Отслеживание популяций диких животных в мире имеет фундаментальное значение для усилий по сохранению природы в условиях продолжающегося ухудшения глобального биоразнообразия.

Но некоторые виды изучать сложнее, чем другие. Некоторые водные виды, например, ускользают от обнаружения, поскольку они чрезвычайно редки и мало распространены.

Одним из особенно неуловимых примеров является эстуарная рыба-трубач (Syngnathus watermeyeri). Это единственный в мире вид сингнатид (семейство рыб, включающее морских коньков, трубконосов и морских драконов), находящийся под критической угрозой исчезновения. Она встречается только на Африканском континенте и является эндемиком всего нескольких эстуариев Восточного Кейпа Южной Африки.

Уже давно стало очевидно, что эстуарная рыба-трубач находится под угрозой исчезновения. В 1994 году этот вид был классифицирован как вымерший, а в 1996 году был вновь обнаружен. По оценкам, во всем мире осталось 100-250 особей, но известно не так много.

Самой большой проблемой является ведение учета. Методы изучения популяций, которые работают для других видов - такие как отлов, подсчет и мечение - просто не столь эффективны для неуловимого S. watermeyeri. Они просто слишком малы: взрослые особи достигают от 10 до 15 см, и они умеют маскироваться среди морской травы, чтобы избежать обнаружения.

Новые технологии могут решить эту проблему. Одна из них - экологическая ДНК (или эДНК). Это генетический материал, полученный из организмов - клеток кожи, крови, фекалий и так далее - который можно извлечь из образцов окружающей среды, таких как вода, почва, лед или воздух. Поскольку в водной среде он разлагается в течение нескольких дней или недель, эДНК может дать актуальный снимок биоразнообразия в регионе. Анализ этого материала может выявить присутствие редких видов, которые в противном случае могли бы оставаться скрытыми.

В нашем недавнем исследовании была поставлена цель определить, является ли эДНК хорошим инструментом для мониторинга эстуарной рыбы-трубочника. Ответ - однозначно "да". Он гораздо более успешен в обнаружении, чем традиционный метод забора рыбы неводом.

Мы утверждаем, что эДНК имеет большую ценность как дополнительный подход или метод исследования присутствия видов в определенной среде.

Наше исследование было направлено на тестирование эДНК как метода мониторинга, а не на обновление оценок численности рыбы-трубача. Но оно поможет определить приоритетные области для их сохранения, и какие характеристики среды обитания важны для поддержания этого вида.

Эти знания представляют собой важнейший первый шаг к созданию долгосрочного плана мониторинга и восстановления эстуарной рыбы-трубочника. Теперь, когда мы знаем, где она обитает и какая среда обитания ей необходима, мы можем определить возможные места для реинтродукции этого вида, а затем использовать эДНК для мониторинга успеха этих программ.

Поиск

Весной 2019 года мы отправились на поиски рыбы-трубочника и проверили использование эДНК в качестве инструмента мониторинга этого редкого вида. Мы одновременно проводили исследования неводами, чтобы сравнить чувствительность обоих методов для обнаружения эстуарной рыбы-трубача.

Мы взяли пробы во всех эстуариях Восточно-Капской провинции Южной Африки, где этот вид был исторически зарегистрирован: в эстуариях Кариега, Бушманс, Касуга, Восточном и Западном Клейнемонде. Всего было посещено 39 участков в этих пяти эстуариях. На каждом участке были собраны пробы воды для определения эДНК и проведены зачистки невода.

Это оказалось трудоемкой задачей - прокладывать невод через густые заросли морской травы и водорослей, погружаясь при этом в илистые берега эстуария, но метод оказался успешным. Только с помощью этого метода эстуарная рыба-трубач была обнаружена в пяти местах - четырех в эстуарии Бушманс и одном в эстуарии Кариега.

Мы не сразу поняли, что покажут пробы воды - их нужно было обработать. Образцы были отфильтрованы вскоре после сбора и доставлены в лабораторию TrEnD в Университете Кертина в Перте, Западная Австралия, которая была специально создана для проведения подобных исследований ДНК следов и окружающей среды.

Для обнаружения эстуарной рыбы в наших образцах был использован видоспецифичный анализ, разработанный для данного исследования. После обширной лабораторной работы и анализа данных этот подход оказался успешным: мы успешно обнаружили S. watermeyeri с помощью эДНК в 20 из 30 мест в эстуариях Кариега и Бушманс.

Некоторые популяции уже потеряны

Результаты анализа эДНК принесли плохие новости для эстуарной рыбы-трубочника. Это исследование подтвердило ряд других, согласно которым S. watermeyeri вымерла в эстуариях Касуга, Восточный и Западный Клейнемонд. Это подчеркивает важность сохранения эстуариев Кариега и Бушманс в качестве заповедника для сингнатид, находящихся под критической угрозой исчезновения.

Мы также подтвердили деталь, отмеченную в предыдущих исследованиях: рыбу-трубача гораздо чаще можно встретить там, где есть плотные заросли Zostera capensis (морская трава, эндемичная для южноафриканских эстуариев). А водоросли Codium, которые образуют большие свободно плавающие слои среди морской травы Zostera, мы определили как важное место обитания трубочника.

Эти выводы указывают на хрупкость экосистем эстуариев - прибрежных водоемов, расположенных там, где реки встречаются с морем. Они подчеркивают, что эстуарии обеспечивают важнейшую среду обитания для растений и живых существ. К сожалению, эстуарии находятся под большим давлением, особенно из-за загрязнения.

Благодаря этому исследованию ученые теперь имеют гораздо более полное представление о состоянии эстуарной рыбы. Это закладывает основу для разработки долгосрочной программы мониторинга этого вида. Это также является примером того, как новые технологии, такие как эДНК, будут играть ключевую роль в сохранении биоразнообразия в мире.