La perdita di biodiversità è un grave problema ambientale e le attività umane hanno una responsabilità molto importante del marcato declino delle popolazioni animali a livello globale. Gli anfibi, in particolare, sono notevolmente diminuiti di numero negli ultimi decenni. Ad esempio, la salamandra Yamato, catalogata ormai come in via di estinzione (Hynobius vandenburghi), che è distribuita nel Giappone centrale e molto limitatamente nella prefettura di Gifu.
Abbiamo mirato a scoprire nuove popolazioni di H. vandenburghi utilizzando una combinazione di analisi GIS e DNA ambientale (eDNA).
Indice dei Contenuti
Materiali e metodi
In Giappone esiste una pratica sostenibile di creazione chiamata del “satoyama“, un paesaggio agricolo tradizionale presente in tutto il paese. Esso è composto da molteplici ecosistemi come boschi, risaie, campi coltivati, praterie e insediamenti, con conseguente elevata biodiversità.
Tuttavia, la perdita di biodiversità dovuta all’invasione di specie esotiche e all’abbandono dei campi agricoli è recentemente diventata un grave problema. In particolare, la riduzione della presenza di anfibi è fonte di preoccupazione. Negli ultimi anni, la presenza di anfibi nella terra del Sol Levante si è ridotta addirittura del 60%. Questi animali generalmente dipendono dall’acqua durante il periodo larvale, mentre gli adulti si trasferiscono nella terra, dopo aver subito una metamorfosi. Pertanto, richiedono habitat sia terrestri che acquatici.
Per conservare la biodiversità degli anfibi, è necessario un monitoraggio delle specie in pericolo; tuttavia, l’acquisizione sul campo richiede tempo, energia e denaro considerevoli e potrebbe non consentire un monitoraggio tempestivo in caso di declino rapido della biodiversità.
Nel nostro studio, abbiamo utilizzato il campionamento del DNA ambientale (eDNA) e GIS per rivelare la presenza di una popolazione criptica di una specie in via di estinzione. I GIS vengono utilizzati per analizzare le informazioni spaziali sovrapponendo diversi tipi di dati spaziali come altitudine, precipitazione, temperatura, uso del suolo e caratteri geografici. La presenza di un organismo può essere dedotta analizzando l’acqua raccolta dall’area di rilevamento.
La salamandra Yamato, Hynobius vandenburghi Dunn, depone le uova, che finiscono per attaccarsi ai rami o alle foglie caduti e preferisce proprio gli ambienti di satoyama, abitando le case adiacenti dei campi di riso. Di solito, le indagini sul campo per piccole salamandre includono cercare sotto foglie o pietre cadute, la pratica di catturare adulti con reti a mano e l’andare a caccia delle uova con il solo aiuto dell’occhio umano. Tutte queste pratiche richiedono parecchio tempo. Pertanto, sono necessari molto tempo ed energia per localizzare l’animale.
Abbiamo tentato di localizzare una popolazione da scoprire:
- sviluppando set di primer per amplificare l’eDNA delle specie Hynobius e applicandoli all’eDNA dall’acqua dell’acquario e da popolazioni selvatiche conosciute
- usando i GIS per specificare le caratteristiche dell’habitat di tre noti habitat di H. vandenburghi
- utilizzando un modello basato su questi dati per localizzare ulteriori potenziali habitat
- testare la presenza di H. vandenburghi in questi luoghi facendo uso dell’analisi eDNA
- condurre indagini sul campo per confermare la presenza di questo anfibio.
Il nostro studio mostra che l’analisi eDNA è uno strumento utile che può essere utilizzato dagli scienziati a fini di conservazione.
Analisi GIS
L’analisi GIS è stata condotta utilizzando QGIS. L’approccio ha consentito di rilevare nuove popolazioni di specie di anfibi in via di estinzione. Il metodo, inoltre, si rivela una risorsa molto preziosa al fine di consentire di localizzare le popolazioni rimanenti, in modo da concentrare su di esse i necessari e inevitabili sforzi di conservazione. Questo modo di procedere è dunque utile per diventare consapevoli del rischio di estinzione delle specie e poter approntare le necessarie azioni di conservazione.
L’approccio, che combina GIS ed eDNA, ha permesso di rilevare nuove popolazioni di specie di anfibi in via di estinzione. Questo studio è stato condotto da studenti delle scuole superiori sotto la supervisione di insegnanti con l’aiuto di ricercatori universitari, suggerendo l’applicabilità degli studi eDNA come strumento di scienza al servizio dei cittadini.
Conclusione
La combinazione di GIS ed eDNA consentirà di rilevare popolazioni criptiche su cui concentrare gli sforzi di conservazione e di avvisare le persone della necessità di azioni di conservazione, al fine di proteggere le specie a rischio estinzione.
Piattaforme per il Deep Learning nei GIS
