Studie an der Lippe: 1.072 Arten in einem Eimer Wasser
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Erbinformation verrät Bewohner
1.072 Arten in einem Eimer Wasser
Reichen DNA-Spuren in zwei Litern Wasser, um zu verfolgen, wie sich die Artenvielfalt eines Flusses über ein Jahr verändert? Eine Studie der Universität Duisburg-Essen am Beispiel der Lippe zeigt, wie die pragmatische, umfangreiche und gleichzeitig günstige Analyse der Artenvielfalt in Gewässern gelingen kann. Die Ergebnisse sind jetzt in der Fachzeitschrift Ecological Indicators erschienen.
Till-Hendrik Macher und Robin Schütz, damals beide Doktoranden in der Biologie der Universität Duisburg-Essen, fuhren ein Jahr lang alle zwei Wochen zur renaturierten Lippemündung bei Wesel und filtrierten je zwei Wasserproben – 26 Termine, 52 Proben. Darin konnten sie in Summe 1.072 Arten nachweisen: 40 Fisch- und Neunaugenarten, 41 Vogel- und 26 Säugetierarten, 425 aquatische und 350 terrestrische Wirbellose sowie 190 Arten von Kieselalgen. Zum Vergleich: Für denselben Ort sind in der globalen Biodiversitätsdatenbank GBIF insgesamt 1.029 Arten registriert, die in über 130 Jahren zusammengetragen wurden.
Bei der klassischen Methode werden Organismen einzeln mit Kescher, Pinzette, Lupe und Mikroskop bestimmt. Mittels DNA-Metabarcoding lassen sich Arten hingegen über ihre Erbinformationen identifizieren, die sich in den Proben nachweisen lassen.
„Wir haben mit zwei Litern Wasser pro Termin 1.072 Arten quer durch den Stammbaum des Lebens nachgewiesen – von Kieselalgen über Eintagsfliegen bis zum Biber", sagt Till-Hendrik Macher, Erstautor der Studie, der inzwischen an der Universität Trier forscht. „Und wir konnten nachweisen, dass unsere Daten tatsächlich die Biologie der Lippe abbilden und nicht nur zufällig in den Fluss gespülte DNA ist“, ergänzt Robin Schütz, mittlerweile Wissenschaftler am Bundesamt für Naturschutz. „Denn Winterlaicher wie Quappe und Hecht zum Beispiel zeigten ihre DNA-Maxima im Winter, die Blässgans genau in ihrer Überwinterungszeit.“
Auch ökonomisch ist der Ansatz interessant, denn der Bedarf an solchen Daten wächst: Sowohl das globale Biodiversitätsrahmenwerk von Kunming-Montreal (GBF) als auch die nationalen und europäischen Berichtspflichten verlangen eine räumliche und zeitliche Datendichte, die mit klassischen Methoden kaum zu leisten ist.
Effektiv und günstig
Mit der Methode von Macher und Schütz kostete die Analyse aller 52 Proben rund 12.000 Euro; eine vergleichbare klassische Erfassung derselben Organismengruppen über ein Jahr würde etwa 70.000 Euro kosten – rund das Sechsfache. Für die EU-Wasserrahmenrichtlinie werden derzeit pro Fluss im Schnitt 1,71 der vier biologischen Qualitätskomponenten (Fische, Wirbellose, Mikroalgen, Wasserpflanzen) untersucht, bei den wenigsten Gewässern alle vier. Eine Kombination aus einer klassischen Erfassung mit drei Erhebungen, die auf Umwelt-DNA basieren, käme auf alle vier – bei etwa 115 Prozent des bisherigen Budgets.
„Die Rechnung zeigt, welches Potenzial in der Kombination der Methoden steckt", sagt Florian Leese, Leiter der AG Aquatische Ökosystemforschung an der UDE. „Denn Biomasse und Individuenzahlen liefert die Umwelt-DNA nicht, sodass wir weiterhin auch andere Methoden brauchen, um ein vollständiges Bild zu bekommen."
Die Untersuchungen entstanden im Rahmen der Projekte GeDNA und TrendDNA, gefördert vom Umweltbundesamt (FKZ 3719242040, Projektnummer 156318), in Kooperation mit Emschergenossenschaft und Lippeverband (EGLV).
Originalpublikation: Macher T-H, Schütz R, Arle J, Beermann AJ, Haase P, Koschorreck J, Krehenwinkel H, Mora D, Sinclair JS, Zimmermann J, Leese F (2026): eDNA metabarcoding provides scalable and continuous biodiversity monitoring across the tree of life. Ecological Indicators 190, 115316. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2026.115316 (open access)
Weitere Informationen:
Prof. Dr. Florian Leese, Aquatische Ökosystemforschung, 0201/18 3-4053, florian.leese@uni-due.de
Universität Duisburg-Essen
Stabsstelle des Rektorats Hochschulmanagement und Kommunikation Ressort Presse Forsthausweg 2 ● 47057 Duisburg Ressortleitung, Pressesprecherin: Astrid Bergmeister 0203/ 37 9-2430 ● astrid.bergmeister@uni-due.de
