شبکه نظارت بر تنوع‌زیستی

شاید در وهله نخست، عجیب به‌نظر برسد اما براساس مقاله علمی جدیدی، مواد ژنتیکی گیاهان و جانوران از جغد تا جوجه‌تیغی و از درخت گزنه تا قارچ به‌طور ناخواسته در سامانه‌های ایستگاه‌های نظارت بر کیفیت هوا در سراسر جهان جمع‌آوری می‌شود و کوهی از داده‌های تنوع‌زیستی مربوط به محیط‌های مختلف شهری و روستایی عرضه می‌کند.

کد خبر: ۱۴۱۲۳۵۶

نویسنده هدا عربشاهی - گروه دانش و سلامت

در سطح جهان، هزاران فیلتر هوا به‌طورمداوم مشغول آزمایش فلزات سنگین و سایر آلاینده‌های موجود در جو هستند. اکنون گروهی از دانشمندان انگلیسی دریافته‌اند که این شبکه نظارتی قادر است ذرات متنوع‌تری از مواد معلق در هوا را ازجمله آثار نامرئی مواد ژنتیکی جانداران یا همان «دی‌ان‌ای محیطی» (eDNA) را از تکه‌های مو، پر و بزاق جانوران و گرده گیاهان جمع‌آوری کند. دانشمندان به‌کمک این داده‌های ارزشمند می‌توانند دریابند که چه جانورانی در محیط پیرامون این ایستگاه‌ها زندگی می‌کنند و سپس با جمع‌آوری مقادیر زیادی از داده‌های محلی در دوره‌های زمانی طولانی قادر خواهند بود به ابزاری مهم و کارآمد برای نظارت بر کاهش تنوع‌زیستی دست یابند. درحقیقت درحال‌حاضر، دانشمندان برای پیگیری تغییرات در ‌محیط‌زیست و اندازه‌گیری تنوع‌زیستی در مقیاس بزرگ و نرخ کاهش گونه‌ها زیرساخت‌های قابل قبولی در اختیار ندارند و به‌طور‌معمول، محققان یا داوطلبان حفاظت از برخی گونه‌های خشکی در مناطق کم‌وسعت را با استفاده از روش‌های کار فشرده برای‌مثال با نصب دوربین، مشاهدات حضوری و بررسی آثار ازجمله رد پا و فضولات جانوری بر این گونه‌ها نظارت می‌کنند و در مقیاس‌های بزرگ، فقط اندازه‌گیری‌های بسیار کلی چون ارزیابی پوشش جنگل، امکان‌پذیر است اما اکنون ایستگاه‌های نظارت بر کیفیت هوا می‌توانند به زیرساخت بالقوه و مناسبی برای جمع‌آوری داده‌های دقیق حیات تبدیل شوند.

افزایش نرخ انقراض گونه‌ها در سطح جهان نگرانی بزرگی برای دانشمندان به‌وجود آورده است. سیاره زنده، نشریه تخصصی ارزیابی وابسته به صندوق جهانی طبیعت (WWF) که هر دوسال یک‌بار منتشر می‌شود و مطالعه جامعی از روند تنوع‌زیستی در زمین و سلامت سیاره انجام می‌دهد با شاخص‌های متعددی ازجمله «شاخص سیاره زنده» (LPI) که ازسوی انجمن جانورشناسی لندن (ZSL) ارائه می‌شود در گزارش سال ۲۰۲۲ نشان داده که بین سال‌های۱۹۷۰ تا ۲۰۱۸ تقریبا ۶۹درصد از جمعیت ۳۲هزار گونه‌ای حیات‌وحش کاسته شده است. همچنین برپایه نتایج این گزارش، جمعیت گونه‌های تحت نظارت در آب‌شیرین از سال ۱۹۷۰ به‌طور‌متوسط ۸۳درصد کاهش یافته است. کاهش تنوع‌زیستی در این بازه زمانی در اروپا و آسیای مرکزی ۱۸درصد، در آمریکای شمالی ۲۰درصد، در آسیا ـــ اقیانوسیه ۵۵درصد، در آفریقا ۶۶ درصد و در آمریکای لاتین و کارائیب ۹۴درصد بوده است.
اکنون دانشمندانی که نتایج یافته‌های‌شان را در نشریه تخصصی Current Biology منتشر کرده‌اند، امیدوارند بتوانند با تجزیه ‌و ‌تحلیل دی‌ا‌ن‌ای معلق در هوا، گیاهان و جانوران جهان را به روشی بهتر و سامان‌یافته‌تر بررسی کنند. در این مطالعه، گروهی از دانشمندان دانشگاه کویین‌مری لندن با هدایت جوآن لیتل‌فر با جمع‌آوری دی‌ان‌ای موجود در ذرات معلق در هوا از فیتلرهای سامانه‌های نظارت بر کیفیت هوا در ایستگاه‌های نزدیک لندن و ادینبرو در انگلستان موفق شدند بیش‌از ۱۸۰گونه جاندار ازجمله گیاهان، قارچ‌ها، حشرات و جانوران را شناسایی کنند. به‌گفته این دانشمندان به‌دلیل وجود چنین ایستگاه‌هایی در همه نقاط دنیا، این روش می‌تواند رویکرد نظارت بر تنوع‌زیستی در خشکی‌های زمین را تغییر دهد و حتی می‌توان با این شیوه، گونه‌های نادر را شناسایی کرد. جوآن لیتل‌فر در این‌خصوص می‌گوید: «این زیرساخت ممکن است فرصت فوق‌العاده‌ای برای جمع‌آوری داده‌های تنوع‌زیستی با‌وضوح بالا در مقیاس ملی باشد.»
لیتل‌فر ادامه می‌دهد: «از ظرفیت این موضوع نمی‌توان گذشت. تقریبا هر کشوری از نوعی سامانه یا شبکه نظارت بر آلودگی هوا برخوردار است که می‌‌تواند دولتی یا خصوصی و در بسیاری موارد هر دوی اینها باشد. این شبکه قادر خواهد بود مشکل جهانی را درمورد چگونگی اندازه‌گیری تنوع‌زیستی در مقیاس گسترده حل کند.»
شبکه‌های نظارت بر کنترل هوا که بعضی از آنها دهه‌هاست فعالند بیشتر در اروپا، آسیا و آمریکای مرکزی و شمالی متمرکز هستند اما در سراسر نیمکره جنوبی هم یافت می‌شوند.
نکته مهم در استفاده از این دستگاه‌ها این است که جمع‌آوری داده‌های ئی‌دی‌ان‌ای از این سامانه‌ها با توانایی آنها در نظارت بر کیفیت هوا تداخل ندارد.
محققان دریافتند که می‌توانند ئی‌دی‌ان‌ای را حتی از فیلتری که حدود هشت ماه در دمای محیط نگهداری شده جمع‌آوری کنند و درصورت یخ‌زدگی، دی‌ان‌ای محیطی موجود در هوا در این فیلترها می‌تواند چند دهه دوام بیاورد. ازاین‌رو، این دانشمندان درتلاشند ایستگاه‌های نظارتی را تشویق کنند تا فیلترهای مصرف‌شده‌شان را برای حفظ اطلاعات ئی‌دی‌ان‌ای که در آنها وجود دارد نگه دارند.

