Как датчики загрязнения воздуха могут обнаружить дикую природу

Отслеживать биоразнообразие во всем мире невероятно сложно; национальные программы мониторинга сильно различаются, большая часть собираемых данных носит непостоянный характер и мало что публикуется.

Но ученые, возможно, нашли удивительное решение: фильтры, которые уже используются во всем мире для контроля загрязнения воздуха.

Эти устройства на протяжении десятилетий непреднамеренно захватывали большое количество ДНК животных и растений из окружающей среды. Ученые говорят, что это может помочь нам понять прошлые, а также будущие изменения в биоразнообразии.

Новое исследование канадских и британских ученых показало, что станции, отслеживающие качество воздуха, случайно собрали большой массив ДНК животных и растений в 2021 и 2022 годах. В нем говорится, что собранные данные могут «абсолютно изменить правила игры в отслеживании и мониторинге биоразнообразия» во всем мире.

В ходе эксперимента ученые извлекли ДНК из окружающей среды более чем 180 различных растений, грибов, насекомых, млекопитающих и амфибий из фильтров качества воздуха, расположенных в Шотландии и Лондоне с сентября по октябрь 2021 года, а также с апреля по май 2022 года. Инфраструктура мониторинга воздуха «может представляют собой огромную возможность для сбора данных о биоразнообразии высокого разрешения в национальных масштабах», — заключают ученые в исследовании.

«Мы были очень удивлены, когда успешно идентифицировали более 180 таксонов всего с помощью двух инструментов», — говорит Джоан Литтлфэр, один из соавторов исследования и преподаватель биологических наук в Лондонском университете королевы Марии. Среди животных были маленькие совы, гладкие тритоны и 80 различных видов деревьев и растений. Исследователи не выявили каких-либо необычных видов или перемещений популяций в первоначальной выборке. Они говорят, что это показывает, что собранная ДНК является местной и «не принесена с другого континента».

Вам также может понравиться:

В ходе исследования ученые извлекли из фильтров переносимую по воздуху ДНК из окружающей среды, выделенную в виде клеток кожи, слюны, волос и фекалий, и проанализировали конкретные праймеры и молекулярные метки, сопоставив свои результаты с справочными онлайн-библиотеками.

Элизабет Клэр, ведущий автор исследования и доцент кафедры молекулярной экологии Йоркского университета в Канаде, говорит, что результаты «действительно интересны», поскольку они показывают, что существующая инфраструктура может быть использована для исследований биоразнообразия.

«У нас уже есть инфраструктура, и мы можем собирать невероятно ценный материал как побочный продукт его работы», — говорит Клэр.

Это означает, что существующие и созданные сети качества воздуха могут стать огромным неиспользованным источником данных о биоразнообразии, по мнению Эндрю Брауна, главного научного сотрудника Национальной физической лаборатории, которая управляет сетями Агентства по охране окружающей среды Великобритании.

По словам Брауна, станции контроля качества воздуха по всему миру собирают данные ежедневно или еженедельно строго регулируемым и стандартизированным способом. Это означает, что они «собирают одно и то же, совершенно одним и тем же способом изо дня в день».

Экологическая ДНК может помочь отслеживать такие виды, как грибы, которые трудно идентифицировать обычными методами (Фото: Крейг Джойнер/Getty Images)

Марк Макколи, исследователь из Университета Флориды, говорит, что воздушные фильтры не только помогают предоставить важную информацию о том, какие виды присутствуют в конкретном месте, но также позволяют ученым анализировать, «как происходят изменения в этих видах в географических и временных масштабах, которые было бы непредвиденным до недавнего времени».

По словам Клер, регулярный мониторинг, обеспечиваемый воздушными фильтрами, «неслыханен в науке о биоразнообразии» и имеет решающее значение для понимания изменений видов, поскольку он позволяет ученым изучать динамику популяций животных и видеть, как они меняются с течением времени.

В отличие от единичных образцов, такие повторные измерения могут «дать действительно полную картину того, что происходит в этом районе», говорит Клэр. «Вы можете обнаружить миграцию [определенной] популяции, появление нового вида или изменение ландшафта [из-за] изменения климата».