Gatunki znane jako gatunki tworzące siedliska morskie — gorgonie, koralowce, algi, wodorosty, phanerogamy morskie itp. — to organizmy, które pomagają tworzyć i kształtować podwodne krajobrazy. Są to naturalne schronienia dla innych gatunków oraz zapewniają biomasę i złożoność dna morskiego.

Ale tym kluczowym gatunkom ekosystemów morskich zagrażają obecnie zmiany klimatu i inne perturbacje wynikające z działalności człowieka. Teraz badanie opublikowane w czasopiśmie Globalna ekologia i biogeografia ostrzega, że ​​nawet na morskich obszarach chronionych (MPA) różnorodność genetyczna gatunków strukturalnych nie jest chroniona, chociaż jest niezbędna do reagowania i przystosowania się populacji do zmian zmieniających środowisko naturalne.

Badanie zostało przeprowadzone przez Laurę Figuerola-Ferrando, Cristinę Linares, Ignasi Montero-Serra i Martę Pagès-Escolà z Wydziału Biologii Uniwersytetu w Barcelonie i Instytutu Badań Bioróżnorodności UB (IRBio); Jean-Baptiste Ledoux i Aldo Barreiro z Interdyscyplinarnego Centrum Badań Morskich i Środowiskowych (CIIMAR) w Portugalii oraz Joaquim Garrabou z Instytutu Nauk o Morzu (ICM-CSIC).

Różnorodność genetyczna jest również składnikiem różnorodności biologicznej

Tradycyjnie plany zarządzania różnorodnością biologiczną mórz i jej ochrony uwzględniały takie czynniki, jak bogactwo gatunków. Różnorodność genetyczna — kolejny główny składnik różnorodności biologicznej — odzwierciedla zmienność genetyczną występującą wśród organizmów tego samego gatunku i jest czynnikiem decydującym o zdolności adaptacyjnej populacji i ich przetrwaniu. Pomimo swojego znaczenia różnorodność genetyczna była dotychczas pomijana w planach zarządzania i ochrony.

„Różnorodność genetyczna odgrywa kluczową rolę w zwiększaniu zdolności gatunków, populacji i społeczności do przystosowania się do szybkich zmian środowiskowych wynikających ze zmian klimatu, a tym samym zwiększania ich odporności” – mówi badaczka Laura Figuerola-Ferrando, pierwsza autorka badania.

„Jednak dotychczas zdecydowana większość morskich obszarów chronionych jest realizowana w oparciu o obecność kilku gatunków i siedlisk, bez uwzględnienia ich różnorodności genetycznej. Innym przykładem może być czerwona lista Międzynarodowej Unii Ochrony Przyrody (IUCN), która również nie bierze pod uwagę różnorodności genetycznej”.

„W ostatnich latach wzmocniła się potrzeba skoncentrowania działań ochronnych na ochronie różnorodności genetycznej. Postęp technologiczny w zakresie masowego rozwoju różnych technik określania różnorodności genetycznej (na przykład poprzez wykorzystanie mikrosatelitów lub małych fragmentów DNA), jak a także ich przystępna cena, mogą pomóc uwzględnić różnorodność genetyczną w planach zarządzania i ochrony” – mówi badaczka z Katedry Biologii Ewolucyjnej, Ekologii i Nauk o Środowisku UB.

Od północno-zachodniego Atlantyku do Zatoki Gwinejskiej

W badaniu zastosowano techniki makrogenetyczne do identyfikacji ogólnych wzorców genetycznych różnych gatunków morskich w dużych skalach przestrzennych. Autorzy przeanalizowali dane z globalnej bazy danych zawierającej informacje o różnorodności genetycznej (na podstawie mikrosatelitów) dla ponad 9300 populacji 140 gatunków w różnych regionach morskich na całym świecie.

Wyniki przedstawiają referencyjny scenariusz wzorców genetycznych gatunków tworzących siedliska morskie (koralowce, makroalgi, phanerogamy morskie itp.), które mogą być potencjalnie interesujące dla poprawy zarządzania życiem morskim i planów ochrony.

Prowincje północno-zachodniego Atlantyku i Zatoka Bengalska to regiony, w których zidentyfikowano największą różnorodność genetyczną gatunków krajobrazu morskiego. Dość wysokie wartości (powyżej średniej światowej) stwierdzono również w basenie Morza Śródziemnego. Natomiast prowincje morskie o najniższych wartościach różnorodności genetycznej to Zatoka Gwinejska i południowo-zachodni Atlantyk.

