Aktualności
Badania
06 Maja
Fot. Karolina Bącela-Spychalska
Opublikowano: 2024-05-06

Zbadają bioróżnorodność europejskich rzek

Wdrożeniem nowoczesnych metod monitorowania różnorodności biologicznej w rzekach Europy zajmie się międzynarodowe konsorcjum 14 instytucji naukowych z 11 krajów. W projekcie wartym 2 miliony euro udział biorą badacze z Uniwersytetu Łódzkiego.

Międzynarodowy projekt badawczy „DNAquaIMG: Innovative transnational aquatic biodiversity monitoring” koordynowany przez prof. Floriana Leese z Uniwersytetu Duisburg-Essen w Niemczech wykorzystuje sekwencjonowanie nowej generacji (next-generation sequencing, NGS) i automatyczne rozpoznawanie obrazów w celu udoskonalenia monitorowania bioróżnorodności. Ma to pomóc w identyfikowaniu zmian na wczesnym etapie, a tym samym w skuteczniejszej ochronie przyrody. Dotyczy to w szczególności ekosystemów rzecznych.

Głównym zadaniem projektu jest rozszerzenie działań w obrębie już istniejącego monitoringu środowiska. Zależy nam, aby uzyskać jeszcze dokładniejsze dane nie tylko na temat stanu ekologicznego rzek, ale także bioróżnorodności, włączając w to bioróżnorodność na poziomie genetycznym – tłumaczy prof. Karolina Bącela-Spychalska z Katedry Zoologii Bezkręgowców i Hydrobiologii na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska Uniwersytetu Łódzkiego.

I dodaje, że nasze życie jest uzależnione od innych organizmów, które funkcjonują na Ziemi. Jak podkreśla badaczka, wprowadzając jakiekolwiek zmiany, naruszamy sieci zależności i tym samym doprowadzamy do drastycznych i często nieodwracalnych zmian, które w konsekwencji odczujemy sami.

Jak badać bioróżnorodność?

Aby wykorzystać możliwości nowych metod monitorowania różnorodności biologicznej w Europie, naukowcy będą dążyć do ich wdrożenia w procedury istniejącego i sprawdzonego monitorowania jednolitych części wód powierzchniowych (JCWP) w ramach Europejskiej Ramowej Dyrektywy Wodnej (2000/60/WE), która stanowi podstawę dla rutynowego biomonitoringu rzek. Realizacja projektu DNAquaIMG, dzięki zastosowaniu nowych narzędzi, da również odpowiedź na pytanie, w jaki sposób zmiany w zespołach organizmów są powiązane z różnorodnością funkcjonalną i klasą stanu ekologicznego wód. W związku z tym identyfikacja organizmów do poziomu gatunku jest konieczna dla uzyskania wiarygodnych wskazań zmian bioróżnorodności.

Skupiamy się na badaniu dwóch grup organizmów standardowo stosowanych jako wskaźniki ekologicznego stanu wód: makrobezkręgowcach bentosowych i okrzemkach. Te niewielkie organizmy są kluczowe dla funkcjonowania ekosystemu i szybko reagują na zmiany, szczególnie te wynikające z działalności człowieka, tj. zanieczyszczenia czy przekształcanie cieków – wyjaśnia prof. Bącela-Spychalska.

Bezkręgowce i okrzemki są standardowo opracowywane w ramach Państwowego Monitoringu Środowiska zgodnego z wytycznymi Ramowej Dyrektywy Wodnej. Naukowcy skupieni w konsorcjum we współpracy z organizacjami odpowiedzialnymi za monitoring wód pobiorą ich próbki i zbadają, w jaki sposób nowe metody można zintegrować z rutynowym protokołem.

Nie wyważamy otwartych drzwi, staramy się za to udoskonalić funkcjonujący już system monitoringu – dodaje prof. Bącela-Spychalska. – W tym przypadku włączamy nowoczesne metody. Po pierwsze identyfikowanie organizmów za pomocą NGS i kodów kreskowych DNA (barkodów DNA), które pozwolą nam w krótkim czasie, z dużą dokładnością i przy niewielkim nakładzie finansowanym i osobowym zaklasyfikować organizmy dla wielu prób jednocześnie. Z drugiej strony wprowadzamy automatyczne rozpoznawanie obrazu, które identyfikuje organizmy z mniejszą dokładnością, ale pozwala na oszacowanie biomasy i udziału poszczególnych organizmów w danym zespole. Połączenie tych uzupełniających się metod daje szansę uzyskania bardzo spójnego wyniku – przekonuje.

Jak to się robi?

Tej wiosny naukowcy wraz pracownikami Centralnego Laboratorium Badawczego GIOŚ zbiorą próby zwierząt bezkręgowych i okrzemek z wybranych rzek, które później będą sortowane, opracowane zgodnie z obecnie obowiązującymi procedurami, a następnie poddane dwóm analizom.

Te same próby będą wykorzystane do barkodowania DNA, czyli stworzenia listy gatunków na podstawie danych molekularnych oraz automatycznego rozpoznawania obrazu, aby zintegrować dane uzyskane za pomocą tych dwóch metod – zapowiada prof. Bącela-Spychalska.

Naukowcy tłumaczą, że badanie barkodów DNA przypomina trochę sczytywanie kodu kreskowego produktów podczas zakupów. Dzięki informacjom zawartym w kodzie kreskowym szybko można określić cenę, gramaturę i rodzaj produktu.

Podobnie jest z badaniem genów, gdzie układ nukleotydów tworzących nici DNA pozwala uzyskać precyzyjną informację o tym, z jakimi organizmami mamy do czynienia. Barkody DNA to fragmenty specyficzne dla danego gatunku, dzięki nim możemy szybko zidentyfikować badane organizmy – objaśnia badaczka z Katedry Zoologii Bezkręgowców i Hydrobiologii UŁ.

Co potem?

W oparciu o wyniki naukowcy planują opracować strategię wdrożenia nowoczesnych metod w funkcjonujące procedury monitorowania wód, a tym samym ulepszenie systemu międzynarodowego monitorowania różnorodności biologicznej i zmian ekosystemów w celu wsparcia wdrażania Europejskiego Zielonego Ładu, w szczególności Europejskiej Strategii Różnorodności Biologicznej oraz COP15: Globalnych Ram Bioróżnorodności Kunming-Montreal.

Chodzi o to, by dzięki nowym metodom uzyskać nie tylko dane dotyczące stanu ekologicznego wód, ale także na temat różnorodności biologicznej z różnych obszarów, i aby móc je porównać, pomimo różnych uwarunkowań środowiskowych, społecznych, ekonomicznych i biurokratycznych. Tak by móc dbać o różnorodność rzek na terenie Europy i móc jeszcze skuteczniej chronić przyrodę – podsumowuje prof. Karolina Bącela-Spychalska.

W projekcie biorą także udział badacze z Katedry Algologii i Mykologii Uniwersytetu Łódzkiego.

MK

Dyskusja (0 komentarzy)