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Publication
DNA barcoding as a tool to explore elasmobranch diversity in environmental DNA off the Banc d´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 d’Arguin 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 tubarões e as raias são o grupo de vertebrados marinhos mais ameaçado, principalmente devido a um aumento contínuo do esforço de pesca ao longo das últimas décadas. Os peixes cartilagíneos são inerentemente mais susceptíveis à pressão da pesca devido às características da história de vida que geralmente incluem crescimento lento, maturação tardia e baixa fecundidade. Actualmente, mais de um terço das espécies são de grande preocupação em termos de conservação. O risco de extinção é maior para espécies em áreas tropicais e subtropicais, frequentemente associadas a nações em desenvolvimento que geralmente carecem de dados de base sobre diversidade de espécies e capacidade de monitorização adequada. Um desses países é a Mauritânia, localizada na África subsaariana ocidental, que alberga a maior área marinha protegida da África ocidental, o Parc National du Banc d'Arguin (PNBA), criado em 1976. Os tubarões e as raias eram fortemente explorados na área antes de 2003, quando a gestão do PNBA e a população de pescadores indígenas, aos quais foram concedidos direitos exclusivos de pesca em 2000, acordaram numa moratória sobre quase toda a pesca dirigida ao tubarão e às raias. No entanto, a pressão da pesca de tubarões e raias não parece ter diminuído e o grupo parece representar entre 35% e 45% dos desembarques no PNBA. Embora tenha sido considerado um hotspot regional de tubarões e arraias, a diversidade de espécies no PNBA não foi caracterizada anteriormente. Aqui, a taxonomia das espécies locais é revista e é fornecida uma descrição detalhada da diversidade de espécies com base numa combinação de abordagens. A codificação de barras de ADN foi utilizada para construir uma base de dados de referência de sequência genética 12S específica de espécies amostradas em locais de processamento e aterragem de tubarões e raias locais entre Outubro de 2020 e Abril de 2021. Os genes COI e NADH2 foram utilizados para confirmar algumas identidades ambíguas de espécies que não puderam ser determinadas com confiança apenas através do 12S. Um total de 28 espécies foram codificadas com códigos de barras, das quais 12 eram tubarões e 16 eram raias. 14 espécies forneceram códigos de barras totalmente novos 12S à base de dados global e quatro espécies forneceram novos códigos de barras COI. Duas espécies potencialmente novas no género Gymnura e Torpedo, aqui referidas como Gymnura sp. e Torpedo sp., foram encontradas e preliminarmente corroboradas com base em resultados genéticos, bem como em diferenças morfológicas com outras espécies descritas dentro do seu género. Possíveis novas linhagens nas espécies Sphyrna lewini e Aetomylaeus bovinus foram descobertas, mas devem ser observadas com cautela e estão pendentes de confirmação genética e morfológica adicional. Foi encontrada uma Rhinobatos rhinobatos de forma anormal, que foi compatível com a espécie com base em sequências 12S, levando à conclusão preliminar de que o focinho arredondado dos espécimes é uma deformação morfológica. Da mesma forma, R. rhinobatos com padrões de coloração distintos semelhantes a R. irvinei foram atribuídos à espécie anterior com base em combinações de sequências 12S. No entanto, a confirmação para ambas está pendente de análise genética adicional, dado que as sequências 12S aqui codificadas mostram geralmente taxas de divergência mais baixas do que outros genes. Mustelus punctulatus e Hypanus rudis foram confirmados na Mauritânia pela primeira vez, estendendo a sua conhecida área de distribuição a sul do Sahara Ocidental e a norte da Gâmbia, respectivamente. Uma espécie do género Fontitrygon não pôde ser resolvida com confiança ao nível da espécie e foi tratada como F. margarita/margaritella. No total, 19 das 28 espécies (20 se incluir F. margarita) são colocadas numa das três categorias de ameaça determinadas pela Lista Vermelha da IUCN, com seis espécies avaliadas como Criticamente Ameaçadas, cinco como Ameaçadas e oito (ou nove) como Vulneráveis. As espécies ameaçadas de extinção constituem 68% (ou 71%) das espécies de código de barras neste estudo. Além disso, foi utilizado um ensaio de metabarcodificação específica de tubarões e raias para confirmar a presença de espécies no PNBA. Um total de 29 espécies, 12 tubarões e 17 espécies de raias, estiveram presentes em amostras de eDNA colhidas em locais espalhados pelas áreas norte, centro e sul do PNBA, incluindo uma espécie não identificada de Myliobatis, presumivelmente M. aquila. Uma única amostra colhida fora dos limites do PNBA detectou 12 espécies, contudo não mostrou diversidade adicional de espécies. Foram também recolhidas amostras de DNA ambiental em poços de salga em locais de processamento de tubarões e arraias para avaliar a utilidade do método na detecção de algumas espécies menos comuns e corroborar a sua utilidade como possível ferramenta de monitorização futura em locais de processamento. Os resultados de metabarcodificação confirmaram a presença de 29 espécies diferentes no