მეცნიერების კვლევები: ჩვენ ვიყენებთ ბუნების დნმ-ს იმის დასადგენად, თუ რა გავლენას ახდენს ადამიანის საქმიანობა მდინარეებსა და წყლის ნაკადებში მობინადრე არსებებზე
- მთელს მსოფლიოში სახეობების რაოდენობა იმაზე უფრო სწრაფად მცირდება, ვიდრე ოდესმე კაცობრიობის ისტორიაში.
- დღესდღეობით, მტკნარი წყლების ბინადარი ყოველი 4 სახეობიდან 1 გადაშენების საფრთხის წინაშეა.
- ჩვენ, ეკოლოგიის მკვლევარები, ვიკვლევთ სხვადასხვა მეთოდებს, რომელთა საშუალებით გაფართოვდება ბიო-მონიტორინგის არეალი.
- ამ გენეტიკური მასალის ანალიზის საშუალებით შეგვიძლია აღმოვაჩინოთ სახეობების ფართო სპექტრი.
მდინარეები, ტბები და ჭაობები დედამიწის ზედაპირის მხოლოდ 1%-ს ფარავს, მაგრამ მათში ბინადრობს თითქმის 10%-ი ყველა სახეობის ცხოველი, მათ შორის, თევზები, ძუძუმწოვრები, ფრინველები, მწერები და კიბოსნაირები. თუმცა ამ მრავალფეროვანი ეკოსისტემის ბედი გაურკვეველია. მთელს მსოფლიოში სახეობების რაოდენობა იმაზე უფრო სწრაფად მცირდება, ვიდრე ოდესმე კაცობრიობის ისტორიაში. ამასთან, მტკნარ წყლებში მობინადრე სახეობები გაცილებით სწრაფი ტემპით მცირდება, ვიდრე ხმელეთის და ოკეანის ეკოსისტემები.
დღესდღეობით, მტკნარი წყლების ბინადარი ყოველი 4 სახეობიდან 1 გადაშენების საფრთხის წინაშეა. ჭაობების ფართობი, ტყეების საფართან შედარებით, სამჯერ უფრო სწრაფად ქრება. მთელს მსოფლიოში წყლის ხარისხი მკვეთრად მცირდება, დაბინძურებულია პლასტმასით, კანალიზაციით, სამთო ნარჩენებით, სამრეწველო და სასოფლო-სამეურნეო შხამ-ქიმიკატებით და მრავალი სხვა.
რთულია სრულად იმის დადგენა, თუ რა გავლენას ახდენს ეს ფაქტორები წყლის ბინადართა სიცოცხლეზე. არსებობს მრავალი სხვადასხვა საფრთხე, გარდა ამისა მდინარეთა ქსელები მოიცავს ფართო, გეოგრაფიულ რეგიონებს. მტკნარი წყლის სახეობების მონიტორინგის თანამედროვე ტექნიკა საკმაოდ შრომატევადი და ძვირი სიამოვნებაა.
ჩვენ, ეკოლოგიის მკვლევარები, ვიკვლევთ სხვადასხვა მეთოდებს, რომელთა საშუალებით გაფართოვდება ბიო-მონიტორინგის არეალი, იქნება ეს გარემოს DNA თუ eDNA, მდინარეებში არსებული სახეობების რაოდენობის დასადგენად და კატალოგის შესაქმნელად.
ფედერალურ და ადგილობრივ სააგენტოებს ეს მონაცემები სჭირდებათ წყლის ხარისხის აღსადგენად და მცირერიცხოვანი სახეობების გადაშენებისგან გადარჩენისთვის.
ტრადიციული მეთოდები არაეფექტური და ძვირია
ტრადიციული ბიო-მონიტორინგის საშუალებით მეცნიერებს შეუძლიათ მხოლოდ ცალკეული სახეობების დათვლა და მათი სიმრავლის დადგენა სულ რამდენიმე ადგილას. მაგალითად, ერთ-ერთი ბოლო კვლევა დასავლეთ ვირჯინიის თევზის სახეობაზე, მთებში მიმდინარე სამთო საქმიანობის ზემოქმედების დადგენის მიზნით, მხოლოდ 4 ლოკაციაზე მოხერხდა ოთხ-კაციანი მკვლევართა გუნდის ჩართულობით.
წყლის ორგანიზმების მოძებნა და მათი იდენტიფიცირება საჭიროებს მაღალკვალიფიციურ ეკოლოგებს და ტაქსონომიკოსებს, რომლებსაც აქვთ გამოცდილება მტკნარი წყლის სახეობების ფართო სპექტრში. თოთოეული აღმოჩენილი თევზის თუ უხერხემლოების სახეობის იდენტიფიცირებას საათებიდან კვირები სჭირდება. ამ პროცესის ფუფუნება კი მხოლოდ მდიდარ ქვეყნებს აქვთ.
