Hidden diversity – DNA metabarcoding reveals hyper-diverse benthic invertebrate communities
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Freshwater ecosystems, such as streams, are facing increasing pressures from agricultural land use. Aquatic insects and other macroinvertebrates have historically been used as indicators of ecological condition and water quality in freshwater biomonitoring programs; however, many of these protocols use coarse taxonomic resolution (e.g., family) when identifying macroinvertebrates. The use of family-level identification can mask species-level diversity, as well as patterns in community composition in response to environmental variables. Recent literature stresses the importance of robust biomonitoring to detect trends in insect decline globally, though most of these studies are carried out in terrestrial habitats. Here, we incorporate molecular identification (DNA metabarcoding) into a stream biomonitoring sampling design to explore the diversity and variability of aquatic macroinvertebrate communities at small spatial scales. We sampled twenty southern Ontario streams in an agricultural landscape for aquatic macroinvertebrates and, using DNA metabarcoding, revealed incredibly rich benthic communities which were largely comprised of rare taxa detected only once per stream despite multiple biological replicates. In addition to numerous rare taxa, our species pool estimates indicated that after 240 samples from twenty streams, there was a large proportion of taxa present which remained undetected by our sampling regime. When comparing different levels of taxonomic resolution, we observed that using OTUs revealed over ten times more taxa than family-level identification. A single insect family, the Chironomidae, contained over one third of the total number of OTUs detected in our study. Within-stream dissimilarity estimates were consistently high for all taxonomic groups (invertebrate families, invertebrate OTUs, chironomid OTUs), indicating stream communities are very dissimilar at small spatial scales. While we predicted that increased land use would homogenize benthic communities, this was not supported as within-stream dissimilarity was unrelated to land use.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».