In dem Projekt „eDNA-basierte Verfahren in der behördlichen Praxis“ hat die Universität Duisburg-Essen eine Flächenstudie an Fließgewässern durchgeführt, um das Potenzial genetischer Methoden (DNA-Metabarcoding) zur Beurteilung des ökologischen Zustands für die in der Bewertungspraxis der Wasserrahmenrichtlinie genutzten Biologischen Qualitätselemente zu testen. Die Ergebnisse zeigen, dass DNA basierte Methoden eine qualitativ hochwertige, effiziente und kostengünstige Ergänzung zu den klassischen morpho-taxonomischen Methoden ist. In dem Vorhaben haben die Fachleute Protokolle für den gesamten Arbeitsablauf, Software Lösungen für die Auswertung der Daten sowie Arbeitshilfen für die Bewertung erarbeitet.
In Deutschland fehlt eine flächendeckende und standardisierte Erfassung der Bodenorganismen, obwohl mit den ca. 800 Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF) eine umfassende Infrastruktur dafür zur Verfügung steht. Allerdings führen bisher nicht alle Bundesländer eigene bodenbiologische Untersuchungen auf ihren BDF durch. Wichtigster Grund dafür dürfte die aufwändige und teure Bestimmung der Bodeninvertebraten sein. Zur Lösung dieses Problems sollte das vorliegende Vorhaben beitragen. An 25 Standorten wurden Regenwürmer, Enchytraeiden und Collembolen erfasst, die Tiere morphologisch und per DNA-Metabarcoding bestimmt und die Ergebnisse miteinander verglichen. Das Ziel war, Empfehlungen für ein effizientes und routinemäßig umsetzbares Monitoring der Bodenfauna im Rahmen des deutschen BDF-Programms zu entwickeln. Die Ergebnisse zeigten, dass die genetischen Bestimmungsmethoden hierfür grundsätzlich geeignet sind. Vor einer Einführung in die behördliche Praxis müssen noch einige Voraussetzungen erfüllt werden. Die DNA-Referenzdatenbanken müssen umfassend, gut kuratiert und qualitätskontrolliert sein. DNA-basierte Methoden müssen standardisiert werden. Es müssen belastbare Indizes für die Bodengesundheit, basierend auf Daten zu Bodenorganismen entwickelt werden. Es wird empfohlen, dass die Erhebungen bezüglich der Bodenfauna in allen Bundesländern im gleichen Umfang und mit gleichen Methoden erfolgen. Bodenorganismen sollten zunächst mit klassisch morphologischen Methoden regelmäßig erfasst werden, mindestens Regenwürmer, Enchytraeiden und Collembolen. Die Aufnahme weiterer Gruppen sollte geprüft werden. Die Einführung genetischer Methoden sollte, beginnend mit den Regenwürmern, schrittweise erfolgen. Die erhobenen Daten sollten zentral zusammengeführt und der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt werden. Langfristig sollte Umwelt-DNA-Metabarcoding standardmäßig zur Untersuchung und Bewertung der biologischen Vielfalt des Bodens eingesetzt werden. Quelle: Forschungsbericht
Mit der vorliegenden Handlungsempfehlung werden die Herausforderungen und Optionen des standardisierten Einsatzes von DNA-Metabarcoding im behördlichen Natur- und Umweltschutz analysiert und bewertet. Basierend darauf werden konkrete Lösungsoptionen für die Standardisierung und Qualitätssicherung sowie die dafür erforderlichen Schritte dargestellt. Die Handlungsempfehlung fasst die Ergebnisse der Veranstaltung „DNA-basierte Biodiversitätsanalysen im Natur- und Umweltschutz: Welche Optionen haben wir für eine Standardisierung?“ zusammen, die vom Bundesamt für Naturschutz (BfN) gemeinsam mit dem Fachbereich Biodiversität der VDI-Gesellschaft Technologies of Life Sciences (VDI-TLS) vom 1.-3. Juni 2022 im Kloster Schöntal durchgeführt wurde.
