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Publication
DNA barcoding as a tool to explore elasmobranch diversity in environmental DNA off the Banc dĀ“Arguin (Mauritania)
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 3.52 MB | Adobe PDF |
Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
Sharks and rays are the most threatened group of marine vertebrates. Extinction risk is highest for
species in tropical and subtropical areas, often associated with developing nations that generally
lack baseline data on species diversity. Although considered a regional elasmbranch hotspot,
species diversity in the Banc dāArguin National Park (PNBA) in Mauritania has not been
characterized. Here, a first description of species diversity is provided based on a combination of
approaches. DNA barcoding was used to build a regional genetic reference database of species
sampled at local processing and landing sites. Two potentially new species (genus Gymnura and
Torpedo) were found and possible new lineages for Sphyrna lewini and Aetomylaeus bovinus
were uncovered, however, results should be observed with caution and are pending further
confirmation. Mustelus punctulatus and Hypanus rudis were confirmed from Mauritania for the
first time, extending their known distribution range. Metabarcoding was used to explore species
diversity in eDNA samples from the PNBA. Results confirmed the presence of 29 different
species, 12 sharks and 17 rays of which 14 species had previously never been reported from the
PNBA in the literature. Notably, Mustelus punctulatus was found in 77% of the eDNA samples,
while the only locally reported smoothhound, M. mustelus, was absent in all samples. Sphyrna
lewini, a species previously reported, was absent from all eDNA samples, however its presence
was visually confirmed. Putative new Gymnura and Torpedo species were found throughout
various eDNA samples. A total of 66.6% of shark and ray species in the PNBA are threatened
with extinction (including S. lewini). Considering the high fishing pressure sharks and rays are
exposed to, these results emphasize the importance of taxonomic identification for individual
species management and provide a baseline to inform future studies and shark and ray specific
conservation measures in the PNBA.
Os tubarƵes e as raias sĆ£o o grupo de vertebrados marinhos mais ameaƧado, principalmente devido a um aumento contĆnuo do esforƧo de pesca ao longo das Ćŗltimas dĆ©cadas. Os peixes cartilagĆneos sĆ£o inerentemente mais susceptĆveis Ć pressĆ£o da pesca devido Ć s caracterĆsticas da histĆ³ria de vida que geralmente incluem crescimento lento, maturaĆ§Ć£o tardia e baixa fecundidade. Actualmente, mais de um terƧo das espĆ©cies sĆ£o de grande preocupaĆ§Ć£o em termos de conservaĆ§Ć£o. O risco de extinĆ§Ć£o Ć© maior para espĆ©cies em Ć”reas tropicais e subtropicais, frequentemente associadas a naƧƵes em desenvolvimento que geralmente carecem de dados de base sobre diversidade de espĆ©cies e capacidade de monitorizaĆ§Ć£o adequada. Um desses paĆses Ć© a MauritĆ¢nia, localizada na Ćfrica subsaariana ocidental, que alberga a maior Ć”rea marinha protegida da Ćfrica ocidental, o Parc National du Banc d'Arguin (PNBA), criado em 1976. Os tubarƵes e as raias eram fortemente explorados na Ć”rea antes de 2003, quando a gestĆ£o do PNBA e a populaĆ§Ć£o de pescadores indĆgenas, aos quais foram concedidos direitos exclusivos de pesca em 2000, acordaram numa moratĆ³ria sobre quase toda a pesca dirigida ao tubarĆ£o e Ć s raias. No entanto, a pressĆ£o da pesca de tubarƵes e raias nĆ£o parece ter diminuĆdo e o grupo parece representar entre 35% e 45% dos desembarques no PNBA. Embora tenha sido considerado