Published November 22, 2023 | Version v1
Publication Open

Environmental DNA-based biomonitoring of Cuban Crocodylus and their accompanying vertebrate fauna from Zapata Swamp, Cuba

  • 1. University of Guelph
  • 2. American Museum of Natural History
  • 3. Wildlife Conservation Society
  • 4. Florida International University

Description

Crocodylians globally face considerable challenges, including population decline and extensive habitat modification. Close monitoring of crocodylian populations and their habitats is imperative for the timely detection of population trends, especially in response to management interventions. Here we use eDNA metabarcoding to identify the Critically Endangered Crocodylus rhombifer and the Vulnerable C. acutus, as well as vertebrate community diversity, in Cuba's Zapata Swamp. We tested four different primer sets, including those used previously in Crocodylus population genetic and phylogenetic research, for their efficiency at detecting crocodylian eDNA. We detected C. rhombifer eDNA in 11 out of 15 sampled locations within its historical geographic distribution. We found that data analyses using the VertCOI primers and the mBRAVE bioinformatics pipeline were the most effective molecular marker and pipeline combination for identifying this species from environmental samples. We also identified 55 vertebrate species in environmental samples across the four bioinformatics pipelines- ~ 85% known to be present in the Zapata ecosystem. Among them were eight species previously undetected in the area and eight alien species, including known predators of hatchling crocodiles (e.g., Clarias sp.) and egg predators (e.g., Mus musculus). This study highlights eDNA metabarcoding as a powerful tool for crocodylian biomonitoring within fragile and diverse ecosystems, particularly where fast, non-invasive methods permit detection in economically important areas and will lead to a better understanding of complex human-crocodile interactions and evaluate habitat suitability for potential reintroductions or recovery programs for threatened crocodylian species.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يواجه التماسيح على مستوى العالم تحديات كبيرة، بما في ذلك انخفاض عدد السكان وتعديل الموائل على نطاق واسع. يعد الرصد الدقيق لسكان التماسيح وموائلهم أمرًا ضروريًا للكشف في الوقت المناسب عن الاتجاهات السكانية، لا سيما استجابة لتدخلات الإدارة. هنا نستخدم ترميز metabarcoding eDNA لتحديد التماسيح المعينية المهددة بالانقراض بشكل خطير و C. acutus المعرضة للخطر، بالإضافة إلى تنوع مجتمع الفقاريات، في مستنقع Zapata في كوبا. اختبرنا أربع مجموعات تمهيدية مختلفة، بما في ذلك تلك المستخدمة سابقًا في أبحاث التماسيح الوراثية والتطور الوراثي، لكفاءتها في الكشف عن الحمض النووي التماسيح. اكتشفنا C. rhombifer eDNA في 11 من أصل 15 موقعًا تم أخذ عينات منها ضمن توزيعها الجغرافي التاريخي. وجدنا أن تحليلات البيانات باستخدام بادئات VertCOI وخط أنابيب المعلوماتية الحيوية mBRAVE كانت أكثر العلامات الجزيئية فعالية ومجموعة خطوط الأنابيب لتحديد هذا النوع من العينات البيئية. حددنا أيضًا 55 نوعًا من الفقاريات في العينات البيئية عبر خطوط أنابيب المعلوماتية الحيوية الأربعة - حوالي 85 ٪ معروفة بوجودها في نظام زاباتا البيئي. من بينها ثمانية أنواع لم يتم اكتشافها سابقًا في المنطقة وثمانية أنواع غريبة، بما في ذلك الحيوانات المفترسة المعروفة للتماسيح التي تفقس (على سبيل المثال، Clarias sp.) والحيوانات المفترسة للبيض (على سبيل المثال، عضلات الفئران). تسلط هذه الدراسة الضوء على ترميز eDNA كأداة قوية للرصد الحيوي للتماسيح داخل النظم الإيكولوجية الهشة والمتنوعة، لا سيما حيث تسمح الطرق السريعة وغير الغازية بالكشف في المناطق المهمة اقتصاديًا وستؤدي إلى فهم أفضل لتفاعلات التماسيح البشرية المعقدة وتقييم ملاءمة الموائل لعمليات إعادة الإدخال المحتملة أو برامج الاسترداد لأنواع التماسيح المهددة.

Translated Description (French)

Les crocodyliens du monde entier sont confrontés à des défis considérables, notamment le déclin de la population et la modification importante de l'habitat. Une surveillance étroite des populations de crocodyliens et de leurs habitats est impérative pour la détection rapide des tendances démographiques, en particulier en réponse aux interventions de gestion. Ici, nous utilisons le métabarcodage de l'ADNe pour identifier le Crocodylus rhombifer en danger critique d'extinction et le C. acutus vulnérable, ainsi que la diversité des communautés de vertébrés, dans le marais de Zapata à Cuba. Nous avons testé quatre ensembles d'amorces différents, y compris ceux utilisés précédemment dans la recherche génétique et phylogénétique sur les populations de Crocodylus, pour leur efficacité à détecter l'ADNe crocodylien. Nous avons détecté l'ADNe de C. rhombifer dans 11 des 15 sites échantillonnés dans sa distribution géographique historique. Nous avons constaté que les analyses de données utilisant les amorces VertCOI et le pipeline bioinformatique mBRAVE étaient la combinaison de marqueurs moléculaires et de pipelines la plus efficace pour identifier cette espèce à partir d'échantillons environnementaux. Nous avons également identifié 55 espèces de vertébrés dans des échantillons environnementaux à travers les quatre pipelines bioinformatiques - ~ 85% connus pour être présents dans l'écosystème Zapata. Parmi eux se trouvaient huit espèces précédemment non détectées dans la région et huit espèces exotiques, y compris des prédateurs connus de crocodiles éclos (par exemple, Clarias sp.) et des prédateurs d'œufs (par exemple, Mus musculus). Cette étude met en évidence le métabarcodage de l'ADNe comme un outil puissant pour la biosurveillance des crocodyliens dans des écosystèmes fragiles et diversifiés, en particulier lorsque des méthodes rapides et non invasives permettent la détection dans des zones économiquement importantes et conduiront à une meilleure compréhension des interactions complexes homme-crocodile et évalueront l'adéquation de l'habitat pour des réintroductions potentielles ou des programmes de rétablissement pour les espèces de crocodyliens menacées.

