Was kann uns Umwelt-DNA über die biologische Vielfalt der Ozeane lehren?

Könnten die Körperflüssigkeiten von Meeresbewohnern Hinweise darauf enthalten, wie wir unsere Ozeane am besten schützen?

Autor Christian Nathler:

Übersetzung Sarah-Indra Jungblut, 23.12.21

Der Ozean macht fast den gesamten bewohnbaren Raum unseres Planeten aus und beherbergt die Mehrzahl der Lebewesen. Doch nach den meisten Schätzungen sind mehr als achtzig Prozent davon noch nicht kartiert und kaum beobachtet oder erforscht. Das muss sich ändern, denn ein besseres Verständnis der Meeresökosysteme könnte entscheidend dabei sein, diese vor Bedrohungen wie Überfischung, Verschmutzung und Klimawandel zu schützen.

Das Problem ist, dass die Erfassung der erforderlichen Daten den Einsatz von Taucher*innen, Netzen und unhandlichen Geräten erfordert, um Proben an der Quelle zu sammeln – ein teures, zeitaufwändiges und logistisch schwieriges Unterfangen, vor allem je tiefer man geht. Der Ozean ist einfach zu groß und unzugänglich, um ihn zuverlässig zu untersuchen.

Antworten in der Umwelt-DNA finden

Aber was wäre, wenn wir nicht dorthin gehen müssten, wo die „wilden“ Tiere sind? Antworten könnten sich auch in der Umwelt-DNA (eDNA) finden. eDNA ist im Wesentlichen der genetische Abfall – Schleim, Fäkalien, Gewebeteilchen -, den Arten im Laufe ihres Lebens abgeben. Projekte wie die Global Ocean Commission des Pew Charitable Trust haben sich zunehmend der eDNA zugewandt, um besser zu verstehen, was sich unter den Wellen abspielt – und welchen Einfluss der Mensch darauf hat. Wenn unsere Ozeane ein Tatort sind, dann ist eDNA also das forensische Beweismittel, mit dem man nach Hinweisen sucht. Denn um es klar zu sagen: Was wir dem Leben im Meer angetan haben, ist in der Tat kriminell. Jim Palardy und Johnny Briggs, zwei Mitglieder der Pew Global Ocean Commission, schreiben:

„Ein effektives Management von Meeresökosystemen – durch den Erhalt der biologischen Vielfalt, den Schutz der Lebensgrundlagen im Meer und die Sicherstellung einer nachhaltigen Fischerei – erfordert eine Vielzahl von Informationen über Bedrohungen, die Lage der Arten, ihre Häufigkeit sowie ihre Nahrungs- und Lebensraumbedürfnisse. Die regelmäßige Erhebung dieser Daten im Rahmen eines Überwachungsprogramms ermöglicht eine fundierte und anpassungsfähige Entscheidungsfindung darüber, wie ein ökosystembasiertes Management am besten gefördert werden kann, sowie die Planung, Umsetzung und Bewertung von Meeresschutzgebieten (MPAs).“

Die Proben für die eDNA-Analyse können aus der Luft, dem Boden, den Sedimenten oder dem Wasser entnommen werden. Für letzteres wird eine Niskin-Flasche bis zur gewünschten Tiefe in den Ozean getaucht. Dort sammelt sie eine Probe, die für eine Reihe wissenschaftlicher Verfahren an ein Labor geschickt wird: DNA-Sequenzierung, Metabarcoding, Vergleich und Identifizierung.

Was uns eDNA über unsere Ozeane sagen kann

Je vielfältiger die beprobten Arten sind, desto besser können wir die Wassersäule verstehen. eDNA kann uns viel darüber verraten, welche Arten sich wo aufhalten, ob invasive oder gefährdete Arten vorhanden sind und wie es um die allgemeine Artenvielfalt in einem Gebiet bestellt ist. Darüber hinaus können die genetischen Proben Aufschluss über die Gesundheit des Nahrungsnetzes und die Bewohnbarkeit eines Ökosystems geben. Durch das Einfrieren von Proben und Vergleiche können die Wissenschaftler*innen nicht nur in Echtzeit, sondern auch über längere Zeiträume hinweg Schlussfolgerungen ziehen.

Außerdem, so das PEW-Team, „könnte eDNA die Datenerfassung zum Nutzen von Meeresmanagern auf der ganzen Welt rationalisieren und standardisieren“. Im Rahmen eines Pilotprojekts in den Gewässern der Insel Ascension, einem Vulkanfelsen auf halbem Weg zwischen den Küsten Brasiliens und Afrikas, wird derzeit untersucht, wie effektive, kostengünstige Überwachungsprotokolle auf der Grundlage von eDNA in anderen Meeresschutzgebieten umgesetzt werden können. Auf Ascension wird eDNA eingesetzt, um den Gesundheitszustand der einheimischen Arten zu bewerten und das Vorhandensein invasiver Arten zu untersuchen, die möglicherweise mit Booten eingeschleppt wurden. Andere von Pew finanzierte Projekte, wie zum Beispiel eines in der Clarion-Clipperton-Zone des Pazifischen Ozeans, haben Untersuchungen in Gebieten durchgeführt, die für den Tiefseebergbau vorgesehen sind. Der Einsatz von eDNA zur schnellen und genauen Erfassung von Meeresökosystemen könnte dazu beitragen, Schutzgebiete außerhalb der üblichen Küstengebiete auszuweiten. Gegenwärtig sind nur 2,8 Prozent des Ozeans streng geschützt.

Nach wie vor erhalten wir die meisten Informationen – einschließlich Alter und Größe -, wenn wir die Lebewesen auch selbst in die Hand nehmen. eDNA kann daher idealerweise zusammen mit Tauch- oder Netzproben verwendet werden, um robustere ökologische Modelle zu erstellen. Wie bei unseren Wäldern gilt auch hier: Je mehr wir über unsere Ozeane wissen, desto besser sind wir in der Lage, auf neuronalen Netzen basierende Technologien zu entwickeln, um diese empfindlichen Ökosysteme zu regenerieren.

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