საფრთხის ქვეშ და გადაშენების პირას მყოფი სახეობების დაცვა და მდინარის ჯანსაღი ეკოსისტემების შენარჩუნება მოითხოვს ფართო ტერიტორიების მონიტორინგს ხანგრძლივი დროის განმავლობაში. წყლის მგრძნობიარე მწერების და თევზის სახეობების არსებობა ექვივალენტურია ცნობილი „ქვანახშირის მაღაროში მწვანულას“ (უძველესი მეთოდი, რომლის დროსაც ქვანახშირის მაღაროში ჩაჰყავდათ ეს ფრინველი, რომელიც განსაკუთრებით მგრძნობიარეა მეთანის და ნახშირბადის მონოქსიდის მიმართ) მეთოდის: თუ ეს სახეობები მტკნარ წყალში აღარ ბინადრობენ, ეს პირდაპირი ინდიკატორია წყლის ხარისხის გაუარესების. მიზეზი შეიძლება იყოს სამთო მოპოვება, სოფლის მეურნეობა, ურბანიზაცია ან სხვა წყაროები, ასევე კაშხლები, რომლებიც ბლოკავენ ცხოველების ქვემო დინებებში გადაადგილებას.
მცურავი გენეტიკური მტკიცებულება
გენეტიკურ ტექნოლოგიაში მიღწეულმა ინოვაციებმა შექმნა ძლიერი, ხელმისაწვდომი, ახალი ინსტრუმენტი, რომელიც ახლა გამოცდის ფაზაშია. პროცესი გულისხმობს eDNA–ს მოპოვებას წყალში მცურავი გენეტიკური მასალიდან – კანი, ფარფლი, განავალი და ერთუჯრედიანი ორგანიზმები, როგორიცაა ბაქტერიები.
ამ გენეტიკური მასალის ანალიზის საშუალებით შეგვიძლია აღმოვაჩინოთ სახეობების ფართო სპექტრი. eDNA–ს მეთოდის გამოყენება 2018 წლიდან დავიწყეთ, მას შემდეგ, რაც რამდენიმე კვლევამ აჩვენა მისი ეფექტურობა მდინარეებსა და ოკეანეებში თითოეული სახეობის თუ ორგანიზმების მთლიანი ჯგუფის მონიტორინგის კუთხით.
EDNA-ს შეგროვება საკმაოდ მარტივია: წყლის 4-უნციაან ნიმუშს შეუძლია ათასობით სახეობის დნმ-ის აღება. კიდევ ერთი დადებითი მხარე ის არის, რომ ის არ მოითხოვს ველური ბუნების განადგურებას იდენტიფიკაციისთვის.
ლაბორატორიაში ჩვენ ვაანალიზებთ დნმ-ს სხვადასხვა ტაქსონომიური ჯგუფებიდან სათითაოდ: ბაქტერიებს, წყალმცენარეებს, თევზს და მაკრო-ხერხემლიანებს – ორგანიზმებს, რომლებსაც ხერხემალი არ აქვთ, თუმცა საკმაოდ დიდი ზომის არიან, როგორიცაა ლოკოკინები, ჭიები და ხოჭოები. ბევრი მკვლევარი სწავლობს მხოლოდ ერთ ჯგუფს, მაგრამ ჩვენ ვაფასებთ ყველას ერთდროულად.
ახალ DNA–ის თანმიმდევრობას შემდეგ ვადარებთ მონაცემთა ბაზაში უკვე კატალოგირებულ მტკნარი წყლის სახეობების DNA–თან. ამ გზით, ჩვენ შეგვიძლია გრაფიკულად ავსახოთ ამ ორგანიზმების გადანაწილება და სიმრავლე მდინარეებში.
ეს პროცესი მოითხოვს მხოლოდ იაფ ფილტრს, შპრიცს და ფლაკონებს და ნებისმიერს შეუძლია ამის გაკეთება. კომერციული eDNA კომპანიები 200 დოლარზე ნაკლებს იხდიან ნიმუშის აღებაში.
შეცვლილი მდინარეები
ამ მეთოდის გამოყენებით, ჩვენმა ოთხკაციანმა ჯგუფმა დასავლეთ ვირჯინიაში ინტენსიურად გამოიკვლია 93 მდინარე მათში მობინადრე ყველაზე პატარა ბაქტერიიდან დაწყებული თევზებით დამთავრებული.