Odkrycia wskazują również na pozytywną korelację między różnorodnością genetyczną a bogactwem gatunkowym zarówno zwierząt, jak i roślin gatunków tworzących siedliska morskie. Jednak artykuł ostrzega przed niepokojącym wynikiem: Sieć Morskich Obszarów Chronionych (RAMP) w dużych ekoregionach oceanicznych nie chroni obszarów, w których różnorodność genetyczna gatunków tworzących siedliska morskie jest najwyższa.

„Zaobserwowaliśmy, że to, co nie jest chronione na MPA, to różnorodność genetyczna. W badaniu początkowa hipoteza była taka, że ​​na tych obszarach będzie większa różnorodność genetyczna, ale tak się nie stało. widać na poziomie globalnym, że nie ma różnic w zróżnicowaniu genetycznym między MPA wewnątrz i na zewnątrz”, zauważa Laura Figuerola-Ferrando, która pisze pracę doktorską pod kierunkiem Cristiny Linares (UB) i Joaquima Garrabou (ICM- CSIC).

Nowy wzór równikowej różnorodności biologicznej na biegunach

Autorzy zidentyfikowali również specyficzny wzorzec rozmieszczenia różnorodności genetycznej gatunków tworzących siedliska morskie, który różni się od znanych dotychczas tradycyjnych modeli.

„Jest to bimodalny wzór równoleżnikowy: jest to złożony model biogeograficzny i sugeruje, że jeśli wymodelujemy, jak różnorodność genetyczna tych gatunków zmienia się wraz z szerokością geograficzną, znajdziemy dwa szczyty w strefach umiarkowanych i niewielki spadek różnorodności genetycznej na równiku, ” zauważa profesor Cristina Linares z ICREA Academia (UB-IRBio), jedna z koordynatorek badania wraz z Jean-Baptiste Ledoux (CIIMAR).

To odkrycie naukowe jest istotne, ponieważ jeszcze kilkadziesiąt lat temu uważano, że rozkład różnorodności biologicznej na planecie odbywa się według wzorca unimodalnego, to znaczy osiąga maksymalne wartości na równiku i zmniejsza się w kierunku biegunów. „Nie zawsze tak jest, zwłaszcza jeśli chodzi o różnorodność gatunków w ekosystemach morskich. Na przykład w przypadku gatunków bentosowych ten wzorzec jest raczej biomodalny niż jednomodalny, zarówno pod względem bogactwa gatunkowego, jak i różnorodności genetycznej”, wyjaśnia Cristina Linares.

„W naszym badaniu na bimodalny wzór równoleżnikowy wpływa taksonomia: w zastosowanym modelu znaleźliśmy statystycznie istotne różnice między gatunkami zwierząt (większa różnorodność genetyczna) a gatunkami roślin (mniejsza różnorodność genetyczna). Ponadto, jeśli zbadamy wzór równoleżnikowy oddzielający gatunków zwierząt i roślin, widzimy, że u zwierząt nadal obserwuje się wzorzec bimodalny, ale nie można tego powiedzieć o roślinach” – dodaje badacz Jean-Baptiste Ledoux (CIIMAR).

Różnorodność genetyczna: ulepszanie planów zarządzania ochroną

Wnioski z pracy przypominają o potrzebie uwzględnienia różnorodności genetycznej populacji w planach zarządzania i ochrony różnorodności biologicznej na planecie.

„Znaczenie różnorodności genetycznej w planach zarządzania i ochrony różnorodności biologicznej zostało właśnie wzmocnione w Globalnych ramach różnorodności biologicznej Kunming-Montreal w ramach Konwencji o różnorodności biologicznej (CBD/COP/15/L25, 2022). W tym kontekście uważamy, że linia bazowa wzorców różnorodności genetycznej gatunków tworzących siedliska morskie, zdefiniowana w ramach naszej pracy, może być bardzo istotna”, zauważa Jean-Baptiste Ledoux.

Badanie to ujawnia również, że regiony śródziemnomorskie i atlantyckie należą do najbardziej obecnych w literaturze naukowej wykorzystanej w tej pracy na temat wzorców makrogenetycznych głębinowych gatunków strukturalnych.

„Z drugiej strony, jeśli spojrzymy na analizowane taksony, zobaczymy, że Morze Śródziemne jest morską prowincją, w której prowadzimy badania większej liczby różnych taksonów (oktokorale, heksakorale, gąbki, phanerogamy morskie i glony). Na północnym Atlantyku jest to też dość różnorodne taksony (głównie glony, phanerogamy morskie, ale też heksakorale, oktokorale, mszywioły i gąbki). Z drugiej strony na południowym Atlantyku badania skupiają się głównie na algach” – podsumowują naukowcy.