Но это биологическое разнообразие находится под серьезной угрозой из-за горной добычи угля, загрязнение нижнего течения которой влияет на многие из этих видов, согласно исследованию, опубликованному в сентябрьском номере журнала Ecological Applications за 2021 год.
Исследователи обнаружили, что последствия добычи угля на вершинах гор распространены даже шире, чем сообщалось ранее: в ручьях из сильно заминированных водоразделов обитает на 40% меньше видов, чем в ручьях с более чистой водой.
Это утраченное биоразнообразие включает рыбу, макробеспозвоночных (таких как насекомые, моллюски и ракообразные), водоросли, грибы, бактерии, одноклеточные организмы, называемые протистами, и многое другое. Другими словами: страдают не только особо чувствительные виды.
«Воздействие действительно распространяется по всему древу жизни», – сказала Мари Симонен, исследователь Французского национального исследовательского института сельского хозяйства, продовольствия и окружающей среды (INRAE) и ведущий автор исследования.
Симонин и ее команда изучили 93 ручья, расположенные по градиенту от сильно заминированных водоразделов до относительно нетронутых ручьев через Аппалачский хребет в Западной Вирджинии.
Они обнаружили четкую взаимосвязь между плотностью добычи полезных ископаемых и утратой биоразнообразия: чем больше идет добыча, тем меньше видов можно найти.
«Было действительно удивительно видеть, насколько устойчиво это сокращение биоразнообразия среди всех этих действительно разных групп организмов, начиная с действительно низких уровней нарушения», – сказала Эмили Бернхардт, профессор и заведующий кафедрой биологии Университета Дьюка и старший автор статьи.
Результаты подчеркивают еще одну вызывающую беспокойство закономерность: значительная потеря разнообразия была обнаружена в ручьях, вода в которых все еще была намного ниже максимальных стандартов возмущения, установленных Агентством по охране окружающей среды (EPA).
«Очень небольшое увеличение добычи полезных ископаемых в водоразделе – это уже слишком», – сказал Симонин.
Это означает, что пагубное воздействие загрязнителей на водные виды начинается с гораздо более низких концентраций, чем предполагалось ранее.
«К тому времени, когда вы доберетесь до контрольной точки EPA, вы уже потеряете большую часть видов, которые собираетесь потерять», – сказал Бернхардт.
Хотя потеря биоразнообразия из-за добычи полезных ископаемых была показана отдельно для нескольких групп видов, это исследование выделяется тем, что рассматривает все древо жизни сразу, в тех же ручьях, в одно и то же время. Для этого команда использовала инновационный метод под названием ДНК окружающей среды (eDNA), который измеряет фрагменты генетического материала, который организмы оставляют в своей среде.
Эта ДНК может происходить из экскрементов, потерянных кусочков кожи или чешуек или от одноклеточных организмов. Чтобы собрать его, исследователи собрали пробы воды из каждого ручья и отфильтровали их через сверхтонкие фильтры. ДНК остается на фильтрах, после чего ее можно извлечь, секвенировать и отсортировать.
Группы организмов, например водоросли, имеют общие гены или сегменты генов. Сравнивая ДНК, полученную с помощью фильтров, с ДНК, которая, как известно, принадлежит определенному виду или группе видов, ученые могут определить, что находится в каждом потоке, в отличие от агентов CSI, просматривающих образцы в своих базах данных (но с гораздо меньшей драматичностью).
Этот метод имеет огромные перспективы для оценки биоразнообразия и воздействия на качество воды.
«Электронная ДНК – это недорогой подход, который может дать существенное понимание движущих сил биоразнообразия», – сказал Бернхардт. "Это может открыть возможность для мониторинга воздействия на качество воды в гораздо большем количестве рек по всему миру."
Результаты, полученные с помощью eDNA, хорошо согласуются с результатами, полученными с помощью более традиционных методов, с небольшой долей трудозатрат.
Например, с помощью электронной ДНК команда обнаружила 28 видов рыб во всех 93 отобранных добытых водотоках. Это сопоставимо с предыдущими исследованиями, в которых тщательно собирали, подсчитывали и определяли разнообразие рыб в том же регионе. eDNA предоставила гораздо более быстрый и менее инвазивный метод оценки разнообразия с аналогичными результатами.
"Вы берете очень небольшое количество воды и видите влияние на все эти организмы.
Вам не нужно убивать никаких животных, вам не нужна огромная команда людей, умеющих определять все эти виды, каждый может выполнять полевые работы », – сказал Симонин. "Это действительно может изменить масштаб, в котором мы можем отслеживать биоразнообразие."
Это исследование финансировалось NSF Grant No.
EAR-1417405.