აპალაჩის მდინარეები, რომლებსაც ჩვენ ვსწავლობთ, მდიდარია ცოცხალი ორგანიზმებით. ეს მტკნარი წყლის ეკოსისტემა მსოფლიოში ყველაზე ბიოლოგიურად მრავალფეროვანია, მრავალი სახეობის თევზით, ასევე სალამანდრები, კიბორჩხალები, მიდიები და წყლის მწერები. ბევრი მათგანი სხვაგან არსად გვხვდება. ჩვენ 93 მდინარეში 10000-ზე მეტი სხვადასხვა სახეობა დავთვალეთ.
ადგილი, სადაც ჩვენს სამუშაოებს ვატარებდით, ქვანახშირის მოპოვების კუთხით ინტენსიური რეგიონია, რომელიც ძლიერ ზემოქმედებას ახდენს წყლის ნაკადებზე. საბადოებიდან მდინარეებში ჩაედინება მაღალ მჟავიანი სითხეები, რომლებიც რეაქციაში შედიან კირქვიან ქანებთან, რაც წყლის ნაკადებს ტუტეს ხდის. საბადოებიდან გადინება ასევე ზრდის ნაკადების მარილიანობას და სულფატისა და სხვა დამაბინძურებლების კონცენტრაციას. ჩვენმა კვლევებმა ცხადყო, რომ სამთო წყალგამყოფებს 40%-ით ნაკლები სახეობა ჰყავდათ, ვიდრე სამთო ოპერაციების გარეშე მდებარე ტერიტორიებს, ხოლო ორგანიზმები, რომლებიც ჩვენ აღმოვაჩინეთ, უფრო ნაკლები იყო ვიდრე დაუზიანებელ მდინარეებში.
მდინარეების სიჯანსაღის შეფასება
ჩვენ გვჯერა, რომ ეს ახალი მიდგომა რევოლუციურია ბიო-მონიტორინგის სფეროში, რაც საშუალებას გვაძლევს უფრო ფართო მასშტაბით გავშალოთ მტკნარი წყლების ეკოსისტემების შესწავლა. ეს არის ასევე მნიშვნელოვანი კონსერვაციის ახალი ინსტრუმენტი, რომელიც მეცნიერებს საშუალებას აძლევს თვალყური ადევნონ გადაშენების საფრთხის პირას მყოფი პოპულაციებში ცვლილებებს. მკვლევარებს ასევე შეუძლიათ გამოიყენონ eDNA ბიომრავალფეროვნების მონიტორინგისთვის ან ახალი სახეობების აღმოსაჩენად ოკეანეებში ან ნიადაგში. ჩვენი მოლოდინით, ეს ხელს შეუწყობს მრავალი სახის კვლევას, ასევე მონიტორინგისა და კონსერვაციის სახელმწიფო და ადგილობრივ პროგრამებს. ინვესტიციები eDNA–ის შეგროვებასა და ორგანიზმების იდენტიფიცირება და მათი გენეტიკური მასალის ანალიზი სამომავლოდ მას უფრო ეფექტურ ინსტრუმენტად აქცევს.
გადაიდგა კონკრეტული ნაბიჯები, რათა სხვადასხვა ინდივიდუალური სახეობები უფრო მეტად გამოიკვეთოს, ძირითადად გადაშენების პირას მყოფი ორგანიზმები, ასევე ინვაზიები, რომლებიც აზიანებენ ეკოსისტემებს და მგრძნობიარე სახეობებს. მეცნიერები eDNA ნიმუშებს -112 გრადუსზე F (-80 C) ყინავენ, იმ მოლოდინით, რომ ტექნოლოგიურმა მიღწევებმა შესაძლოა მომავალში მეტი ინფორმაცია მოგვცეს.
მონიტორინგის არსებული, ტრადიციული მიდგომები კვლავ აქტიური რჩება, თუმცა eDNA-ი ახალი ინსტრუმენტების მთელ სპექტრს ამატებს ამ ნაკრებს. ერთიანობაში, ამ მიდგომებს შეუძლიათ ბევრ კითხვას გასცენ პასუხი, როგორიცაა საკვების ქსელები, სახეობების კონსერვაციის სტატუსი, რეპროდუქციის მაჩვენებლები, სახეობების ურთიერთქმედება, ორგანიზმების ჯანმრთელობა, დაავადებების და სხვა საკითხები.
სტატიაზე მუშაობდა : მაია ბურდული და ნანუცა კიკნაძე
წყარო : theconversation.com