um hotspot regional de tubarƵes e arraias, a diversidade de espĆ©cies no PNBA nĆ£o foi caracterizada anteriormente. Aqui, a taxonomia das espĆ©cies locais Ć© revista e Ć© fornecida uma descriĆ§Ć£o detalhada da diversidade de espĆ©cies com base numa combinaĆ§Ć£o de abordagens. A codificaĆ§Ć£o de barras de ADN foi utilizada para construir uma base de dados de referĆŖncia de sequĆŖncia genĆ©tica 12S especĆfica de espĆ©cies amostradas em locais de processamento e aterragem de tubarƵes e raias locais entre Outubro de 2020 e Abril de 2021. Os genes COI e NADH2 foram utilizados para confirmar algumas identidades ambĆguas de espĆ©cies que nĆ£o puderam ser determinadas com confianƧa apenas atravĆ©s do 12S. Um total de 28 espĆ©cies foram codificadas com cĆ³digos de barras, das quais 12 eram tubarƵes e 16 eram raias. 14 espĆ©cies forneceram cĆ³digos de barras totalmente novos 12S Ć base de dados global e quatro espĆ©cies forneceram novos cĆ³digos de barras COI. Duas espĆ©cies potencialmente novas no gĆ©nero Gymnura e Torpedo, aqui referidas como Gymnura sp. e Torpedo sp., foram encontradas e preliminarmente corroboradas com base em resultados genĆ©ticos, bem como em diferenƧas morfolĆ³gicas com outras espĆ©cies descritas dentro do seu gĆ©nero. PossĆveis novas linhagens nas espĆ©cies Sphyrna lewini e Aetomylaeus bovinus foram descobertas, mas devem ser observadas com cautela e estĆ£o pendentes de confirmaĆ§Ć£o genĆ©tica e morfolĆ³gica adicional. Foi encontrada uma Rhinobatos rhinobatos de forma anormal, que foi compatĆvel com a espĆ©cie com base em sequĆŖncias 12S, levando Ć conclusĆ£o preliminar de que o focinho arredondado dos espĆ©cimes Ć© uma deformaĆ§Ć£o morfolĆ³gica. Da mesma forma, R. rhinobatos com padrƵes de coloraĆ§Ć£o distintos semelhantes a R. irvinei foram atribuĆdos Ć espĆ©cie anterior com base em combinaƧƵes de sequĆŖncias 12S. No entanto, a confirmaĆ§Ć£o para ambas estĆ” pendente de anĆ”lise genĆ©tica adicional, dado que as sequĆŖncias 12S aqui codificadas mostram geralmente taxas de divergĆŖncia mais baixas do que outros genes. Mustelus punctulatus e Hypanus rudis foram confirmados na MauritĆ¢nia pela primeira vez, estendendo a sua conhecida Ć”rea de distribuiĆ§Ć£o a sul do Sahara Ocidental e a norte da GĆ¢mbia, respectivamente. Uma espĆ©cie do gĆ©nero Fontitrygon nĆ£o pĆ“de ser resolvida com confianƧa ao nĆvel da espĆ©cie e foi tratada como F. margarita/margaritella. No total, 19 das 28 espĆ©cies (20 se incluir F. margarita) sĆ£o colocadas numa das trĆŖs categorias de ameaƧa determinadas pela Lista Vermelha da IUCN, com seis espĆ©cies avaliadas como Criticamente AmeaƧadas, cinco como AmeaƧadas e oito (ou nove) como VulnerĆ”veis. As espĆ©cies ameaƧadas de extinĆ§Ć£o constituem 68% (ou 71%) das espĆ©cies de cĆ³digo de barras neste estudo. AlĆ©m disso, foi utilizado um ensaio de metabarcodificaĆ§Ć£o especĆfica de tubarƵes e raias para confirmar a presenƧa de espĆ©cies no PNBA. Um total de 29 espĆ©cies, 12 tubarƵes e 17 espĆ©cies de raias, estiveram presentes em amostras de eDNA colhidas em locais espalhados pelas Ć”reas norte, centro e sul do PNBA, incluindo uma espĆ©cie nĆ£o identificada de Myliobatis, presumivelmente M. aquila. Uma Ćŗnica amostra colhida fora dos limites do PNBA detectou 12 espĆ©cies, contudo nĆ£o mostrou diversidade adicional de espĆ©cies. Foram tambĆ©m recolhidas amostras de DNA ambiental em poƧos de salga em locais de processamento de tubarƵes e arraias para avaliar a utilidade do mĆ©todo na detecĆ§Ć£o de algumas espĆ©cies menos comuns e corroborar a sua utilidade como possĆvel ferramenta de monitorizaĆ§Ć£o futura em locais de processamento. Os resultados de metabarcodificaĆ§Ć£o confirmaram a presenƧa