PNBA, das quais 12 são tubarões e 17 são raias, e das quais 14 espécies nunca tinham sido anteriormente registadas do PNBA na literatura, algumas das quais são tubarões de maiores dimensões, pelágicos ou de águas mais profundas, cuja presença no PNBA é presumivelmente transitória. Outras espécies incluem arraias da família Dasyatidae que são frequentemente reportadas apenas a nível familiar ou de género 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 única espécie Mustelus reportada localmente, M. mustelus, estava ausente em todas as amostras. Squalus acanthias, uma espécie comum em regiões de águas temperadas e frias, foi detectada em 69% das amostras, mas a sua presença ainda não foi confirmada visualmente. Sphyrna lewini, uma espécie comumente capturada no PNBA, esteve ausente em todas as amostras de eDNA, mas a sua presença foi confirmada visualmente. As putativas novas espécies de Gymnura e Torpedo foram ambas encontradas em várias amostras de eDNA. De um total de 29 espécies positivamente identificadas a partir de amostras recolhidas dentro dos limites do PNBA, seis espécies estão Criticamente em Perigo (20,7%) se assumirmos a presença de M. aquila. Cinco espécies estão em Perigo (17,2%) e oito são Vulneráveis (27,6%) na Lista Vermelha da IUCN. As espécies listadas como ameaçadas de extinção no PNBA ascendem portanto a 65,5% e incluem as sete espécies mais abundantes em termos de abundância de leitura. Ao incluir S. lewini, o número de espécies de tubarões e raias ameaçadas no PNBA aumenta para 66,6%. Em amostras de eDNA dos poços de salga, um total de 26 espécies foram detectadas em apenas duas amostras, incluindo seis espécies não detectadas em amostras ambientais, nomeadamente Galeocerdo cuvier, S. lewini, Sphyrna zygaena, Sphyrna mokarran, Torpedo marmorata e Pseudotriakis microdon e três espécies que não foram observadas in situ (G. cuvier, T. marmorata e P. microdon). Apenas uma espécie confirmada in situ não foi detectada em amostras de eDNA (Raja parva). Este estudo representa tanto o primeiro exaustivo esforço regional de codificação de barras como o primeiro levantamento de elasmobrânquios de eDNA na África Ocidental. É também o primeiro a caracterizar a diversidade de espécies de tubarões e raias no PNBA, utilizando ferramentas de levantamento molecular. Considerando que as espécies de alta pressão de pesca estão expostas no PNBA e o precário estado de conservação de uma elevada proporção de espécies locais, estes resultados enfatizam a importância da identificação taxonómica para a gestão individual das espécies e fornecem uma importante base de referência para futuros estudos e medidas de conservação específicas de tubarões e raias no PNBA.
Os tubarões e as raias são o grupo de vertebrados marinhos mais ameaçado, principalmente devido a um aumento contínuo do esforço de pesca ao longo das últimas décadas. Os peixes cartilagíneos são inerentemente mais susceptíveis à pressão da pesca devido às características da história de vida que geralmente incluem crescimento lento, maturação tardia e baixa fecundidade. Actualmente, mais de um terço das espécies são de grande preocupação em termos de conservação. O risco de extinção é maior para espécies em áreas tropicais e subtropicais, frequentemente associadas a nações em desenvolvimento que geralmente carecem de dados de base sobre diversidade de espécies e capacidade de monitorização adequada. Um desses países é a Mauritânia, localizada na África subsaariana ocidental, que alberga a maior área marinha protegida da África ocidental, o Parc National du Banc d'Arguin (PNBA), criado em 1976. Os tubarões e as raias eram fortemente explorados na área antes de 2003, quando a gestão do PNBA e a população de pescadores indígenas, aos quais foram concedidos direitos exclusivos de pesca em 2000, acordaram numa moratória sobre quase toda a pesca dirigida ao tubarão e às raias. No entanto, a pressão da pesca de tubarões e raias não parece ter diminuído e o grupo parece representar entre 35% e 45% dos desembarques no PNBA. Embora tenha sido considerado um hotspot regional de tubarões e arraias, a diversidade de espécies no PNBA não foi caracterizada anteriormente. Aqui, a taxonomia das espécies locais é revista e é fornecida uma descrição detalhada da diversidade de espécies com base numa combinação de abordagens. A codificação de barras de ADN foi utilizada para construir uma base de dados de referência de sequência genética 12S específica de espécies amostradas em locais de processamento e aterragem de tubarões e raias locais entre Outubro de 2020 e Abril de 2021. Os genes COI e NADH2 foram utilizados para confirmar algumas identidades ambíguas de espécies que não puderam ser determinadas com confiança apenas através do 12S. Um total de 28 espécies foram codificadas com códigos de barras, das quais 12 eram tubarões e 16 eram raias. 