La connettività delle acque dolci trasforma i segnali di biodiversità integrati nello spazio

Aquatic ecosystems offer a continuum of water flow from headwater streams to inland lakes and coastal marine systems. This spatial connectivity influences the structure, function and dynamics of aquatic communities, which are among the most threatened and degraded on the Earth. Here, we determine the spatial resolution of environmental DNA (eDNA) in dendritic freshwater networks, which we use as a model for connected metacommunities. Our intensive sampling campaign comprised over 420 eDNA samples across 21 connected lakes, allowing us to analyse detections at a variety of scales, from different habitats within a lake to entire lake networks. We found strong signals of within-lake variation in eDNA distribution reflective of typical habitat use by both fish and zooplankton. Most importantly, we also found that connecting channels between lakes resulted in an accumulation of downstream eDNA detections in lakes with a higher number of inflows, and as networks increased in length. Environmental DNA achieves biodiversity surveys in these habitats in a high-throughput, spatially integrated way. These findings have profound implications for the interpretation of eDNA detections in aquatic ecosystems in global-scale biodiversity monitoring observations.

Gli ecosistemi acquatici offrono un continuum di flussi d'acqua, dai corsi d'acqua di testa ai laghi interni e ai sistemi marini costieri. Questa connettività spaziale influenza la struttura, la funzione e la dinamica delle comunità acquatiche, che sono tra le più minacciate e degradate del pianeta. Qui determiniamo la risoluzione spaziale del DNA ambientale (eDNA) nelle reti dendritiche d'acqua dolce, che utilizziamo come modello per le metacomunità connesse. La nostra campagna di campionamento intensivo ha compreso oltre 420 campioni di eDNA in 21 laghi collegati, consentendoci di analizzare i rilevamenti a varie scale, dai diversi habitat all'interno di un lago alle intere reti lacustri. Abbiamo riscontrato forti segnali di variazione all'interno dei laghi nella distribuzione dell'eDNA, che riflette l'uso tipico dell'habitat da parte di pesci e zooplancton. Soprattutto, abbiamo riscontrato che i canali di collegamento tra i laghi hanno portato a un accumulo di rilevamenti di eDNA a valle nei laghi con un numero maggiore di afflussi e con l'aumento della lunghezza delle reti. Il DNA ambientale consente di effettuare indagini sulla biodiversità in questi habitat in modo integrato e ad alta produttività. Questi risultati hanno profonde implicazioni per l'interpretazione dei rilevamenti di eDNA negli ecosistemi acquatici nelle osservazioni di monitoraggio della biodiversità su scala globale.