Použití environmentální DNA pro prokázání přítomnosti vzácných druhů vodních živočichů

Verze PDF

Pro účinnou ochranu vzácných druhů nebo naopak kontrolu invazních druhů je nutné, aby bylo možné odhalit přítomnost jedinců i při nízkých populačních hustotách. Tato studie používá jako nástroj k odhalování vzácných druhů ve sladkovodním prostředí metodu analýzy environmentální DNA (eDNA).

Efektivita této metody je zde ukázána na příkladě dvou invazních druhů kaprovitých, tolstolobika bílého (Hypophthalmichthys molitrix) a tolstolobce pestrého (Hypophthalmichthys nobilis) ve vodních tocích a kanálech v Chicagu (Illinois, USA). Tyto druhy unikly do volné přírody v 70. letech 20.století z rybích farem v Arkansasu. U obou druhů hrozí, že proniknou i do Velkých jezer, a to navzdory tomu, že na některých místech byly postaveny elektrické bariéry, aby zabránily průniku těchto ryb.

Metoda analýzy eDNA využívá fakt, že zbytky tkání se ve vodním prostředí rozptýlí, a tak je snazší odebrat a detekovat DNA i těch organismů, které jsou tradičními metodami neodhalitelní.

Molekulární markery pro tuto studii byli vyvinuty za použití veřejně dostupné databáze genových sekvencí z GenBank. Studovaná oblast zahrnovala řeku Chicago a přilehlý komplex kanálů, který byl již v minulosti zdrojem invaze nepůvodních druhů jako je slávička mnohotvárná (Dreissena polymorpha) či hlaváč černoústý (Neogobius melanostomus). Mezi lety 2009 a 2010 bylo v testovaném území odebráno 1000 vzorků vody a z nich extrahována DNA za pomocí filtrů. K identifikaci DNA kaprovitých ryb byla dále užita metoda polymerázové řetězové reakce (PCR). Aby bylo možné ohodnotit efektivitu této metody, byly její výsledky porovnány s nezávislou studií státních organizací, které ve sledované lokalitě v roce 2009 provedly lov elektrickým agregátem za účelem odhalení invazních druhů ryb.

Výsledky z odběrů eDNA ukazují, že oba invazní druhy ryb se vyskytují mnohem výše proti proudu řeky, než bylo prokázáno standardními metodami. Tolstolobik bílý se dokonce vyskytuje pouze 1km od jezera Michigan.

Úlovek na jednotku úsilí se směrem proti proudu snižoval jak pro eDNA vzorkování, tak pro lov agregátem, ovšem metoda eDNA měla vždy vyšší úlovek na jednotku úsilí. Lov agregátem odhalil pouze jediného tolstolobika bílého po 93 dnech úsilí jednoho člověka v lokalitě Brandon Road Pool a to až poté, co byla před tím jeho přítomnost identifikována metodou eDNA. V Lockport Pool, místě s nejnižší hustotou invazních kaprovitých, pouze eDNA prokázala přítomnost těchto ryb. Nakonec i zde byl uloven tolstolobec pestrý, ale až po aplikaci rotenonu v roce 2009.

Využitelné výstupy: 

Tato studie prokázala, že oba sledované druhy dokázaly překonat bariéry, které byly vybudovány, aby zabránili průniku ryb do jezera Michigan. Oběma druhům navíc nic nebrání, aby pronikly do jezera Michigan z řeky Calumet. Metoda eDNA ukázala, že riziko invaze je daleko naléhavější, než se usuzovalo na základě průzkumů standardními metodami. Oba invazní druhy představují velké nebezpečí pro rybolov, rekreaci a další ekosystémové služby Velkých jezer. Například tolstolobec mění potravní kaskády, takže poklesne množství nástražných ryb, ale i těch pro komerční a sportovní rybolov. Aby se zabránilo vytvoření stabilních populací invazních druhů v jezerech, je nutné snížit množství jedinců nad i pod elektrickými bariérami. A to zejména proto, že funkčnost těchto bariér je nejasná.

V současné době není možné použít metodu eDNA k odhadu hustoty populace. Pozitivní výsledek vždy znamená pouze potvrzení přítomnosti hledaného druhu v lokalitě.

Další zlepšování metody eDNA a její použití pro různé další živočišné druhy a ekosystémy zvýší možnosti ochrany ohrožených druhů a sníží škody páchané druhy invazními ve vodních prostředích.

Zdroj: 
Christopher L. Jerde, Andrew R. Mahon, W. Lindsay Chadderton, & David M. Lodge (2011) “Sight-unseen” detection of rare aquatic species using environmental DNA. Conservation Letters 4. 150 - 157 pp.
Zadal: 
Alena Peltanová (překlad Viola Pavlová)
EEA Grants Investice do rozvoje vzdělávání
Podpořeno grantem z Islandu, Lichtenštejnska a Norska. Supported by grant from Iceland, Liechtenstein and Norway.