14 espécies forneceram códigos de barras totalmente novos 12S à base de dados global e quatro espécies forneceram novos códigos de barras COI. Duas espécies potencialmente novas no género Gymnura e Torpedo, aqui referidas como Gymnura sp. e Torpedo sp., foram encontradas e preliminarmente corroboradas com base em resultados genéticos, bem como em diferenças morfológicas com outras espécies descritas dentro do seu género. Possíveis novas linhagens nas espécies Sphyrna lewini e Aetomylaeus bovinus foram descobertas, mas devem ser observadas com cautela e estão pendentes de confirmação genética e morfológica adicional. Foi encontrada uma Rhinobatos rhinobatos de forma anormal, que foi compatível com a espécie com base em sequências 12S, levando à conclusão preliminar de que o focinho arredondado dos espécimes é uma deformação morfológica. Da mesma forma, R. rhinobatos com padrões de coloração distintos semelhantes a R. irvinei foram atribuídos à espécie anterior com base em combinações de sequências 12S. No entanto, a confirmação para ambas está pendente de análise genética adicional, dado que as sequências 12S aqui codificadas mostram geralmente taxas de divergência mais baixas do que outros genes. Mustelus punctulatus e Hypanus rudis foram confirmados na Mauritânia pela primeira vez, estendendo a sua conhecida área de distribuição a sul do Sahara Ocidental e a norte da Gâmbia, respectivamente. Uma espécie do género Fontitrygon não pôde ser resolvida com confiança ao nível da espécie e foi tratada como F. margarita/margaritella. No total, 19 das 28 espécies (20 se incluir F. margarita) são colocadas numa das três categorias de ameaça determinadas pela Lista Vermelha da IUCN, com seis espécies avaliadas como Criticamente Ameaçadas, cinco como Ameaçadas e oito (ou nove) como Vulneráveis. As espécies ameaçadas de extinção constituem 68% (ou 71%) das espécies de código de barras neste estudo. Além disso, foi utilizado um ensaio de metabarcodificação específica de tubarões e raias para confirmar a presença de espécies no PNBA. Um total de 29 espécies, 12 tubarões e 17 espécies de raias, estiveram presentes em amostras de eDNA colhidas em locais espalhados pelas áreas norte, centro e sul do PNBA, incluindo uma espécie não identificada de Myliobatis, presumivelmente M. aquila. Uma única amostra colhida fora dos limites do PNBA detectou 12 espécies, contudo não mostrou diversidade adicional de espécies. Foram também recolhidas amostras de DNA ambiental em poços de salga em locais de processamento de tubarões e arraias para avaliar a utilidade do método na detecção de algumas espécies menos comuns e corroborar a sua utilidade como possível ferramenta de monitorização futura em locais de processamento. Os resultados de metabarcodificação confirmaram a presença de 29 espécies diferentes no PNBA, das quais 12 são tubarões e 17 são raias, e das quais 14 espécies nunca tinham sido anteriormente registadas do PNBA na literatura, algumas das quais são tubarões de maiores dimensões, pelágicos ou de águas mais profundas, cuja presença no PNBA é presumivelmente transitória. Outras espécies incluem arraias da família Dasyatidae que são frequentemente reportadas apenas a nível familiar ou de género 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 única espécie Mustelus reportada localmente, M. mustelus, estava ausente em todas as amostras. Squalus acanthias, uma espécie comum em regiões de águas temperadas e frias, foi detectada em 69% das amostras, mas a sua presença ainda não foi confirmada visualmente. Sphyrna lewini, uma espécie comumente capturada no PNBA, esteve ausente em todas as amostras de eDNA, mas a sua presença foi confirmada visualmente. As putativas novas espécies de Gymnura e Torpedo foram ambas encontradas em várias amostras de eDNA. De um total de 29 espécies positivamente identificadas a partir de amostras recolhidas dentro dos limites do PNBA, seis espécies estão Criticamente em Perigo (20,7%) se assumirmos a presença de M. aquila. Cinco espécies estão em Perigo (17,2%) e oito são Vulneráveis (27,6%) na Lista Vermelha da IUCN. As espécies listadas como ameaçadas de extinção no PNBA ascendem portanto a 65,5% e incluem as sete espécies mais abundantes em termos de abundância de leitura. Ao incluir S. lewini, o número de espécies de tubarões e raias ameaçadas no PNBA aumenta para 66,6%. Em amostras de eDNA dos poços de salga, um total de 26 espécies foram detectadas em apenas duas amostras, incluindo seis espécies não detectadas em amostras ambientais, nomeadamente Galeocerdo cuvier, S. lewini, Sphyrna zygaena, Sphyrna mokarran, Torpedo marmorata e Pseudotriakis microdon e três espécies que não foram observadas in situ (G. cuvier, T. marmorata e P. microdon). Apenas uma espécie confirmada in situ não foi detectada em amostras de eDNA (Raja parva). Este estudo representa tanto o primeiro exaustivo esforço regional de codificação de barras como o primeiro levantamento de elasmobrânquios de eDNA na África Ocidental. É também o primeiro a caracterizar a diversidade de espécies de tubarões e raias no PNBA, utilizando ferramentas de levantamento molecular. Considerando que as espécies de alta pressão de pesca estão expostas no PNBA e o precário estado de conservação de uma elevada proporção de espécies locais, estes resultados enfatizam a importância da identificação taxonómica para a gestão individual das espécies e fornecem uma importante base de referência para futuros estudos e medidas de conservação específicas de tubarões e raias no PNBA.
Description
Keywords
Shark and ray conservation West Africa Molecular identification Metabarcoding Species richness