данные во времени. При незначительных изменениях эти образцы могут быть использованы для детального мониторинга биоразнообразия на суше с помощью уже действующей сети.
"Самым важным выводом, на мой взгляд, является демонстрация того, что аэрозольные пробоотборники, обычно используемые в национальных сетях для мониторинга качества окружающего воздуха, также могут собирать эДНК", - сказал в своем заявлении Джеймс Аллертон, соавтор работы и специалист по качеству воздуха из Национальной физической лаборатории Великобритании. "Можно сделать вывод, что такие сети - за все годы их работы и в других странах мира - могли случайно собирать эДНК из того самого воздуха, которым мы дышим".
В настоящее время команда работает над сохранением как можно большего количества этих образцов с учетом эДНК. Команда говорит, что потребуются глобальные усилия, чтобы получить все данные о биоразнообразии.
"Потенциал этого невозможно переоценить", - сказала в своем заявлении соавтор исследования, биолог Лондонского университета королевы Марии Джоанн Литтлфэйр. Это может стать абсолютным изменением в игре для отслеживания и мониторинга биоразнообразия". Почти в каждой стране существует какая-либо система или сеть мониторинга загрязнения воздуха, либо государственная, либо частная, а во многих случаях и та, и другая. Это может решить глобальную проблему измерения биоразнообразия в массовом масштабе".