Sănătatea oceanelor poate fi acum monitorizată mai ușor. Iată cum!

Într-un pas înainte major pentru monitorizarea biodiversității sistemelor marine și pentru sănătatea oceanelor, un nou studiu publicat în Environmental DNA detaliază modul în care cercetătorii MBARI folosesc roboți subacvatici autonomi pentru a preleva ADN-ul mediului (eADN).

eADN-ul le permite oamenilor de știință să detecteze prezența speciilor acvatice din micile bucăți de material genetic pe care acestea le lasă în urmă.

• Pământul se încălzește în cel mai rapid ritm din istoria măsurătorilor
• Un fenomen meteo bizar ar putea explica de ce fabricile declanșează ninsori

Această supă de ADN oferă indicii despre schimbările biodiversității în zonele sensibile, despre prezența speciilor rare sau pe cale de dispariție și despre răspândirea speciilor invazive, toate acestea fiind esențiale pentru a înțelege, a promova și a menține sănătatea oceanelor.

Cum vor monitoriza cercetătorii sănătatea oceanelor?

Pentru studiu, cercetătorii au combinat două platforme autonome noi dezvoltate de MBARI: vehiculul subacvatic autonom cu rază lungă de acțiune (LRAUV) și Procesorul de probe de mediu (ESP), scrie Eurek Alert.

LRAUV este un robot agil care poate călători în zone îndepărtate ale oceanului pentru perioade lungi de timp. ESP este un „laborator într-o cutie” robotizat care filtrează apa de mare și conservă eADN-ul pentru studii viitoare.

Echipând un LRAUV cu tehnologia ESP, cercetătorii pot extinde scara monitorizării oceanelor în timp și spațiu. În comparație, eșantionarea tradițională de eADN din ocean necesită săptămâni pe o navă de cercetare scumpă limitată la o zonă restrânsă. Inovațiile tehnologice ca aceasta revoluționează eforturile de conservare a oceanelor.

„Știm că eADN este un instrument incredibil de puternic pentru studierea comunităților oceanice, dar am fost limitați de ceea ce puteam realiza folosind nave de cercetare cu echipaj. Acum, tehnologia autonomă ne ajută să folosim mai bine timpul și resursele pentru a studia noi părți ale oceanului”, a spus Kobun Truelove, oceanograf biologic la MBARI și autor principal al lucrării.

Biodiversitatea marină

Biodiversitatea marină este o măsură a abundenței indivizilor și speciilor din ocean. Acest mozaic de organisme interconectate, de la cel mai mic plancton la cele mai mari balene, susține rețele trofice, produce aerul pe care îl respirăm și ne reglează clima.

Instrumente autonome precum LRAUV și ESP le permit cercetătorilor MBARI să mențină o prezență persistentă în ocean și să monitorizeze schimbările în ecosistemele sensibile în moduri care nu erau posibile anterior.

„Organismele se mută pe măsură ce condițiile se schimbă în oceane și în Marile Lacuri, afectând oamenii și economiile care se bazează pe acele specii. Avem nevoie de abordări mai ieftine și mai agile pentru a monitoriza biodiversitatea la scară largă”, a declarat Kelly Goodwin, coautor al studiului și colaborator al National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) din SUA.

„Acest studiu oferă dezvoltarea sinergică a eADN-ului și a tehnologiilor fără echipaj de care avem nevoie, ca răspuns direct la prioritățile stabilite în Planul strategic ‘Omics’ al NOAA”, a continuat Goodwin.

Instituțiile implicate în studiu

Pentru această cercetare, MBARI a colaborat cu cercetătorii de la Laboratorul Oceanografic și Meteorologic Atlantic al NOAA și de la Universitatea din Washington pentru a finaliza trei expediții în Sanctuarul Marin Național din Golful Monterey. Echipa a coordonat colectarea de mostre între cele trei nave de cercetare ale MBARI, nava de pescuit Reuben Lasker a NOAA și o flotă de LRAUV-uri MBARI.

O echipă de pe o navă a coborât sticle la o anumită adâncime pentru a colecta și a conserva probe de apă. Între timp, un LRAUV echipat cu un ESP a prelevat autonom și a conservat eADN din locații și adâncimi similare. Probele de eADN au fost duse apoi la laborator pentru secvențiere aprofundată.

Pe ce se bazează studiul care ne ajută să monitorizăm sănătatea oceanelor?

Organismele înrudite au secțiuni comune ale ADN-ului, cunoscute sub numele de markeri genetici. Pentru acest studiu, cercetătorii au analizat mostre de eADN cu o tehnică cunoscută sub numele de metabarcoding. Această metodă caută fragmente scurte de ADN și oferă o defalcare a grupurilor prezente în probă.

Această tehnică este deosebit de utilă pentru traducerea datelor eADN într-o măsură a biodiversității. Cercetătorii au analizat patru tipuri diferite de markeri genetici, fiecare reprezentând un nivel ușor diferit al rețelei trofice. Împreună, rezultatele au dat o imagine mai de ansamblu a compoziției comunității. Probele colectate de la nave de cercetare și vehicule autonome au dezvăluit modele similare de biodiversitate.

Truelove a remarcat că rezultatele studiului marchează un pas înainte pentru a monitoriza ecosistemele marine și sănătatea oceanelor. „Această muncă se referă la creșterea dimensiunii cercetării eADN. În loc să ne uităm la o specie individuală, putem începe să caracterizăm mai larg structura comunității biologice din ocean”, a spus el.

„Datele bune sunt piatra de temelie a managementului durabil al oceanelor”, a spus Francisco Chavez, coautor al studiului, de la MBARI. „Monitorizarea regulată a ADN-ului de mediu ne spune ce se află acolo și ce se schimbă în timp. Când vine vorba de înțelegerea impactului schimbărilor climatice, una dintre cele mai mari amenințări la adresa sănătății oceanelor, această informație este esențială”, a adăugat el.

Noile aparate

LRAUV-urile pot călători săptămâni întregi și sute de kilometri. Acestea pot permite eșantionarea mai frecventă în zonele de interes decât navele de cercetare tradiționale, care de obicei vizitează rar locuri îndepărtate.

Roboții autonomi le vor permite cercetătorilor să studieze regiunile oceanului nesupravegheate anterior. Completarea acestor lacune de date este esențială pentru consolidarea sănătății oceanelor globale.

Cercetarea pe bază de nave va continua să aibă un rol important în studiile oceanografice, dar adăugarea de noi tehnologii autonome la setul de instrumente va extinde capacitatea de cercetare, monitorizare și management al resurselor.

În cele din urmă, cercetătorii MBARI au în vedere implementarea unei flote de LRAUV echipate cu tehnologie ESP.

Studiul a fost publicat în Environmental DNA.

Vă recomandăm să citiți și:

Cea mai mare descoperire de mamifere noi din ultimii 90 de ani

Un pește dintr-o specie rară și înspăimântătoare a eșuat pe țărmul din California

Gheţarii din Himalaya se topesc într-un ritm alert și ar putea să dispară până în 2100

Un pește-Lună enorm i-a surprins pe cei care vâsleau în Laguna Beach