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Forschende der Universität Trier haben Muscheln als natürliche Umwelt-DNA-Sammler entdeckt und können nun Veränderungen in Ökosystemen über mehrere Jahrzehnte beobachten.
Dank einer kreativen Eingebung und einer einzigartigen Sammlung von Proben sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Trier erstmals in der Lage, den Wandel von Biodiversität und die Einwanderung von Arten über mehrere Jahrzehnte rekonstruieren zu können. Die besondere Fähigkeit von Muscheln, mehr als einen Liter Meerwasser pro Stunde zu filtern und die inhalierten Stoffe im Verdauungstrakt anzureichern, brachte die Biogeographen auf eine bahnbrechende Idee. Durch die Auswertung der in den Muscheln enthaltenen DNA-Spuren von in ihrer Umgebung siedelnden Lebewesen lassen sich detaillierte Beschreibungen des jeweiligen Ökosystems erstellen.
Mithilfe von Proben, die an der Universität Trier über vier Jahrzehnte für die Umweltprobenbank gesammelt wurden, und dank der neuen Methode der Analyse von Umwelt-DNA kann die Entwicklung von Biodiversität über einen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten nachverfolgt werden. Ursprünglich war dieses Archiv von Proben aus unterschiedlichen Ökosystemen in ganz Deutschland für das Monitoring von Umweltverschmutzung angelegt worden. Zu den gesammelten Objekten gehören auch Miesmuscheln von deutschen Küsten, die den Trierer Biogeographen nun als Bioindikatoren dienen.
Bei seinen Langzeituntersuchungen konnte das Trierer Forschungsteam auch nachweisen, dass die durch den Klimawandel allmählich ansteigenden Temperaturen invasive Arten begünstigen und Biodiversität einschränken. Den Nachweis machten Prof. Dr. Henrik Krehenwinkel, Doktorandin Isabelle Junk und Bachelorstudentin Nina Schmitt am Beispiel der Australischen Seepocke fest. Die aus Australien stammende Krebstierart war während des Zweiten Weltkriegs nach Europa eingeschleppt worden, siedelte sich an europäischen Küsten an und verdrängte dort einheimische Arten.
Innerhalb des untersuchten Zeitraums von 40 Jahren stellten die Trierer Biogeographen mehrere starke Schwankungen in der Population der Australischen Seepocke an der deutschen Nordseeküste fest, die mit den Temperaturverläufen korrelierten. Insbesondere in kalten Wintern mit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt wurden die Bestände der Australischen Seepocke massiv reduziert. Davon konnte sich die Population teils erst nach mehreren Jahren erholen, dann allerdings so gut, dass einheimische Seepocken fast vollständig verdrängt wurden.
„Bislang verfügbare Zeitreihen sind oft kurz oder unvollständig und lassen keine verlässlichen Aussagen darüber zu, ob es sich bei Veränderungen in der biologischen Vielfalt um kurzfristige Populationsschwankungen oder langfristige Trends handelt. Dieser Nachweis kann nun durch die Analyse von Umwelt-DNA und der langzeitarchivierten Umweltproben geführt werden“, erläutert Prof. Dr. Henrik Krehenwinkel.
„Mit unserer Untersuchung konnten wir auch auf eine wichtige ökologische Folge des Klimawandels für Biodiversität hinweisen. Die allmählich immer wärmer werdenden Winter ebnen invasiven wärmebevorzugenden Arten den Weg, sich zu vermehren und einheimische Populationen zu verdrängen“, sagt Isabelle Junk, Doktorandin der Biogeographie und Mitautorin der Studie.
Die Australische Seepocke ist nur einer von unzähligen weiteren Eindringlingen, die sich weitgehend unbemerkt über die Meere ausbreiten – mit nicht abschätzbaren Folgen. Die Sequenzierung von Umwelt-DNA in Kombination mit den in der UPB gelagerten Proben bietet nun die Option, durch weitere Forschung diese Arten auf breiter Ebene zu
identifizieren und ihre Wege nachzuverfolgen.
Kontakt
Prof. Dr. Henrik Krehenwinkel
Universität Trier/Biogeographie
Mail: krehenwinkel@uni-trier.de
Tel. +49 651 201-4911
Isabelle Junk, Nina Schmitt und Henrik Krehenwinkel: Tracking climate change induced biological invasions by metabarcoding archived natural eDNA samplers.
Current Biology Volume 33, Issue 18,2023
Nahaufnahme von mit Seepocken überwachsenen Miesmuscheln.
Foto: UPB Projektgruppe
Foto: UPB Projektgruppe
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars
Biology, Geosciences
transregional, national
Research projects, Research results
German
Nahaufnahme von mit Seepocken überwachsenen Miesmuscheln.
Foto: UPB Projektgruppe
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