Assessing the impact of global changes and protection effectiveness is a key step in monitoring marine fishes. Most traditional census methods are demanding or destructive. Nondisturbing and nonlethal approaches based on video and environmental DNA are alternatives to underwater visual census or fishing. However, their ability to detect multiple biodiversity factors beyond traditional taxonomic diversity is still unknown. For bony fishes and elasmobranchs, we compared the performance of eDNA metabarcoding and long-term remote video to assess species' phylogenetic and functional diversity. We used 10 eDNA samples from 30 L of water each and 25 hr of underwater videos over 4 days on Malpelo Island (pacific coast of Colombia), a remote marine protected area. Metabarcoding of eDNA detected 66% more molecular operational taxonomic units (MOTUs) than species on video. We found 66 and 43 functional entities with a single eDNA marker and videos, respectively, and higher functional richness for eDNA than videos. Despite gaps in genetic reference databases, eDNA also detected a higher fish phylogenetic diversity than videos; accumulation curves showed how 1 eDNA transect detected as much phylogenetic diversity as 25 hr of video. Environmental DNA metabarcoding can be used to affordably, efficiently, and accurately census biodiversity factors in marine systems. Although taxonomic assignments are still limited by species coverage in genetic reference databases, use of MOTUs highlights the potential of eDNA metabarcoding once reference databases have expanded.
Uso de ADN Ambiental en la Evaluación de la Diversidad Funcional y Filogenética de los Peces Resumen La evaluación del impacto de los cambios globales y la efectividad de la protección es un paso fundamental para el monitoreo de peces marinos. La mayoría de los métodos tradicionales de censos son demandantes o destructivos, por lo que las estrategias no letales y no intrusivas basadas en videograbaciones y en el ADN ambiental (ADNa) son alternativas a los censos visuales submarinos y a la pesca. Sin embargo, todavía no se conoce la habilidad que tienen estos métodos para detectar diferentes factores de la biodiversidad más allá de la diversidad taxonómica. Para los peces óseos y los elasmobranquios, comparamos el desempeño de la caracterización genética con ADNa y del video remoto de larga duración para evaluar la diversidad funcional y filogenética de las especies. Usamos diez muestras de ADNa tomadas de 30 litros de agua cada una y 25 horas de vídeos submarinos grabados durante cuatro días en la Isla Malpelo (costa del Pacífico de Colombia), un área marina protegida remota. La caracterización genética con el ADNa detectó 66% más unidades taxonómicas moleculares operacionales (UTMOs) que el video. Encontramos 66 y 43 entidades funcionales con un solo marcador de ADNa y con el video, respectivamente, y una riqueza funcional más alta para el ADNa que el video. A pesar de los vacíos en las bases de datos genéticos usadas como referencia, el ADNa también detectó una diversidad filogenética más alta que aquella en los videos; las curvas de acumulación mostraron cómo un solo transecto de ADNa detectó tanta diversidad filogenética como 25 horas de video. La caracterización genética con ADN ambiental puede usarse para censar los factores de biodiversidad de manera asequible, eficiente y certera en los sistemas marinos. Aunque las atribuciones taxonómicas todavía están limitadas por la cobertura de especies en las bases de datos genéticos de referencia, el uso de los UTMOs resalta el potencial que tiene la caracterización genética con ADNa una vez que las bases de datos de referencia sean expandidas.
评估全球变化影响及保护有效性是海洋鱼类监测的关键步骤。然而, 大多数传统种群调查方法都有较高的要求或具有破坏性。基于视频和环境 DNA 的非干扰性、非致死性方法则是水下视觉调查或鱼类捕捞的替代方法。然而, 这些方法检测传统分类学多样性之外其它生物多样性因子的能力尚不清楚。本研究关注硬骨鱼类和软骨鱼类, 比较了环境 DNA宏条形码和长期远程视频监测在评估物种的系统发育多样性和功能多样性中的表现情况。我们在一个偏远的海洋保护区--马尔佩洛岛 (哥伦比亚太平洋海岸) , 收集了10个分别取自 30 升水体的环境 DNA 样品, 以及4天共25小时的水下视频。结果发现, 环境 DNA 宏条形码比水下视频多检测出66%的分子操作分类单元 (MOTUs) 。我们利用单一环境DNA标记或视频分别发现了66个和 43 个功能实体, 利用环境 DNA 检测出的功能丰富度高于水下视频。尽管遗传参考数据库仍存在一些空缺, 但环境DNA 还是比视频检测出更高的鱼类系统发育多样性;累积曲线展示了1个环境 DNA 样带检测到的系统发育多样性相当于25小时的水下视频。环境 DNA 宏条形码可以经济、有效且准确地用于调查海洋系统中的生物多样性因子。尽管分类学鉴定仍受到遗传参考数据库中物种覆盖范围的限制, 但 MOTUs 的使用显现了在参考数据库得到扩充后环境 DNA 宏条形码所具备的潜力。【翻译:胡怡思;审校:聂永刚】.
Keywords: Malpelo; accumulation curves; arrecifes tropicales; biodiversidad; biodiversity; caracterización genética con ADNa; características funcionales; curvas de acumulación; eDNA metabarcoding; functional traits; marine protected area; tropical reefs; video; área marina protegida; 功能性状; 海洋保护区; 热带珊瑚礁; 环境DNA宏条形码; 生物多样性; 累积曲线; 视频; 马尔佩洛岛.
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