Desafios e avanços na utilização de DNA ambiental para monitoramento de biomassa de peixes em diferentes sistemas aquáticos

Abstract

Resumo: A estimativa precisa da biomassa de organismos aquáticos é fundamental para o manejo eficaz de ecossistemas aquáticos. Tradicionalmente, essa estimativa tem sido realizada por métodos invasivos e custosos. Neste contexto, o DNA ambiental (eDNA) emerge como uma ferramenta promissora, não invasiva e com potencial para revolucionar o monitoramento de ecossistemas aquáticos. Esta tese teve como objetivo avaliar a eficácia do eDNA na estimativa da biomassa de organismos aquáticos, identificando as principais variáveis que influenciam sua detecção e quantificação. Para tanto, foram realizados uma revisão sistemática da literatura e dois estudos de caso. A revisão sistemática abrangeu uma ampla gama de estudos, desde microcosmos até grandes ecossistemas marinhos, evidenciando a versatilidade do eDNA em diferentes ambientes. No entanto, a revisão também identificou a necessidade de padronização dos protocolos de coleta, preservação e análise do eDNA, bem como a importância de considerar as características hidrológicas e ambientais de cada sistema. Os estudos de caso, por sua vez, aprofundaram a investigação sobre a relação entre a concentração de eDNA e a biomassa de peixes em diferentes condições experimentais. O primeiro estudo de caso avaliou a influência da densidade de peixes e das condições ambientais na detecção e quantificação do eDNA, enquanto o segundo estudo investigou a aplicabilidade do eDNA em um ambiente de cultivo comercial. Os resultados dos estudos de caso corroboraram com os achados da revisão sistemática, evidenciando a importância de considerar as características específicas de cada sistema para a interpretação dos dados de eDNA. Em suma, esta tese demonstra o grande potencial do eDNA como ferramenta para a estimativa de biomassa em ambientes aquáticos. No entanto, para a aplicação eficaz da técnica, é fundamental o desenvolvimento de protocolos padronizados e a consideração das características específicas de cada sistema. Os resultados desta pesquisa contribuem para o avanço do conhecimento sobre o uso do eDNA em ecologia aquática e podem ser utilizados para o desenvolvimento de ferramentas de monitoramento mais eficientes e precisas

Abstract: Accurate estimation of aquatic organism biomass is crucial for effective management of aquatic ecosystems. Traditionally, this estimation has been conducted using invasive and costly methods. In this context, environmental DNA (eDNA) emerges as a promising, non-invasive tool with the potential to revolutionize aquatic ecosystem monitoring. This thesis aimed to evaluate the effectiveness of eDNA in estimating aquatic organism biomass, identifying the main variables influencing its detection and quantification. To achieve this, a systematic literature review and two case studies were conducted. The systematic review covered a wide range of studies, from microcosms to large marine ecosystems, highlighting the versatility of eDNA in different environments. However, the review also identified the need for standardization of eDNA collection, preservation, and analysis protocols, as well as the importance of considering the hydrological and environmental characteristics of each system. The case studies, in turn, delved deeper into the relationship between eDNA concentration and fish biomass under different experimental conditions. The first case study assessed the influence of fish density and environmental conditions on eDNA detection and quantification, while the second investigated the applicability of eDNA in a commercial aquaculture environment. The results of the case studies corroborated the findings of the systematic review, highlighting the importance of considering the specific characteristics of each system for the interpretation of eDNA data. In summary, this thesis demonstrates the great potential of eDNA as a tool for estimating biomass in aquatic environments. However, for the effective application of the technique, the development of standardized protocols and the consideration of the specific characteristics of each system are essential. The results of this research contribute to advancing knowledge about the use of eDNA in aquatic ecology and can be used to develop more efficient and accurate monitoring tools