Translated Description (Spanish)

Los cocodrilos a nivel mundial enfrentan desafíos considerables, incluida la disminución de la población y la modificación extensiva del hábitat. Un estrecho seguimiento de las poblaciones de cocodrilos y sus hábitats es imprescindible para la detección oportuna de las tendencias de la población, especialmente en respuesta a las intervenciones de gestión. Aquí utilizamos la metabarcodificación del ADNe para identificar el Crocodylus rhombifer en peligro crítico de extinción y el C. acutus vulnerable, así como la diversidad de la comunidad de vertebrados, en el pantano de Zapata en Cuba. Probamos cuatro conjuntos de cebadores diferentes, incluidos los utilizados anteriormente en la investigación genética y filogenética de la población de Crocodylus, por su eficiencia en la detección de ADNe de cocodrilos. Detectamos eDNA de C. rhombifer en 11 de las 15 ubicaciones muestreadas dentro de su distribución geográfica histórica. Encontramos que los análisis de datos utilizando los cebadores VertCOI y el pipeline bioinformático mBRAVE fueron la combinación más efectiva de marcador molecular y pipeline para identificar esta especie a partir de muestras ambientales. También identificamos 55 especies de vertebrados en muestras ambientales en las cuatro líneas de bioinformática, ~ 85% conocidas por estar presentes en el ecosistema de Zapata. Entre ellos se encontraban ocho especies previamente no detectadas en el área y ocho especies exóticas, incluidos depredadores conocidos de cocodrilos recién nacidos (por ejemplo, Clarias sp.) y depredadores de huevos (por ejemplo, Mus musculus). Este estudio destaca la metabarcodificación del ADNe como una poderosa herramienta para el biomonitoreo de cocodrilos dentro de ecosistemas frágiles y diversos, particularmente donde los métodos rápidos y no invasivos permiten la detección en áreas económicamente importantes y conducirán a una mejor comprensión de las complejas interacciones entre humanos y cocodrilos y evaluarán la idoneidad del hábitat para posibles reintroducciones o programas de recuperación para especies de cocodrilos amenazadas.

Files

s41598-023-47675-8.pdf.pdf

Files (2.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:28f1f966f0a73fd87e7dd125b683f889
2.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الرصد الحيوي البيئي القائم على الحمض النووي للتماسيح الكوبية والحيوانات الفقارية المصاحبة لها من مستنقع زاباتا، كوبا
Translated title (French)
Biosurveillance environnementale basée sur l'ADN de Crocodylus cubain et de la faune vertébrée qui l'accompagne à partir du marais de Zapata, Cuba
Translated title (Spanish)
Biomonitoreo ambiental basado en ADN de Crocodylus cubano y su fauna de vertebrados acompañante del pantano de Zapata, Cuba

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4388904642
DOI
10.1038/s41598-023-47675-8

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Cuba

References

  • https://openalex.org/W1931108977
  • https://openalex.org/W1986883418
  • https://openalex.org/W2000256327
  • https://openalex.org/W2011378011
  • https://openalex.org/W2016250760
  • https://openalex.org/W2020701265
  • https://openalex.org/W2026764344
  • https://openalex.org/W2039131146
  • https://openalex.org/W2043180486
  • https://openalex.org/W2045499164
  • https://openalex.org/W2063580733
  • https://openalex.org/W2080792043
  • https://openalex.org/W2085525886
  • https://openalex.org/W2099901798
  • https://openalex.org/W2105365764
  • https://openalex.org/W2125295321
  • https://openalex.org/W2129068355
  • https://openalex.org/W2131545754
  • https://openalex.org/W2142928551
  • https://openalex.org/W2254267781
  • https://openalex.org/W2317481118
  • https://openalex.org/W2466351767
  • https://openalex.org/W2495802977
  • https://openalex.org/W2511646053
  • https://openalex.org/W2579829632
  • https://openalex.org/W2598345744
  • https://openalex.org/W2605712044
  • https://openalex.org/W2611853687
  • https://openalex.org/W2626376206
  • https://openalex.org/W2754769271
  • https://openalex.org/W2793229774
  • https://openalex.org/W2802293200
  • https://openalex.org/W2901338331
  • https://openalex.org/W2905493902
  • https://openalex.org/W2933103180
  • https://openalex.org/W2940868702
  • https://openalex.org/W3002699777
  • https://openalex.org/W3010918845
  • https://openalex.org/W3016113032
  • https://openalex.org/W3047786442
  • https://openalex.org/W3085313947
  • https://openalex.org/W3093092019
  • https://openalex.org/W3121953277
  • https://openalex.org/W3137998749
  • https://openalex.org/W3170124419
  • https://openalex.org/W3197090354
  • https://openalex.org/W3198601125
  • https://openalex.org/W4250963355
  • https://openalex.org/W4297991272
  • https://openalex.org/W4298858896
  • https://openalex.org/W4301229630
  • https://openalex.org/W599469367