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Pesquisadores desenvolvem uma abordagem de DNA para prever mudanças nos ecossistemas – ScienceDaily


Quando os lobos retornaram a Yellowstone em 1995, ninguém imaginava que os predadores iriam literalmente mudar o curso dos rios no parque nacional por meio de efeitos em cascata sobre outros animais e plantas. Agora, uma abordagem desenvolvida pela Universidade de Stanford promete prever mudanças no ecossistema à medida que certas espécies se tornam mais frequentes ou desaparecem completamente.

Descrito em Fronteiras em ecologia e evoluçãoA técnica rápida e de baixo custo é a primeira a analisar o DNA deixado nas fezes dos animais para mapear redes complexas de interações entre espécies em um sistema terrestre. Isso poderia ajudar a redefinir a conservação como a conhecemos, identificar espécies que, de outra forma, seriam difíceis de encontrar e orientar um esforço global para regenerar vastas áreas por meio da reintrodução de espécies extirpadas localmente.

“Não é apenas que podemos capturar rapidamente a biodiversidade de uma área”, disse a autora principal do estudo, Jordana Meyer, candidata ao doutorado em biologia na Stanford School of Humanities and Sciences. “Também podemos quantificar a extensão das ligações indiretas entre as espécies, por exemplo, como o comportamento de um predador específico afeta a vegetação em uma área. Isso nos permite medir os impactos sobre as espécies que são essenciais para o sistema ou particularmente vulneráveis.”

Assim como a introdução de espécies, como os lobos de Yellowstone, pode ter efeitos generalizados, seu desaparecimento pode ser devastador de maneiras difíceis para os cientistas preverem. Meyer, cujo trabalho se concentra principalmente na vida selvagem africana, viu o impacto em primeira mão na República Democrática do Congo. Lá, a perda de grandes herbívoros, como rinocerontes e elefantes, levou ao encolhimento das savanas, outrora enormes, onde as criaturas pastavam.

À medida que os impactos humanos sobre a natureza se aceleram, a conservação e o gerenciamento eficazes do ecossistema exigirão tecnologias mais rápidas, mais baratas e não invasivas para capturar as mudanças na biodiversidade e quantificar as interações entre as espécies. Uma das ferramentas mais promissoras é o estudo do chamado DNA ambiental em materiais animais abandonados, como cabelo e pele. Depois de extrair o DNA, os cientistas o sequenciam e o comparam com bancos de dados online para identificar os organismos presentes em uma determinada área. É um processo relativamente rápido e de baixa manutenção em comparação com as abordagens tradicionais, como captura ao vivo, rastreamento de animais e captura por câmera.

Trabalhando na Reserva Biológica Jasper Ridge de 1.193 acres de Stanford, os pesquisadores usaram sua técnica para analisar fezes de carnívoros como pumas, onívoros como raposas cinzentas e herbívoros como cervos de cauda preta. Ao identificar o DNA na dieta desses animais, os pesquisadores construíram uma teia alimentar extraordinariamente detalhada e rica em dados e capturaram com precisão a biodiversidade da área em comparação com outros estudos com animais e um estudo de armadilha fotográfica de longo prazo na reserva. .

Entre outras surpresas, a nova análise revelou os efeitos indiretos de uma cascata de predadores sobre a vegetação e permitiu aos pesquisadores determinar exatamente como os predadores competiam entre si. Esses resultados foram validados com evidências de dados de armadilhas fotográficas coletados em Jasper Ridge nos últimos sete anos, nos quais o retorno dos pumas, o principal predador do ecossistema, levou a um declínio na presença de cervos e coiotes. Sem seu concorrente coiote, a outrora rara raposa cinza voltou para Jasper Ridge. As raposas cinzentas subsistem mais de plantas, nomeadamente frutas e sementes, do que coiotes. Portanto, o aumento das raposas cinzentas pode causar alterações na distribuição e abundância de fruteiras na reserva, pois as sementes muitas vezes permanecem viáveis ​​após serem digeridas por mamíferos. Armados com esse tipo de conhecimento, os gerentes podem prever os impactos das mudanças nas comunidades de animais e plantas, o que, por sua vez, pode fornecer uma estrutura para decisões relevantes para a conservação.

O DNA que os pesquisadores coletaram de fezes de animais também identificou espécies vegetais e animais não conhecidas dentro da reserva, fornecendo um alerta precoce de espécies invasoras.

“Estamos entusiasmados com esta abordagem porque não só nos ajudará a entender como e por que as espécies sobrevivem em áreas protegidas com base no que comem, mas também se os animais podem tirar proveito de plantas não nativas e espécies animais”, disse o estudo. . a autora principal, Elizabeth Hadly, a professora Paul S. e Billie Achilles de Biologia Ambiental na Stanford School of Humanities and Sciences. O laboratório de Hadly foi pioneiro no trabalho com DNA antigo e deixado para trás nos Estados Unidos, América do Sul e Índia.

Esses métodos podem ajudar a reconstruir áreas protegidas, permitindo aos pesquisadores modelar como os ecossistemas responderão a certas espécies antes de serem reintroduzidas. Por exemplo, antes de reintroduzir o leão africano em partes protegidas da África, os cientistas poderiam primeiro estudar a biodiversidade e a conectividade das áreas e prever como os leões poderiam afetar as populações de presas e outros efeitos colaterais que poderiam desencadear todo o ecossistema. .

Os pesquisadores planejam estender seu modelo para áreas protegidas na África para ajudar na gestão adaptativa estratégica e estratégias de recuperação. “Tenho esperança de que técnicas como esta possam nos ajudar a proteger e monitorar a natureza em escala global”, disse Meyer.

Hadly também é diretor do corpo docente da Jasper Ridge Biological Reserve de Stanford, bolsista da Stanford Bio-X e bolsista sênior do Stanford Woods Institute for the Environment. Os co-autores do estudo incluem Kevin Leempoel e Gianalberto Losapio, bolsistas de pós-doutorado em biologia em Stanford na época da pesquisa.

Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=BF_-AfL2wvo&feature=youtu.be

Fonte da história:

materiais fornecido por Universidade de Stanford. Original escrito por Rob Jordan. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.


Traduzido de Science Daily

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