Advanced

Biodiversity in the air - Using eDNA to detect flying insects in the air

Danielsson, Natalie (2020) BION02 20192
Degree Projects in Biology
Abstract
In the face of widely reported declines in insect abundance and diversity, there is a great need for faster and easier insect monitoring methods as the already established methods are time consuming and only target specific species groups. In this study I investigate if metabarcoding of eDNA samples collected from the air can i) detect and identify insect species, ii) help quantify spatial and temporal differences in species composition and iii) detect equal or a greater numbers of species than other traditional insect sampling methods. One urban and two rural locations in southern Sweden were visited for air sampling and the species found were compared with other monitoring projects that traps insects manually. The eDNA sampling method... (More)
In the face of widely reported declines in insect abundance and diversity, there is a great need for faster and easier insect monitoring methods as the already established methods are time consuming and only target specific species groups. In this study I investigate if metabarcoding of eDNA samples collected from the air can i) detect and identify insect species, ii) help quantify spatial and temporal differences in species composition and iii) detect equal or a greater numbers of species than other traditional insect sampling methods. One urban and two rural locations in southern Sweden were visited for air sampling and the species found were compared with other monitoring projects that traps insects manually. The eDNA sampling method detected a range of species from different taxa successfully, including insects, and managed to distinguish spatial differences in species community compositions between sampling locations. The method is still in need of refinement and future studies using airborne eDNA sampling are encouraged to experiment using different primers and to continue to validate the results by sampling manually in parallel. The results provided in this project are promising and opens a new research area as it proves that eDNA sampling can now be done by sampling air. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Insekters DNA i luften?

På senare år har flera forskningsrapporter visat att olika insektgrupper drastiskt minskar i antal. Till följd av detta kan man även se att artkompositionen förändrats och att andra organismer som är beroende av insekter, antingen för pollinering eller som föda, också minskar i antal. För att kunna förstå varför dessa förändringar sker så krävs en kontinuerlig övervakning av insekter i olika ekosystem.

Idag övervakas insekter med hjälp av olika typer av insektsfällor som regelbundet töms för hand och varje enskild insekt måste identifieras, något som tar lång tid och kräver expertkunskap. Med dessa metoder är det i dagsläget svårt att hinna med övervakningen och många insektsgrupper försummas eftersom de är... (More)
Insekters DNA i luften?

På senare år har flera forskningsrapporter visat att olika insektgrupper drastiskt minskar i antal. Till följd av detta kan man även se att artkompositionen förändrats och att andra organismer som är beroende av insekter, antingen för pollinering eller som föda, också minskar i antal. För att kunna förstå varför dessa förändringar sker så krävs en kontinuerlig övervakning av insekter i olika ekosystem.

Idag övervakas insekter med hjälp av olika typer av insektsfällor som regelbundet töms för hand och varje enskild insekt måste identifieras, något som tar lång tid och kräver expertkunskap. Med dessa metoder är det i dagsläget svårt att hinna med övervakningen och många insektsgrupper försummas eftersom de är små och svåra att identifiera. Det finns därför nu ett stort behov av en snabbare och mer effektiv metod att övervaka alla sorters insekter. Med hjälp av eDNA (environmental DNA) analyser kan man idag lista alla organismer som finns i en sjö eller damm utifrån ett vattenprov. Detta är möjligt eftersom alla levande organismer utsöndrar DNA som sedan hamnar i miljön som de lever i. Detta sker via t.ex. kroppsvätskor eller celler som trillar av kroppen. Mitt projekt testar denna metod i luften och målet är att sätta en startpunkt för utveckningen av en ny metod där man genom eDNA luftprover detekterar flygande insekter.

Sommaren 2019 åkte jag ut till tre olika områden i södra Sverige för luftprovtagning: en urban miljö i Lund och två olika lantliga områden i Småland och Skåne. Proverna togs med hjälp av en maskin som kallas ”Coriolis” som suger in den omgivande luften och trycker ner den i ett vattenprov. Ur detta vattenprov kunde jag sedan extrahera DNA. De funna DNA-sekvenserna lästes sedan av och jämfördes mot olika databaser för att ta reda på vilka arter som DNAt kommit ifrån.

Mina resultat visar att det är fullt möjligt att detektera en mängd olika arter, inklusive insekter, genom luftprover. Majoriteten var svampar men proverna innehöll även DNA från många igenkännliga arter såsom hund, ko och olika fåglar. Bland de insekter som hittades så var de flesta flugor, myggor, nattfjärilar eller skalbaggar och man kunde se skillnader på artsammansättningen mellan prover som är tagna på olika platser. När resultaten jämfördes med andra projekt som fångar insekter med hjälp av fällor så detekterade eDNA metoden färre arter men den lyckades hitta några nattfjärilsarter som man inte lyckades fånga med hjälp av en ljusfälla.

Detta projekt bevisar att det är fullt möjligt att detektera insekter genom att extrahera DNA ur luften, vilket öppnar upp ett nytt och spännande forskningsområde. Metoden fungerar bra som ett komplement och i det långa loppet är det möjligt att på liknande sätt som vi idag mäter pollenprognoser och samlar meterologisk data, att även samla in DNA och övervaka insektspopulationer över hela världen.

Mastersexamensprojekt i biologi 45 hp 2020
Biologiska instutitionen, Lunds Universitet
Handledare: Fabian Roger
Centre for Environmental and Climate Research, CEC (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Danielsson, Natalie
supervisor
organization
course
BION02 20192
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
language
English
id
9028164
date added to LUP
2020-09-03 14:37:25
date last changed
2020-09-03 14:37:25
@misc{9028164,
  abstract     = {In the face of widely reported declines in insect abundance and diversity, there is a great need for faster and easier insect monitoring methods as the already established methods are time consuming and only target specific species groups. In this study I investigate if metabarcoding of eDNA samples collected from the air can i) detect and identify insect species, ii) help quantify spatial and temporal differences in species composition and iii) detect equal or a greater numbers of species than other traditional insect sampling methods. One urban and two rural locations in southern Sweden were visited for air sampling and the species found were compared with other monitoring projects that traps insects manually. The eDNA sampling method detected a range of species from different taxa successfully, including insects, and managed to distinguish spatial differences in species community compositions between sampling locations. The method is still in need of refinement and future studies using airborne eDNA sampling are encouraged to experiment using different primers and to continue to validate the results by sampling manually in parallel. The results provided in this project are promising and opens a new research area as it proves that eDNA sampling can now be done by sampling air.},
  author       = {Danielsson, Natalie},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Biodiversity in the air - Using eDNA to detect flying insects in the air},
  year         = {2020},
}