Проекты

Описание инициативы (проектной идеи)

Принцип невмешательства ограничивает возможности традиционных подходов к изучению экосистем заповедных территорий. Поэтому разработка и внедрение неинвазивных методов исследований биологического разнообразия здесь становятся очень важными направлением. Одним из перспективных решений в этом отношении является анализ экологической ДНК (экоДНК). Анализ экоДНК — метод оценки биоразнообразия, основанный на выявлении генетического материала представителей видов в окружающей среде. Источником экоДНК являются фекалии, моча и эпидермальные клетки, а также поврежденные или разлагающиеся организмы. Попав во внешнюю среду, экоДНК постепенно деградирует, оставаясь в состоянии, пригодном для анализа, от нескольких часов до сотен тысяч лет, в зависимости от условий окружающей среды. Состав и концентрация экоДНК в биотопе служат качественными и количественными маркерами биоразнообразия.
Анализ экоДНК в сочетании и техникой высокопроизводительного секвенирования получил название "метабаркодирование экоДНК". По сравнению с традиционными методами исследования, метабаркодирование экоДНК имеет ряд преимуществ: 1) неинвазивность; 2) более высокая чувствительность и специфичность; 3) более понятные и простые возможности стандартизации протоколов; 4) экономичность.
Идея проекта — разработать модель простого стандартизированного протокола анализа биологического разнообразия речных экотопов в пределах бассейна реки Баргузин и территории ФГБУ «Объединенная дирекция Баргузинского государственного природного биосферного заповедника и Забайкальского национального парка» (далее "Заповедное подлеморье") с использованием метабаркодинга экоДНК.
Почему важна эта работа? Во-первых, на сегодняшний день метабаркодинг экоДНК является незаменимым и единственным методом мониторинга водных экосистем там, где традиционные методы учета не могут быть использованы и для заповедных территорий этот подход не имеет альтернатив. Во-вторых, река Баргузин является местом обитания редких и исчезающих видов рыб (таймень, ленок, Сиг исаченко, Байкальский осетр) (Красная книга Республики Бурятия, 2023), и использованием эффективных неинвазивных методов исследования биоты позволит качественно изменить систему наблюдения за этими видами. В-третьих, проводя эти исследования, мы надеемся, что таким образом закладываем основу для внедрения простых и экономичных методов в практику мониторинга биоразнообразия заповедных территорий.
В пределах Заповедного подлеморья мы планируем проверить лишь устьевые участки рек, поскольку доступ к руслам затруднен. Это позволит оценить биоразнообразие на протяжении 3-х и более километров вверх по течению в зависимости от скорости течения, состава, температуры воды и других факторов (Deiner et al., 2014; Nukazawa et al., 2018). Отбор проб будет проводиться весной и осенью. Таким образом мы сможем учесть сезонную динамику сообществ и увеличить шансы выявления экоДНК редких и исчезающих видов. Для исследования реки Баргузин будут выбраны стационарные точки отбора проб от устья до верховья с интервалом 50 - 80 км. Это позволит оценить динамику изменений состава биоты по руслу и определить насколько пробы из одной стационарной точки могут отражать биоразнообразия речного биотопа в целом.
Для реализации наших планов необходимо решить следующие задачи:
- собрать образцы воды в устьевых участках рек северо-восточного побережья Байкала в весенний и осенний сезоны.
- собрать образцы воды по руслу р. Баргузин в весенний и осенний сезоны.
- подготовить библиотеку ампликонов и провести метабаркодинг с охватом широкого спектра индикаторных групп, включая бактерии, микроэукариоты, растения, грибы и животных.
- на основе полученных данных рассчитать таксон-независимый индекс разнообразия, аналогичный TICI (Wilkinson et al., 2024), и подготовить открытую базу данных экоДНК.
- подготовить и передать руководству Заповедника на безвозмездной основе стандартизированный протокол анализа биологического разнообразия исследованных речных экотопов .
Общий план работ:
Сентябрь-октябрь 2025
Сбор образцов воды по стационарным точкам р. Баргузин.
Ноябрь — декабрь 2025
Выделение ДНК, получение библиотек ампликонов
Январь — март 2026
Секвенирование, проведение биоинформатического анализа
Май — июнь 2026
Сбор образцов воды по стационарным точкам р. Баргузин и в устьевых участках рек восточного побережья Байкала.
Сентябрь — октябрь 2026
Сбор образцов воды по стационарным точкам р. Баргузин и в устьевых участках рек восточного побережья Байкала.
Ноябрь 2026
Выделение ДНК, получение библиотек ампликонов
Декабрь 2026 — 28 февраля 2027
Секвенирование, проведение биоинформатического анализа, оценка биоразнообразия в каждой точке отбора проб по таксонам, сравнение полученных данных между точками и по сезонам, расчет таксон-независимого индекса разнообразия, подготовка стандартизированного протокола.