de 29 espĆ©cies diferentes no PNBA, das quais 12 sĆ£o tubarƵes e 17 sĆ£o raias, e das quais 14 espĆ©cies nunca tinham sido anteriormente registadas do PNBA na literatura, algumas das quais sĆ£o tubarƵes de maiores dimensƵes, pelĆ”gicos ou de Ć”guas mais profundas, cuja presenƧa no PNBA Ć© presumivelmente transitĆ³ria. Outras espĆ©cies incluem arraias da famĆlia Dasyatidae que sĆ£o frequentemente reportadas apenas a nĆvel familiar ou de gĆ©nero e que, por conseguinte, podem ter estado ausentes dos registos de desembarque anteriores. Notavelmente, Mustelus punctulatus foi encontrado em 77% das amostras de eDNA do PNBA, enquanto a Ćŗnica espĆ©cie Mustelus reportada localmente, M. mustelus, estava ausente em todas as amostras. Squalus acanthias, uma espĆ©cie comum em regiƵes de Ć”guas temperadas e frias, foi detectada em 69% das amostras, mas a sua presenƧa ainda nĆ£o foi confirmada visualmente. Sphyrna lewini, uma espĆ©cie comumente capturada no PNBA, esteve ausente em todas as amostras de eDNA, mas a sua presenƧa foi confirmada visualmente. As putativas novas espĆ©cies de Gymnura e Torpedo foram ambas encontradas em vĆ”rias amostras de eDNA. De um total de 29 espĆ©cies positivamente identificadas a partir de amostras recolhidas dentro dos limites do PNBA, seis espĆ©cies estĆ£o Criticamente em Perigo (20,7%) se assumirmos a presenƧa de M. aquila. Cinco espĆ©cies estĆ£o em Perigo (17,2%) e oito sĆ£o VulnerĆ”veis (27,6%) na Lista Vermelha da IUCN. As espĆ©cies listadas como ameaƧadas de extinĆ§Ć£o no PNBA ascendem portanto a 65,5% e incluem as sete espĆ©cies mais abundantes em termos de abundĆ¢ncia de leitura. Ao incluir S. lewini, o nĆŗmero de espĆ©cies de tubarƵes e raias ameaƧadas no PNBA aumenta para 66,6%. Em amostras de eDNA dos poƧos de salga, um total de 26 espĆ©cies foram detectadas em apenas duas amostras, incluindo seis espĆ©cies nĆ£o detectadas em amostras ambientais, nomeadamente Galeocerdo cuvier, S. lewini, Sphyrna zygaena, Sphyrna mokarran, Torpedo marmorata e Pseudotriakis microdon e trĆŖs espĆ©cies que nĆ£o foram observadas in situ (G. cuvier, T. marmorata e P. microdon). Apenas uma espĆ©cie confirmada in situ nĆ£o foi detectada em amostras de eDNA (Raja parva). Este estudo representa tanto o primeiro exaustivo esforƧo regional de codificaĆ§Ć£o de barras como o primeiro levantamento de elasmobrĆ¢nquios de eDNA na Ćfrica Ocidental. Ć tambĆ©m o primeiro a caracterizar a diversidade de espĆ©cies de tubarƵes e raias no PNBA, utilizando ferramentas de levantamento molecular. Considerando que as espĆ©cies de alta pressĆ£o de pesca estĆ£o expostas no PNBA e o precĆ”rio estado de conservaĆ§Ć£o de uma elevada proporĆ§Ć£o de espĆ©cies locais, estes resultados enfatizam a importĆ¢ncia da identificaĆ§Ć£o taxonĆ³mica para a gestĆ£o individual das espĆ©cies e fornecem uma importante base de referĆŖncia para futuros estudos e medidas de conservaĆ§Ć£o especĆficas de tubarƵes e raias no PNBA.
Os tubarƵes e as raias sĆ£o o grupo de vertebrados marinhos mais ameaƧado, principalmente devido a um aumento contĆnuo do esforƧo de pesca ao longo das Ćŗltimas dĆ©cadas. Os peixes cartilagĆneos sĆ£o inerentemente mais susceptĆveis Ć pressĆ£o da pesca devido Ć s caracterĆsticas da histĆ³ria de vida que geralmente incluem crescimento lento, maturaĆ§Ć£o tardia e baixa fecundidade. Actualmente, mais de um terƧo das espĆ©cies sĆ£o de grande preocupaĆ§Ć£o em termos de conservaĆ§Ć£o. O risco de extinĆ§Ć£o Ć© maior para espĆ©cies em Ć”reas tropicais e subtropicais, frequentemente associadas a naƧƵes em desenvolvimento que geralmente carecem de dados de base sobre diversidade de espĆ©cies e capacidade de monitorizaĆ§Ć£o adequada. Um desses paĆses Ć© a