Onderzoekers zoeken watertest voor detectie van invasieve soorten

Onderzoekers zoeken watertest voor detectie van invasieve soorten

Anonim

door Amanda Clark, Universiteit van Maine

Het detecteren van invasieve meer- en riviersoorten met alleen een watermonster zou een droom zijn die uitkomt voor natuurbeheerders en toezichthouders in de staat. En onderzoekers van de Universiteit van Maine kunnen dit binnenkort tot een goedkope realiteit maken.

Michael Kinnison, hoogleraar evolutionaire toepassingen aan de Universiteit van Maine, realiseerde zich de behoefte aan een vroeg invasief soortdetectiesysteem dat gevoeliger zou zijn, minder gespecialiseerde training en arbeid door veldpersoneel zou vereisen, dat weinig tot geen bedreiging vormt voor niet-gerichte soorten, en zou kunnen worden geïmplementeerd tegen een fractie van de kosten van de huidige detectiebenaderingen.

De methode die nu meestal wordt gebruikt voor het detecteren van de aanwezigheid van invasieve soorten is mond-tot-mondreclame van vissers en andere betrokken leden van het publiek, gevolgd door vele uren netting, vissen en electrofishing door staatsbiologen, zegt Kinnison.

Vaak zijn rapporten niet geverifieerd totdat de vis overvloedig genoeg is om regelmatig te worden gevangen. Het is ook onwaarschijnlijk dat de huidige methoden de aanwezigheid van invasieve juvenielen detecteren voordat ze groot genoeg zijn om te worden gevangen door vissers en biologen.

Kinnison leidt een project om opkomende milieu-DNA (eDNA) benaderingen aan te passen om de aanwezigheid van invasieve soorten en andere aquatische soorten in Maine-wateren te detecteren. Detectie van omgevings-DNA is gericht op soortspecifiek DNA-materiaal dat wordt afgeworpen door waterorganismen wanneer ze afsterven, poepen of huidcellen afscheiden. Dat DNA kan tot enkele weken duren in de omliggende wateren en worden gedetecteerd in watermonsters.

Het pilootgedeelte van dit project, gefinancierd door het Maine Outdoor Heritage Fund, omvat het gebruik van watermonsters om de omvang van invasieve snoek, Esox lucius, in het Penobscot River-systeem te beschrijven.

"Deze technologie heeft het potentieel om de detectie van veel aquatische soorten aanzienlijk te verbeteren door een veel gevoeliger en kosteneffectievere aanpak te bieden dan de huidige benaderingen van veldonderzoek", zegt hij.

Volgens de Maine Inland Fisheries & Wildlife Department werd Northern Pike in de jaren 1970 illegaal geïntroduceerd in de Belgrade Chain of Lakes. Tegenwoordig zijn ze aanwezig in ten minste 16 meren in de Kennebec, Androscoggin en rivierafvoeren en worden ze op verschillende andere locaties verdacht. Managers hebben de introductie van soorten zoals snoeken uit illegaal transport of door migratie van meren waar ze zijn gevestigd, getraceerd. Omdat snoeken toproofdieren zijn, heeft hun introductie een negatieve invloed op de gewaardeerde zalmpopulaties van de staat.

Kinnison en afgestudeerd student ecologie en milieukunde Lauren Turinetti verfijnde een kwantitatieve polymerase kettingreactie (PCR) primer set en fluorescerende DNA-bindende sonde om een ​​korte maar unieke sequentie van het snoek-DNA te detecteren. Het PCR-versterkingssysteem verandert een paar originele kopieën van snoek-DNA in een watermonster in miljarden en de fluorescerende sonde geeft aan hoeveel kopieën er zijn gemaakt. Met behulp van deze techniek hebben ze met succes snoek-DNA gedetecteerd in watermonsters verzameld bij Pushaw Lake in Penobscot County, Maine. De watermonsters die ze gebruikten, waren niet groter dan een normale frisdrankfles (1 liter). Ze werken nu aan het verfijnen van hun veldmonsterneming en detectiebenadering om een ​​onderzoek op grotere schaal voor snoek in de Penobscot-drainage te implementeren.

Door watermonsters in de afwatering te verzamelen, hopen de onderzoekers een momentopname te krijgen van hoe ver snoek zich heeft verspreid op plaatsen waar damverwijderingen, doorgangsprojecten en reparaties de migratie van anadrome soorten hebben verbeterd - maar mogelijk ook onbedoeld de deur naar snoek heeft geopend, zegt Kinnison .

Verdere financiering door het Amerikaanse Fish & Wildlife Service State Wildlife Grants-programma via het Maine Department of Inland Fisheries and Wildlife zal Kinnison toelaten deze techniek uit te breiden naar andere soorten van bijzonder belang, waaronder inheemse soorten.

Deze relatief snelle en goedkope methode zou Maine kunnen helpen de invasieve soortencrisis te bestrijden en managers helpen hun beperkte middelen efficiënter toe te passen op een verscheidenheid aan instandhoudingsuitdagingen, waardoor waardevolle bronnen worden bespaard voor het beheer van invasies in plaats van ze te detecteren wanneer ze al zijn gevestigd .

Het meest genoemde artikel (Pimental et al. 2005) over deze kwestie meldt dat invasieve soorten de Verenigde Staten jaarlijks meer dan $ 120 miljard aan schade kosten, volgens de Amerikaanse dienst Fish and Wildlife. Invasieve soorten zijn ook een belangrijke oorzaak die bijdraagt ​​aan het overlijden van veel bedreigde of bedreigde soorten.

Het US Army Corps of Engineers heeft eDNA vroege detectie aangenomen als een kerncomponent van zijn invasieve Aziatische karpermonitoringsprogramma in het gebied van de Grote Meren. Alleen al in 2010 gaf de federale overheid $ 78, 5 miljoen uit om de introductie van karpers in de Grote Meren te voorkomen, waar ze de visserij op de Grote Meren en bedreigde aquatische soorten zouden bedreigen.

In de toekomst hopen de onderzoekers de methode te verfijnen, zodat deze niet alleen de aanwezigheid van meerdere soorten, maar ook de overvloed zal bepalen.

"Op dit moment gebruiken we kwantitatieve PCR om afzonderlijke soorten te detecteren, maar met de ontwikkelingen die zich voordoen, zijn we waarschijnlijk niet zo ver weg van het kunnen detecteren en schatten van de overvloed aan verschillende soorten binnen dezelfde watermonsters, " zegt Kinnison.