Avanços na Pesquisa sobre Diversidade de Insetos
Novos métodos revelam uma diversidade escondida entre as espécies de Lepidópteros suecas.
Ela Iwaszkiewicz-Eggebrecht, R. M. Goodsell, B.-A. Bengsson, M. Mutanen, M. Klinth, L. J. A. van Dijk, P. Łukasik, A. Miraldo, A. F. Andresson, A. J. M. Tack, T. Roslin, F. Ronquist
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Índice
Os amantes da natureza passam horas a fio juntando informações sobre diferentes espécies. Esse trabalho ajuda a criar listas de espécies encontradas em lugares específicos, acompanhar mudanças ao longo do tempo e guiar os esforços para proteger espécies em perigo. Porém, a forma como os dados são coletados pode ser tendenciosa. Por exemplo, algumas áreas podem receber mais atenção do que outras ou certos tipos de organismos podem ser estudados mais que outros. Essa bias pode dificultar a obtenção de uma imagem precisa de todas as espécies presentes em uma área.
Animais maiores, mais visíveis ou mais populares costumam receber mais foco do que os menores e menos notáveis, como muitos insetos. Recentemente, os pesquisadores começaram a usar métodos padronizados e técnicas de DNA para descobrir essas espécies negligenciadas. Essa abordagem mostrou potencial para revelar a diversidade oculta de grupos de organismos menores e frequentemente ignorados.
A Necessidade de Dados Melhores
Existem vários métodos para estudar a vida selvagem local, mas todos têm limitações. Esperar que um método capture todo tipo de espécie de forma igual é irrealista. Ao tentar obter uma imagem completa, os pesquisadores precisam ter em mente dois pontos chave sobre grupos com muitas espécies. Primeiro, como existem tantas espécies diferentes, os pesquisadores precisam coletar um grande número de amostras para identificá-las todas. Segundo, muitas espécies são raras, então é importante passar tempo suficiente e cobrir uma área ampla ao coletar dados.
Para enfrentar esses desafios, os pesquisadores têm cada vez mais usado armadilhas Malaise - dispositivos que capturam insetos passivamente em um jarro de coleta através do qual eles voam. Essa abordagem pode fornecer uma maneira abrangente de coletar espécimes de insetos.
Identificando Insetos
Uma vez que as amostras são coletadas, identificar as espécies é o próximo passo importante. Métodos tradicionais de identificação de espécies dependem de especialistas examinando características físicas. No entanto, quando há milhões de espécimes, isso pode se tornar impraticável. Por exemplo, algumas amostras de florestas tropicais demoram bastante para serem identificadas.
Uma alternativa mais eficiente é o Metabarcoding de DNA, que permite aos cientistas identificar rapidamente espécies a partir de grandes amostras de insetos. Analisando um pedaço curto de DNA de cada inseto, os pesquisadores podem compará-lo a bancos de dados existentes para identificar as espécies presentes em uma área específica.
Avanços nas Técnicas
Usar tecnologia moderna pode melhorar significativamente nossa capacidade de monitorar e proteger a diversidade de insetos. A combinação de amostragem em massa de insetos e análise de DNA está se tornando popular em todo o mundo para conduzir inventários de Biodiversidade. No entanto, enquanto a força do metabarcoding está em sua capacidade de avaliar comunidades pouco conhecidas, ele também tem limitações. Como esses métodos costumam amostrar áreas ou espécies que não são bem estudadas, os cientistas podem não saber o que esperar em termos de distribuição de espécies.
Borboletas e mariposas, conhecidas como Lepidoptera, oferecem uma boa oportunidade para testar a eficácia desses métodos de amostragem e análise. Esse grupo de insetos é bem estudado, tornando-se um benchmark sólido para avaliar como esses novos métodos funcionam na coleta de dados sobre espécies.
O Contexto Sueco
A Suécia é um lugar ideal para essa pesquisa devido à sua rica história de estudo naturalista, especialmente com Lepidoptera. Ao longo dos anos, muitas espécies foram registradas, mas o inventário ainda não está completo. Novas espécies continuam a ser descobertas, e algumas espécies conhecidas estão sendo divididas em grupos distintos.
Em 2019, pesquisadores se propuseram a preencher lacunas e refinar a compreensão dos Lepidoptera suecos ao implantar armadilhas Malaise por todo o país durante um ano. Eles usaram o metabarcoding de DNA para aprimorar suas descobertas e visavam ver o que esse projeto poderia revelar sobre as populações locais de borboletas e mariposas.
Métodos do Estudo
Os pesquisadores primeiro compilaram uma lista de todas as espécies de Lepidoptera conhecidas na Suécia. Essa lista é baseada em décadas de registros coletados por naturalistas. Eles também coletaram dados de várias fontes para quantificar o conhecimento que havia sido construído até o levantamento IBA.
Para coletar novos registros, eles montaram armadilhas Malaise em vários locais na Suécia. Essas armadilhas foram operadas por cientistas cidadãos ao longo do ano, coletando amostras que foram posteriormente analisadas usando técnicas de DNA.
A análise envolveu extrair DNA das amostras de insetos e compará-lo com bancos de dados existentes para identificar espécies. Esse processo permitiu que os pesquisadores gerassem um grande conjunto de dados para análise.
