Развитие глубоководной таксономии

Глубокое море - обычно принимаемое за океанское пространство ниже 200 метров - является самой большой и одной из самых разнообразных экосистем на Земле. Наши представления о нем быстро растут, особенно в связи с недавним интересом к глубоководным ресурсам. Хотя глубоководная среда может быть исключительно суровой, с экстремальным давлением и отсутствием солнечного света, недавние исследования показали, что жизнь там все же присутствует в изобилии.

Поскольку в международном районе морского дна (Районе) ведется разведка глубоководных полезных ископаемых и разрабатываются правила будущей разработки этих полезных ископаемых, таксономическая идентификация, классификация и описание видов, которые встречаются в районах, потенциально открытых для разработки, необходимы для разработки адекватных мер по защите глубоководного биоразнообразия и связанных с ним экосистемных услуг.

Необходимость укрепления коллективных научных знаний о глубоководном биоразнообразии подчеркивается в Стратегическом плане и Плане действий высокого уровня Международного органа по морскому дну (МОМД) на 2019-2023 годы, а также в его Плане действий в поддержку Десятилетия наук об океане в интересах устойчивого развития Организации Объединенных Наций, в котором стандартизация методологий оценки глубоководного биоразнообразия, включая таксономическую идентификацию и описание в Районе, определена как один из шести стратегических исследовательских приоритетов.

Опираясь на работу, проделанную инвесторами-первопроходцами и подрядчиками по разведке за последние 40 лет, МСА тесно сотрудничает с подрядчиками и таксономистами по всему миру для развития глубоководной таксономии. Вместе они стремятся продвигать стандартизированные методологии, использовать новые технологии и создать глобальную сеть экспертов для поддержки разработки надежной нормативной базы, основанной на наилучших имеющихся данных и информации.

Исследуемые территории, среда обитания и биоразнообразие

На сегодняшний день МСА утвердила 31 контракт с 22 компаниями на разведку участков морского дна в Тихом, Индийском и Атлантическом океанах на предмет обнаружения трех видов минеральных ресурсов, которые связаны с различными типами среды обитания и, следовательно, с различными биологическими сообществами. Поля полиметаллических конкреций встречаются на абиссальных равнинах, кобальтоносные железомарганцевые корки образуются на подводных горах, а полиметаллические сульфиды - в системах гидротермальных источников срединно-океанического хребта.

Подрядчики уже много лет проводят экологические исследования для характеристики биологических сообществ, от микробиоты до мегафауны, на своих территориях. В некоторых случаях - более двадцати лет. Эта работа внесла большой вклад в улучшение коллективных знаний о глубоководном биоразнообразии в последние годы. Например, в зоне Кларион-Клиппертон благодаря этой работе за один год (2017-2018) было официально описано около 100 новых организмов.

Вызовы и возможности глубоководной таксономии

Таксономический рабочий процесс включает в себя обширные и длительные этапы, начиная со сбора, сохранения и архивирования биологических образцов, идентификации и описания видов, архивирования и обмена таксономическими данными. Продвижение глубоководной таксономии потребует повышения уровня стандартизации методов и протоколов, увеличения финансирования, подготовленных экспертов и сотрудничества между всеми вовлеченными учреждениями.

Сбор, хранение и архивирование биологических образцов

Физические образцы являются основными образцами для таксономистов. Во время экологических исследований подрядчики МСА собирают образцы в толще воды и на/вблизи морского дна и сохраняют их на борту судов. Методы сбора и сохранения должны обеспечивать морфологическую и молекулярную целостность образцов. После доставки на берег образцы должны храниться в течение длительного времени в курируемых биологических коллекциях, предпочтительно государственных, например, в музеях естественной истории, для исследовательских и образовательных целей.

Идентификация и описание видов

Идентификация видов основывается на морфологическом описании, связанных с ним метаданных (например, местонахождение) и фотографической документации, как на месте, так и в лаборатории. В последнее время также широко используется ДНК-штрихкодирование - метод, использующий короткий участок ДНК определенного гена или генов. Значительная часть видов, отобранных в глубоководных районах моря, являются новыми для науки (90% в некоторых группах) и до сих пор не имеют надлежащей таксономической идентификации в виде принятого названия, соответствующего международным стандартам (например, Международному кодексу зоологической номенклатуры для видов животных). Достижения в технологии и методологии исследования морской среды, включая видеокамеры и экологическую ДНК (эДНК), позволяют обнаружить множество организмов. Однако отсутствие скоординированных и стандартизированных каталогов изображений и геномных библиотек создает трудности в достижении уверенной таксономической идентификации на уровне рода или вида. Создание таких каталогов и библиотек будет иметь решающее значение для повышения согласованности между исследованиями, разработки автоматизированных рутинных анализов (например, с помощью искусственного интеллекта и методов машинного обучения) и, в конечном итоге, улучшения оценки и мониторинга биоразнообразия в глубоководных районах моря.

Архивирование и обмен таксономическими данными

Таксономический рабочий процесс генерирует три типа данных: изображения (и/или рисунки), метаданные, включая местонахождение и распространение, и последовательности ДНК. Подрядчики МСА обязаны делиться всеми экологическими данными, собранными в ходе фоновых исследований. Эти данные хранятся в базе данных ISA Deep Seabed and Ocean(DeepData) и доступны для общественности. Для дальнейшего расширения доступа к этим данным и содействия глубоководной таксономии МСА начал сотрудничество с Информационной системой по биоразнообразию океана(OBIS) МОК-ЮНЕСКО для облегчения обмена данными. Ожидается, что это сотрудничество значительно расширит доступ общественности к обширным данным о глубоководных видах, включая новые открытия.

На пути к глобальной глубоководной таксономической платформе

Эффективное создание, использование и обмен глубоководной таксономической информацией возможны только при укреплении сотрудничества между МСА, его подрядчиками, академическими и научными учреждениями, музеями и другими заинтересованными сторонами. МСА стремится, в том числе путем организации семинара по стандартизации глубоководной таксономии в сентябре 2020 года, создать платформу знаний по глубоководной таксономии, объединяющую широкий круг специалистов с целью разработки и распространения стандартизированных методологий и инструментов для рабочего процесса таксономии; содействия наращиванию потенциала в различных областях глубоководной таксономии; улучшения доступа к данным и обмена ими. Такая совместная платформа поможет обеспечить высококачественные глубоководные таксономические данные и информацию - важнейшую научную основу, необходимую МСА для выполнения своих мандатов по защите морской среды в Районе на благо всего человечества.

Эта статья является частью онлайн-серии, посвященной Десятилетию океана ООН. Каждую неделю будет публиковаться одна статья, связанная с инициативами, новыми знаниями, партнерствами или инновационными решениями, которые имеют отношение к следующим семи результатам Десятилетия океана. Получить доступ к специальному цифровому выпуску, посвященному Десятилетию океана, можно здесь.