دی‌ان‌ای محیطی چیست؟
جانداران همواره در طبیعت از خودشان رد به جا می‌گذارند؛ گیاهان و قارچ‌ها با پراکندن برگ و گرده و جانوران با ریختن مو، فضولات، پر و بزاق. همه اینها محتوی دی‌ان‌ای هستند که به آن دی‌ان‌ای محیطی گفته می‌شود. دانشمندان حدود ۲۰سال است که ئی‌دی‌ان‌ای را از نمونه‌های خاک و آب جمع‌آوری و توالی‌یابی می‌کنند تا گونه‌های کمیاب یا درحال انقراض را ردیابی کنند، گونه‌هایی چون سمندرک زگیل‌دار(Triturus cristatus) در انگلیس و سهره رنگین‌کمان(Erythrura gouldiae) در استرالیا ازجمله گونه‌هایی هستند که بااستفاده از دی‌ان‌ای محیطی ردیابی می‌شوند. همچنین، سازمان‌های نظارتی از ئی‌دی‌ان‌ای برای شناسایی گونه‌های مهاجم استفاده می‌کنند. به عنوان مثال، خدمات ماهی و حیات‌وحش آمریکا از این شیوه برای نظارت بر ماهی کپور نقره‌ای(Hypophthalmichthys molitrix) در زیست‎بوم دریاچه‌های بزرگ استفاده می‌کند. اما حدود یک‌سال قبل بود که دانشمندان گزارش دادند علاوه‌بر نمونه‌های خاک و آب، دی‌ان‌ای محیطی را از نمونه‌های هوا هم می‌توان گرفت و از آن برای کشف تنوع‌زیستی زمین استفاده کرد. اکنون پژوهشگران دانشگاه کویین‌مری در پژوهش‌های‌شان نشان دادند این نمونه‌های هوا را به‌راحتی می‌توان از فیلتر دستگاه‌های نظارت بر کیفیت جو جمع‌آوری و دی‌ان‌ای محیطی موجود در ذرات به‌دام‌افتاده در این فیلترها را استخراج کرد.

دی‌ان‌ای چه گونه‌هایی در فیلترهای هوا موجود بود؟
دانشمندان، ایستگاه نظارت بر کیفیت هوای لندن را که در مجاورت یک پارک آهو قرار دارد، راه‌اندازی کردند تا در فواصل زمانی مختلف از یک ساعت تا یک هفته از هوای محیط نمونه‌برداری کنند. آنها همچنین با بررسی فیلترهای ایستگاه ادینبرو توانستند نمونه‌های ذرات معلق را که هشت‌ماه قبل به‌مدت یک‌هفته در این فیلترها ذخیره شده بود، جمع‌آوری کنند. سپس ئی‌دی‌ان‌ای را از یک‌چهارم هر فیلتر استخراج و توالی‌یابی کردند و در مرحله بعد، این توالی‌ها را با توالی‌های موجود در پایگاه داده‌های دی‌ان‌ای ازجمله بانک ژن که زیر نظر مؤسسه ملی بهداشت آمریکا اداره می‌شود، مقایسه کردند و از یافتن دی‌ان‌ای گروه‌های زیادی از جانداران در فیلترها شگفت‌زده شدند. این جانداران، ۳۴گونه پرنده، مانند الیکایی اوراسیایی (Troglodytes troglodytes) و چرخ‌ریسک بزرگ (Parus major)، و همچنین بیش‌از ۶۰ گونه گیاه ازجمله درختان زبان گنجشک (از سرده Fraximus) و گزنه (از سرده Soleirolia)، بیش‌از ۲۵ گونه حشره، بیش‌از ۲۰ گونه پستاندار و همچنین بیش‌از ۱۰گونه قارچ ازجمله قارچ‌های بیماری‌زای سپتوریه‌لا را شامل می‌شوند. گونه‌هایی از دوزیستان، عنکبوت‌ها و ماهی‌ها هم از دیگر جانورانی بودند که توالی دی‌ان‌ای محیطی آنها از فیلترهای این دو ایستگاه نظارت بر کیفیت هوا به‌دست آمد.