MauritĆ¢nia, localizada na Ćfrica subsaariana ocidental, que alberga a maior Ć”rea marinha protegida da Ćfrica ocidental, o Parc National du Banc d'Arguin (PNBA), criado em 1976. Os tubarƵes e as raias eram fortemente explorados na Ć”rea antes de 2003, quando a gestĆ£o do PNBA e a populaĆ§Ć£o de pescadores indĆgenas, aos quais foram concedidos direitos exclusivos de pesca em 2000, acordaram numa moratĆ³ria sobre quase toda a pesca dirigida ao tubarĆ£o e Ć s raias. No entanto, a pressĆ£o da pesca de tubarƵes e raias nĆ£o parece ter diminuĆdo e o grupo parece representar entre 35% e 45% dos desembarques no PNBA. Embora tenha sido considerado um hotspot regional de tubarƵes e arraias, a diversidade de espĆ©cies no PNBA nĆ£o foi caracterizada anteriormente. Aqui, a taxonomia das espĆ©cies locais Ć© revista e Ć© fornecida uma descriĆ§Ć£o detalhada da diversidade de espĆ©cies com base numa combinaĆ§Ć£o de abordagens. A codificaĆ§Ć£o de barras de ADN foi utilizada para construir uma base de dados de referĆŖncia de sequĆŖncia genĆ©tica 12S especĆfica de espĆ©cies amostradas em locais de processamento e aterragem de tubarƵes e raias locais entre Outubro de 2020 e Abril de 2021. Os genes COI e NADH2 foram utilizados para confirmar algumas identidades ambĆguas de espĆ©cies que nĆ£o puderam ser determinadas com confianƧa apenas atravĆ©s do 12S. Um total de 28 espĆ©cies foram codificadas com cĆ³digos de barras, das quais 12 eram tubarƵes e 16 eram raias. 14 espĆ©cies forneceram cĆ³digos de barras totalmente novos 12S Ć base de dados global e quatro espĆ©cies forneceram novos cĆ³digos de barras COI. Duas espĆ©cies potencialmente novas no gĆ©nero Gymnura e Torpedo, aqui referidas como Gymnura sp. e Torpedo sp., foram encontradas e preliminarmente corroboradas com base em resultados genĆ©ticos, bem como em diferenƧas morfolĆ³gicas com outras espĆ©cies descritas dentro do seu gĆ©nero. PossĆveis novas linhagens nas espĆ©cies Sphyrna lewini e Aetomylaeus bovinus foram descobertas, mas devem ser observadas com cautela e estĆ£o pendentes de confirmaĆ§Ć£o genĆ©tica e morfolĆ³gica adicional. Foi encontrada uma Rhinobatos rhinobatos de forma anormal, que foi compatĆvel com a espĆ©cie com base em sequĆŖncias 12S, levando Ć conclusĆ£o preliminar de que o focinho arredondado dos espĆ©cimes Ć© uma deformaĆ§Ć£o morfolĆ³gica. Da mesma forma, R. rhinobatos com padrƵes de coloraĆ§Ć£o distintos semelhantes a R. irvinei foram atribuĆdos Ć espĆ©cie anterior com base em combinaƧƵes de sequĆŖncias 12S. No entanto, a confirmaĆ§Ć£o para ambas estĆ” pendente de anĆ”lise genĆ©tica adicional, dado que as sequĆŖncias 12S aqui codificadas mostram geralmente taxas de divergĆŖncia mais baixas do que outros genes. Mustelus punctulatus e Hypanus rudis foram confirmados na MauritĆ¢nia pela primeira vez, estendendo a sua conhecida Ć”rea de distribuiĆ§Ć£o a sul do Sahara Ocidental e a norte da GĆ¢mbia, respectivamente. Uma espĆ©cie do gĆ©nero Fontitrygon nĆ£o pĆ“de ser resolvida com confianƧa ao nĆvel da espĆ©cie e foi tratada como F. margarita/margaritella. No total, 19 das 28 espĆ©cies (20 se incluir F. margarita) sĆ£o colocadas numa das trĆŖs categorias de ameaƧa determinadas pela Lista Vermelha da IUCN, com seis espĆ©cies avaliadas como Criticamente AmeaƧadas, cinco como AmeaƧadas e oito (ou nove) como VulnerĆ”veis. As espĆ©cies ameaƧadas de extinĆ§Ć£o constituem 68% (ou 71%) das espĆ©cies de cĆ³digo de barras neste estudo. AlĆ©m disso, foi utilizado um ensaio de metabarcodificaĆ§Ć£o especĆfica de tubarƵes e raias para confirmar a presenƧa de espĆ©cies no PNBA. Um total de 29 espĆ©cies, 12 tubarƵes e 17 espĆ©cies de raias, estiveram presentes em amostras de eDNA colhidas em locais