Die Suche nach der Artenvielfalt in Gewässern hat mit einer innovativen Studie der Universität Duisburg-Essen einen bedeutenden Fortschritt gemacht. In einer Untersuchung, die sich über ein ganzes Jahr erstreckte, haben die Forscher Till-Hendrik Macher und Robin Schütz herausgefunden, dass sie aus nur zwei Litern Wasser insgesamt 1.072 verschiedene Arten nachweisen konnten. Diese bemerkenswerte Entdeckung wurde an der renaturierten Lippemündung in Wesel gemacht und zeigt, wie moderne Methoden der genetischen Analyse eine kosteneffiziente und umfassende Erfassung der Biodiversität ermöglichen.
Im Rahmen ihrer Studie filtrierten die beiden Biologen alle zwei Wochen Wasserproben aus der Lippe und konnten eine Vielzahl von Organismen identifizieren. Insgesamt wurden 40 Fisch- und Neunaugenarten, 41 Vogel- sowie 26 Säugetierarten, 425 aquatische und 350 terrestrische Wirbellose sowie 190 Kieselalgenarten nachgewiesen. Zum Vergleich: In der globalen Biodiversitätsdatenbank GBIF sind für diesen Standort lediglich 1.029 Arten verzeichnet, die über einen Zeitraum von mehr als 130 Jahren gesammelt wurden.
Die Forscher verwendeten eine Methode namens DNA-Metabarcoding, die es ermöglicht, Arten anhand ihrer genetischen Informationen zu identifizieren, anstatt sie wie bei traditionellen Methoden einzeln mit Kescher und Mikroskop zu bestimmen. Till-Hendrik Macher, der mittlerweile an der Universität Trier tätig ist, erklärt: „Wir konnten mit nur zwei Litern Wasser eine beeindruckende Bandbreite an Arten dokumentieren – von Kieselalgen bis hin zu Bibern.“ Robin Schütz, der heute für das Bundesamt für Naturschutz arbeitet, fügt hinzu, dass ihre Ergebnisse tatsächlich die biologische Vielfalt der Lippe widergespiegelt haben. Zum Beispiel zeigten bestimmte Arten, wie die Quappe und der Hecht, ihre DNA-Spitzenwerte in den Wintermonaten, während die Blässgans in ihrem Überwinterungszeitraum nachgewiesen werden konnte.
Der ökonomische Aspekt dieser Methode ist ebenfalls bemerkenswert. Der Bedarf an umfassenden Biodiversitätsdaten wächst ständig, nicht zuletzt durch internationale Rahmenwerke wie das globale Biodiversitätsrahmenwerk von Kunming-Montreal, das detaillierte Berichte über Artenvielfalt verlangt. Die von Macher und Schütz durchgeführte Analyse aller 52 Proben kostete rund 12.000 Euro. Im Vergleich dazu würde die traditionelle Erfassung der gleichen Organismengruppen über einen Zeitraum von einem Jahr schätzungsweise 70.000 Euro kosten, was das Sechsfache der Kosten ausmacht.
Aktuell werden für die EU-Wasserrahmenrichtlinie im Durchschnitt nur 1,71 von vier biologischen Qualitätskomponenten pro Fluss untersucht. Diese Komponenten umfassen Fische, Wirbellose, Mikroalgen und Wasserpflanzen. Nur in wenigen Gewässern werden tatsächlich alle vier Kriterien erfüllt. Die Forscher schlagen vor, eine Kombination aus klassischen Erhebungen und Umwelt-DNA-Analysen zu nutzen, um ein umfassenderes Bild der Biodiversität zu erhalten, während die Kosten im Rahmen des bisherigen Budgets bleiben.
Florian Leese, der die Arbeitsgruppe für aquatische Ökosystemforschung an der Universität Duisburg-Essen leitet, betont das enorme Potenzial solcher kombinierten Methoden. Er weist darauf hin, dass Umwelt-DNA zwar eine wertvolle Informationsquelle darstellt, jedoch nicht alle Aspekte der Biomasse und der Individuenzahl liefert. Daher ist es entscheidend, auch andere Erhebungsmethoden weiterhin zu nutzen, um ein vollständiges Bild der Biodiversität zu erhalten.
Die Untersuchungen sind Teil der Forschungsprojekte GeDNA und TrendDNA, die vom Umweltbundesamt gefördert werden. Diese Studie markiert einen bedeutenden Schritt in Richtung einer effektiveren und kostengünstigeren Überwachung der Biodiversität in Gewässern und könnte dazu beitragen, die Anforderungen an den Schutz von Ökosystemen besser zu erfüllen. Die Ergebnisse wurden jüngst in der Fachzeitschrift „Ecological Indicators“ veröffentlicht und tragen dazu bei, die Relevanz moderner biotechnologischer Methoden in der Umweltforschung zu verdeutlichen.