Cobertura de Espécies Conhecidas
Os principais objetivos do estudo eram determinar que proporção de Lepidoptera suecos conhecidos foi recuperada através do levantamento IBA, comparar esses dados com os métodos tradicionais usados por naturalistas e identificar novas espécies ou extensões de distribuição.
O levantamento IBA conseguiu identificar 51% de todas as espécies de Lepidoptera conhecidas da Suécia, o que é um achado significativo, especialmente considerando que foi conseguido em apenas um ano com amostragem sistemática. Isso inclui mais da metade das espécies que residem no país.
Comparação com Dados Naturalistas
Naturalistas relataram quase meio milhão de registros de insetos na Suécia em 2019, com Lepidoptera formando uma parte significativa. Ao comparar os dados coletados via levantamento IBA com os dos naturalistas, os dados da IBA representaram 16% do total de registros para Lepidoptera.
Curiosamente, os naturalistas tendem a focar em borboletas e mariposas maiores, deixando espécies menores e menos visíveis sub-representadas em seus registros. O levantamento de alta capacidade se saiu melhor na coleta de dados de áreas pouco povoadas e na captura de uma variedade mais ampla de espécies.
Novas Descobertas
Durante o levantamento, os pesquisadores também descobriram novas espécies e ampliaram as faixas conhecidas de alguns Lepidoptera. A análise incluiu clusters de dados que não correspondiam a nenhuma espécie conhecida anteriormente.
Por meio da validação, eles confirmaram várias novas espécies para a Suécia e também identificaram registros de espécies que anteriormente se achava que ocorriam em faixas diferentes. Esse aspecto de descoberta ressalta o potencial das técnicas de alta capacidade para revelar importante biodiversidade que foi ignorada.
Resultados e Importância
No geral, os resultados indicam que o uso de armadilhas Malaise e metabarcoding de DNA pode efetivamente amostrar e identificar Lepidoptera. O estudo demonstra que, dentro de um único ano de amostragem sistemática, uma parte significativa da diversidade de lepidópteros pode ser capturada.
Essa descoberta tem implicações para futuros estudos de biodiversidade, já que apoia a ideia de que esses métodos modernos devem se tornar parte integral do monitoramento e dos esforços de conservação da biodiversidade. Além disso, destaca a necessidade de exploração contínua e validação dos dados existentes para preencher lacunas de conhecimento na compreensão da biodiversidade local e regional.
Conclusão
A pesquisa sublinha a importância de combinar métodos tradicionais de observação de espécies com técnicas modernas como o metabarcoding de DNA para obter uma compreensão mais abrangente da biodiversidade. Com os achados do levantamento IBA, é claro que importantes insights sobre a presença e distribuição de espécies podem ser alcançados.
Esse tipo de abordagem sistemática para inventário de biodiversidade pode fornecer uma base confiável para futuros esforços de conservação, garantindo que mais espécies sejam registradas e compreendidas de forma precisa. À medida que os pesquisadores continuam a aprimorar e refinar esses métodos, eles desempenharão um papel crucial na proteção das ricas e diversas populações de insetos encontradas ao redor do mundo.
Título: High-throughput biodiversity surveying sheds new light on the brightest of insect taxa
Resumo: Sampling of species-rich taxa followed by DNA metabarcoding is quickly becoming a popular high-throughput method for biodiversity inventories. Unfortunately, we know little about its accuracy and efficiency, as the results mostly pertain to poorly-known organism groups in underexplored environments or regions of the world. Here we ask what an extensive sampling effort based on Malaise trapping and metabarcoding can tell us about the lepidopteran fauna of Sweden - one of the best-understood insect taxa in one of the most-surveyed countries of the world. Specifically, we deployed 197 Malaise traps for a single year across Sweden in a systematic sampling design, then metabarcoded the resulting 4,749 bulk samples, and compared the results to existing data sources. We detected more than half (1,535) of the 2,990 lepidopteran species ever recorded as occurring in Sweden, and 323 species not reported during the sampling period by other data providers. Full-length barcoding of individual specimens confirmed three new species for the country and extensive range extensions for two species. It also corroborated eight genetically distinct COI variants that may represent new species to science, one of which has since been described. Most of the new records are for small and inconspicuous species and poorly surveyed regions, suggesting that they represent previously overlooked components of the fauna. Our findings, corroborated by independent metagenomic analyses, show that DNA metabarcoding can be a highly efficient and accurate method of biodiversity sampling, to the extent that it can generate significant new discoveries even for the most well-known of insect faunas.
Autores: Ela Iwaszkiewicz-Eggebrecht, R. M. Goodsell, B.-A. Bengsson, M. Mutanen, M. Klinth, L. J. A. van Dijk, P. Łukasik, A. Miraldo, A. F. Andresson, A. J. M. Tack, T. Roslin, F. Ronquist
Última atualização: 2024-10-25 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.25.620209
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.25.620209.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.
Obrigado ao biorxiv pela utilização da sua interoperabilidade de acesso aberto.
Ligações de referência
- https://gbif.org
- https://insectbiomeatlas.org
- https://namnochslaktskap.artfakta.se
- https://artdatabanken.se
- https://artportalen.se
- https://doi.org/10.17044/scilifelab.20514192.v4
- https://doi.org/10.17044/scilifelab.27202368.v1
- https://www.suomen-perhoset.fi
- https://britishlepidoptera.weebly.com
- https://www.ukmoths.org.uk