Sie sind scheu, unscheinbar oder sehr selten – welche Tierarten in einem Lebensraum vorkommen, lässt sich oft nur durch aufwendige Methoden oder langwieriges Beobachten nachweisen. Doch nun haben Forscher das Potenzial einer vergleichsweise unkomplizierten Methode zur Identifizierung ganzer Gemeinschaften von Säugetieren in Ökosystemen aufgezeigt: Der Nachweis von Umwelt-DNA in Flusswasser kann verraten, welche Arten im Einzugsbereich eines Gewässers leben.
Die Welt ist im Wandel – viele Ökosysteme der Erde verändern sich im Zuge der menschlichen Eingriffe und der klimatischen Veränderungen sehr stark: Bestimmte Arten verschwinden dadurch aus ihren angestammten Lebensräumen – andere breiten sich hingegen invasiv aus. Um diese Prozesse erfassen zu können und zu überprüfen, ob etwa Schutzmaßnahmen Erfolg zeigen, ist eine genaue Beurteilung des Bestands und der Verbreitung von Tieren sehr wichtig.
Neue Methoden sind gefragt
Einige Arten sind allerdings bekanntlich schwer zu erfassen – das gilt besonders für Säugetiere. “Zu ihrer Erkennung und Überwachung kommen deshalb verschiedene Methoden zum Einsatz, wie die Suche nach Anzeichen wie Fußabdrücken oder Kot bis zur Verwendung von Kamerafallen“, sagt Co-Autor Allan McDevitt von der University of Salford. Wie er betont, sind diese Methoden aber vergleichsweise aufwendig und teuer. Zudem sind diese traditionellen Erhebungsmethoden häufig auf eine bestimmte Art zugeschnitten und eigenen sich deshalb nicht für einen Gesamtblick auf die Arten eines Ökosystems. “Wir suchen deshalb nach Möglichkeiten, um die Bewertung und Überwachung der biologischen Vielfalt zu verbessern, die universell und kostengünstig angewendet werden können“, sagt McDevitt.
So kamen die Forscher auf die Idee, die Methode des sogenannten Metabarcodings auf ihr Anwendungsgebiet zu übertragen. In marinen und Süßwasserökosystemen hat diese Nachweistechnik von Umwelt-DNA das Monitoring der Biodiversität ganzer Lebensräume bereits revolutioniert. Das Konzept beruht dabei auf dem Nachweis von kleinen Erbgutmengen, die Tiere wie Fische oder Amphibien beispielsweise über den Kot an das Wasser abgeben. Inwieweit sich aber auch terrestrische Tiere, die im Einzugsbereich eines Gewässers leben, über ihre eingespülten Erbgutspuren im Wasser nachweisen lassen, war bisher unklar.
Tiergemeinschaften im Spiegel ihrer Umwelt-DNA
Um diese Möglichkeit auszuloten, sammelten McDevitt und seine Kollegen Wasser und Sedimente aus Bächen und Flüssen in Schottland und England und unterzogen sie im Labor genetischen Tests. Wie sie berichten, konnten sie das Potenzial der Methode erfolgreich demonstrieren: Sie identifizierten die DNA von über 20 wildlebenden Säugetierarten in dem Flusswasser. Die Ergebnisse bildeten dabei die ganze Gemeinschaft ab: von der Wühlmaus, über Dachs und Fuchs bis hin zum Rotwild. Die Ergebnisse deckten sich dabei mit den Daten von Bestandserfassungen in den jeweiligen Gebieten durch Fährten, Kotproben oder durch Überwachungskameras.
“Diese aufwendigen Methoden könnten somit nun möglicherweise bald nicht mehr unbedingt nötig sein: Jetzt müssen wir vielleicht nur noch ein paar Flaschen Wasser sammeln, ins Labor bringen und die DNA analysieren, die wir in den Proben finden“, so McDevitt. Abschließen sagt er: “Wir haben gezeigt, dass aus Gewässern gesammelte Umwelt-DNA uns Informationen über das Vorhandensein oder Fehlen von Säugetieren mit Naturschutzbedenken liefern kann. Dieses Verfahren könnte somit nun weitreichend zur Überwachung des Rückgangs oder der Erholung von Populationen oder zur Früherkennung invasiven Arten verwendet werden”, meint der Wissenschaftler.
Quelle: University of Massachusetts Amherst, Fachartikel: Journal of Applied Ecology, doi: 10.1111/1365-2664.13592
