山顶采矿导致水生生物多样性丧失 40%

  • 发布时间:2021-10-12 18:38:57
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阿巴拉契亚山脉的溪流在岩石上涓涓细流,周围环绕着野花和蕨类植物,充满生机。它们拥有世界上最多样化的淡水动物,包括许多在世界其他任何地方都找不到的物种。

但是,根据 2021 年 9 月出版的《生态应用》杂志上的一项研究,这种生物多样性受到山顶煤矿开采的严重威胁,其下游污染影响了其中的许多物种。

研究人员发现,山顶煤矿开采的影响比之前报道的更为广泛:来自开采量大的流域的溪流比水质更清洁的溪流中的物种少 40%。

失去的生物多样性包括鱼类、大型无脊椎动物(如昆虫、蛤蜊和甲壳类动物)、藻类、真菌、细菌、称为原生生物的单细胞生物等。换句话说:受到影响的不仅仅是特别敏感的物种。

“这些影响确实分布在整个生命之树上,”法国国家农业、食品和环境研究所 (INRAE) 的研究员、该研究的主要作者玛丽·西蒙宁 (Marie Simonin) 说。

Simonin 和她的团队沿梯度观察了 93 条溪流,从大量开采的流域到横跨西弗吉尼亚州阿巴拉契亚山脉的相对原始的溪流。他们发现采矿活动的密度与生物多样性的丧失之间存在明显的关系:采矿越多,发现的物种就越少。

杜克大学生物学教授兼主席、论文资深作者艾米丽·伯恩哈特 (Emily Bernhardt) 说:“看到生物多样性的下降在所有这些真正不同的生物群中如此一致,从干扰水平非常低开始,这真的令人惊讶。” .

结果突出了另一个令人担忧的模式:在水仍远低于环境保护局 (EPA) 设定的最大干扰标准的溪流中检测到显着的多样性丧失。

“流域采矿活动的微小增加已经太多了,”西蒙宁说。

这意味着污染物对水生物种的有害影响始于先前假设的低得多的浓度。

“当你到达 EPA 的参考点时,你已经失去了大部分你将失去的物种,”伯恩哈特说。

尽管已经分别在几组物种中显示了由于采矿导致的生物多样性丧失,但这项研究通过同时在同一条溪流中同时观察整个生命之树而脱颖而出。为此,该团队使用了一种称为环境 DNA (eDNA) 的创新方法,该方法可以测量生物体在环境中留下的遗传物质片段。

这种 DNA 可能来自粪便、丢失的皮肤或鳞片,或者来自单细胞生物。为了收集它,研究人员从每条溪流中收集水样,并通过极细的过滤器对其进行过滤。DNA 停留在过滤器上,然后可以被提取、测序和分类。

生物群,例如藻类,共享共同的基因或基因片段。通过将从过滤器获得的 DNA 与已知属于某个物种或物种组的 DNA 进行比较,科学家们可以确定每个流中都有什么,这与 CSI 代理通过他们的数据库运行样本不同(但戏剧性要少得多)。

这种方法在生物多样性评估和水质影响方面具有巨大的前景。

“eDNA 是一种廉价的方法,可以提供对生物多样性驱动因素的深入了解,”伯恩哈特说。“它可以开启监测全球更多河流水质影响的可能性。”

使用 eDNA 获得的结果与使用更传统方法获得的结果非常一致,只需要一小部分工作。例如,该团队使用 eDNA 在所有 93 个采样的开采河流中检测到 28 种鱼类。这与之前煞费苦心地收集、计算和确定同一地区鱼类多样性的研究相当。eDNA 提供了一种更快、侵入性更小的多样性评估方法,结果相似。

“你只需要少量的水,你就能看到对所有这些生物的影响。你不需要杀死任何动物,你不需要一个庞大的团队熟练地识别所有这些物种,每个人都可以进行实地工作,”西蒙宁说。“这真的可以改变我们监测生物多样性的规模。”

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