espalhados pelas Ć”reas norte, centro e sul do PNBA, incluindo uma espĆ©cie nĆ£o identificada de Myliobatis, presumivelmente M. aquila. Uma Ćŗnica amostra colhida fora dos limites do PNBA detectou 12 espĆ©cies, contudo nĆ£o mostrou diversidade adicional de espĆ©cies. Foram tambĆ©m recolhidas amostras de DNA ambiental em poƧos de salga em locais de processamento de tubarƵes e arraias para avaliar a utilidade do mĆ©todo na detecĆ§Ć£o de algumas espĆ©cies menos comuns e corroborar a sua utilidade como possĆvel ferramenta de monitorizaĆ§Ć£o futura em locais de processamento. Os resultados de metabarcodificaĆ§Ć£o confirmaram a presenƧa de 29 espĆ©cies diferentes no PNBA, das quais 12 sĆ£o tubarƵes e 17 sĆ£o raias, e das quais 14 espĆ©cies nunca tinham sido anteriormente registadas do PNBA na literatura, algumas das quais sĆ£o tubarƵes de maiores dimensƵes, pelĆ”gicos ou de Ć”guas mais profundas, cuja presenƧa no PNBA Ć© presumivelmente transitĆ³ria. Outras espĆ©cies incluem arraias da famĆlia Dasyatidae que sĆ£o frequentemente reportadas apenas a nĆvel familiar ou de gĆ©nero e que, por conseguinte, podem ter estado ausentes dos registos de desembarque anteriores. Notavelmente, Mustelus punctulatus foi encontrado em 77% das amostras de eDNA do PNBA, enquanto a Ćŗnica espĆ©cie Mustelus reportada localmente, M. mustelus, estava ausente em todas as amostras. Squalus acanthias, uma espĆ©cie comum em regiƵes de Ć”guas temperadas e frias, foi detectada em 69% das amostras, mas a sua presenƧa ainda nĆ£o foi confirmada visualmente. Sphyrna lewini, uma espĆ©cie comumente capturada no PNBA, esteve ausente em todas as amostras de eDNA, mas a sua presenƧa foi confirmada visualmente. As putativas novas espĆ©cies de Gymnura e Torpedo foram ambas encontradas em vĆ”rias amostras de eDNA. De um total de 29 espĆ©cies positivamente identificadas a partir de amostras recolhidas dentro dos limites do PNBA, seis espĆ©cies estĆ£o Criticamente em Perigo (20,7%) se assumirmos a presenƧa de M. aquila. Cinco espĆ©cies estĆ£o em Perigo (17,2%) e oito sĆ£o VulnerĆ”veis (27,6%) na Lista Vermelha da IUCN. As espĆ©cies listadas como ameaƧadas de extinĆ§Ć£o no PNBA ascendem portanto a 65,5% e incluem as sete espĆ©cies mais abundantes em termos de abundĆ¢ncia de leitura. Ao incluir S. lewini, o nĆŗmero de espĆ©cies de tubarƵes e raias ameaƧadas no PNBA aumenta para 66,6%. Em amostras de eDNA dos poƧos de salga, um total de 26 espĆ©cies foram detectadas em apenas duas amostras, incluindo seis espĆ©cies nĆ£o detectadas em amostras ambientais, nomeadamente Galeocerdo cuvier, S. lewini, Sphyrna zygaena, Sphyrna mokarran, Torpedo marmorata e Pseudotriakis microdon e trĆŖs espĆ©cies que nĆ£o foram observadas in situ (G. cuvier, T. marmorata e P. microdon). Apenas uma espĆ©cie confirmada in situ nĆ£o foi detectada em amostras de eDNA (Raja parva). Este estudo representa tanto o primeiro exaustivo esforƧo regional de codificaĆ§Ć£o de barras como o primeiro levantamento de elasmobrĆ¢nquios de eDNA na Ćfrica Ocidental. Ć tambĆ©m o primeiro a caracterizar a diversidade de espĆ©cies de tubarƵes e raias no PNBA, utilizando ferramentas de levantamento molecular. Considerando que as espĆ©cies de alta pressĆ£o de pesca estĆ£o expostas no PNBA e o precĆ”rio estado de conservaĆ§Ć£o de uma elevada proporĆ§Ć£o de espĆ©cies locais, estes resultados enfatizam a importĆ¢ncia da identificaĆ§Ć£o taxonĆ³mica para a gestĆ£o individual das espĆ©cies e fornecem uma importante base de referĆŖncia para futuros estudos e medidas de conservaĆ§Ć£o especĆficas de tubarƵes e raias no PNBA.
Description
Keywords
Shark and ray conservation West Africa Molecular identification Metabarcoding Species richness