От рыб до беспозвоночных: многомаркёрный eDNA‑метабаркодинг для мониторинга биоразнообразия и чужеродных видов в САР Макао (Китай)

Почему скрытая в воде ДНК важна для городской жизни

В таком густонаселенном городе, как Макао, легко забыть о том, что жизнь продолжается и под поверхностью воды. Тем не менее оставшиеся пруды, реки и прибрежные мелководья тихо поддерживают популяции рыб, крабов, улиток, насекомых и даже перелётных птиц. Это исследование показывает, как следы генетического материала, плавающие в воде — известные как окружающая ДНК, или eDNA — могут раскрыть подробную картину этого подводного мира. Читая этот генетический «отпечаток», учёные могут отслеживать местную фауну, обнаруживать инвазивные виды и направлять решения по охране городских водно-болотных угодий, которые сокращаются и испытывают сильное антропогенное давление.

Городские водно-болотные угодья под давлением

Макао находится на краю эстуария Жемчужной реки, где речная вода постоянно смешивается с морской. Исторически это место поддерживало обширные водно-болотные угодья, но быстрый рост застройки и осушительные работы уничтожили примерно половину из них. Оставшиеся участки сейчас представляют собой небольшие фрагментированные оазисы, зажатые между плотной застройкой и оживлёнными набережными. Несмотря на небольшой размер, они помогают контролировать наводнения, фильтровать загрязнения, поддерживать промысел и служат важными остановками для перелётных птиц, следующих по Восточно-Азиатско — Австралазийскому миграционному пути. По мере того как новые правила планирования наконец проводят границы между зонами строительства и охраняемыми территориями, возникает острая потребность понять, какие виды ещё сохраняются в этих разбросанных водоёмах.

Чтение жизни по стакану воды

Традиционные полевые учёты в мутных и труднодоступных водах часто пропускают робких, редких или ночных животных и могут быть дорогими и разрушительными. В этом проекте исследователи применили другой подход: вместо гонки за животными они пробовали саму воду. На девяти участках — от внутренних водохранилищ до открытых прибрежных лагун — и в летний, и в зимний сезоны они собирали образцы воды, улавливая микроскопические фрагменты кожи, чешуи, отходов и других материалов, которые оставляют организмы. В лаборатории они сосредоточились на трёх участках генетического кода, выполняющих роль штрихкодов для разных групп животных, что позволило программам сопоставлять миллионы ДНК‑последовательностей с известными видами в глобальных базах данных.

Кто где живёт в водах Макао

Обследование по eDNA выявило богатый набор видов: 85 видов рыб, 9 других позвоночных и 298 видов беспозвоночных — от насекомых и червей до улиток и микропланктона. Разные части Макао населены отчетливо различающимися сообществами. Так, единственное полностью охраняемое пресноводное водохранилище, например, имело небольшую, но уникальную группу местных рыб, почти не встречающихся в других местах города. Более крупные или более связанные между собой водоёмы, особенно вдоль побережья, в целом поддерживали гораздо больше видов. Сравнение внутренних и прибрежных участков показало чёткое разделение по видам, отражающее разные условия, такие как солёность, гидродинамика и уровень питательных веществ.

Инвазивные гости и сезонные сдвиги

Не все обнаруженные жители были местными. В исследовании выявили 18 чужеродных видов рыб, в том числе несколько известных инвазивов, распространённых в рыбоводных хозяйствах, аквариумах или при религиозных выпусках животных. На участках с открытым доступом и интенсивным рекреационным использованием доминировали эти пришельцы, тогда как строго контролируемое водохранилище ими не заселено. Это указывает на то, что человеческая деятельность, а не только география, способствует распространению чужеродных видов и выравниванию рыбных сообществ по всему Макао. В отличие от этого, у беспозвоночных — особенно мобильных групп, таких как насекомые, ракообразные и улитки — в прибрежных водно-болотных угодьях наблюдались выраженные сезонные изменения, вероятно связанные с колебаниями солёности, речных стоков и температуры между влажным и сухим сезонами. Внутренние сообщества беспозвоночных оставались сравнительно стабильны в течение года.

Что мы всё ещё не видим

Несмотря на впечатляющий перечень видов, исследование также показало, сколько ещё остаётся скрытого. Более половины генетических последовательностей беспозвоночных нельзя было уверенно сопоставить с известными видами, потому что эталонные базы данных для региона неполны. При сравнении результатов eDNA с годами традиционных полевых наблюдений в том же районе перекрытие составило лишь 76 видов. Каждый метод выявлял разные части реального сообщества, что подчёркивает и силу, и текущие «слепые зоны» мониторинга на основе ДНК.

Что это значит для городской природы

Для неспециалиста ключевая мысль такова: несколько литров воды теперь могут сказать нам, какие виды используют водоём, как человеческая деятельность изменяет эти сообщества и где ещё держится уязвимая местная фауна. В Макао eDNA выявила как тревожное распространение чужеродных рыб, так и продолжающееся присутствие уникальных местных видов, зависящих от небольших фрагментированных убежищ. Авторы делают вывод о необходимости сочетать eDNA‑обследования с традиционной полевой работой, инвестировать в лучшие локальные эталонные библиотеки ДНК и расширять отбор проб, включая осадки и другие материалы. Это даст более полную и быструю картину городского биоразнообразия и поможет планировщикам и сообществам принимать решения по восстановлению связности, сдерживанию инвазивных видов и защите тихой, но жизненно важной жизни оставшихся водно-болотных угодий.

Цитирование: Leong, M.K., Lau, I.H., Costa, F.O. et al. From fish to invertebrates: multi-marker eDNA metabarcoding for monitoring wetland biodiversity and non-indigenous species in Macao SAR China. Sci Rep 16, 9309 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39652-8

Ключевые слова: городские водно-болотные угодья, охрана окружающей среды ДНК, мониторинг биоразнообразия, инвазивные виды, эстуарий реки Чжухай (Жемчужная река), Макао