Community structure is of major interest when aquatic fungi are studied, particularly in leaf decomposition experiments. Although such studies are often conducted as laboratory experiments with microbial communities taken from the field, it remains unclear to what extent natural fungal communities can be sustained under experimental conditions. Here, we used DNA metabarcoding to investigate the development of fungal communities on alder leaves both under laboratory and field conditions. Five leaf conditioning treatments were compared by colonizing leaves in a stream, exposing stream colonized leaves to a defined medium or filtered stream water and using stream colonized leaves to inoculate sterile leaves in the defined medium or stream water. Fewer species were found on leaves that were inoculated under laboratory conditions, whereas differences in fungal community composition were comparably low in the other treatments, irrespective of the chosen medium. Possible shifts in fungal communities should therefore be considered in laboratory experiments. © 2021 The Authors
Themen dieser Ausgabe: Christoph Grüneberg, Franz Löffler, Thomas Fartmann Nachdem der Insektenrückgang mit der Krefelder Studie 2017 in das öffentliche und politische Bewusstsein gerückt ist, hat das LANUV verschiedene Projekte zur landesweiten Erfassung der Insekten initiiert. Eines davon war das Pilotprojekt zum Insektenmonitoring, bei dem in Kooperation mit der Universität Osnabrück 2019 bis 2021 unter anderem die aktuelle Situation der Tagfalter dokumentiert werden sollte. Dieser Beitrag berichtet über die Ergebnisse des Projektes, die im Mai dieses Jahres in der renommierten Fachzeitschrift Biological Conservation (Löffler et al. 2023) veröffentlicht wurden. Artikel lesen Thomas Hörren, Sven Bodingbauer, Sarah Bourlat, Christoph Grüneberg, Matthias Kaiser, Ernst-Friedrich Kiel, Livia Schäffler, Christoph Scherber, Heinz Schwan, Andre Seitz, Werner Stenmans, Hubert Sumser, Vera Zizka, Martin Sorg Schon im Jahr 2014 hat das LANUV Untersuchungen des Entomologischen Vereins Krefeld gefördert, um die Biomasse flugaktiver Insekten in verschiedenen Schutzgebieten zu erheben. Diese Daten flossen auch in die Publikation zu Rückgängen der Insektenbiomassen ein (Hallmann et al. 2017). In der Folge hat das LANUV ein groß angelegtes Projekt unterstützt, bei dem der Fokus auf Erfassungen in der Gesamtlandschaft lag – neben der Fortführung der Erhebungen in Schutzgebieten. Diese Untersuchungen an den zusammen 101 Standorten wurden 2022 abgeschlossen. Teile der Proben konnten in einem weiteren, vom Umweltministerium NRW unterstützten Projekt mittels DNA-Metabarcoding auf die Artenzusammensetzung hin analysiert werden. Artikel lesen Peter Herkenrath, Manuel Graf, Michael Jöbges, Jasmin Mantilla-Contreras Das Braunkehlchen ist eine Wiesenvogelart, die ganz besonders im Mittelpunkt vieler Naturschutzmaßnahmen im Offenland steht. Nach 1987 wurde sie für 2023 zum zweiten Mal vom Naturschutzbund Deutschland und dem Landesbund für Vogelschutz in Bayern zum Vogel des Jahres gewählt. Das nahm die Biologische Station Siegen-Wittgenstein zum Anlass, in Zusammenarbeit mit der Vogelschutzwarte im LANUV, dem NABU-Landesverband Nordrhein-Westfalen und der Nordrhein-Westfälischen Ornithologengesellschaft eine zweitägige Fachtagung zur Bestandssituation und zum Habitatmanagement des Braunkehlchens in den westlichen Mittelgebirgen durchzuführen. Artikel lesen Andreas Hussner In Nordrhein-Westfalen sind in den vergangenen Jahren zunehmende Bestände neophytischer Wasserpflanzen nachgewiesen worden. Einige dieser Arten breiten sich stark aus, bilden in den Gewässern zum Teil große Massenbestände und werden invasiv. Die Massenbestände beeinträchtigen auf vielfältige Weise die betroffenen Ökosysteme und deren menschliche Nutzung. Bei der Auswahl, Planung und Durchführung von Managementmaßnahmen für diese invasiven Pflanzen sollten habitat- und artspezifische Charakteristika beachtet werden, um den bestmöglichen Erfolg zu erzielen. Artikel lesen Eva Pier Im Rahmen der NUA-Veranstaltungsreihe „Gewässer im Klimawandel“ fand am 1. März 2023 eine Fachtagung in der NUA zu den Schwerpunkten „Wasserdargebot und Management in Zeiten des Klimawandels“ und „Folgen des Klimawandels auf die Gewässerökologie“ statt. Ziel der Veranstaltung war es, über aktuelle Entwicklungen und Ansätze zur Anpassung an die Folgen des Klimawandels auf Fließ- und Stehgewässer zu informieren. Artikel lesen zurück
Eckpunktepapier zur Weiterentwicklung des bundesweiten Bodenbiodiversitätsmonitorings durch das Fachgremium „Monitoring der Bodenbiodiversität und -funktionen“ Leipzig, 26.09.2022 Einführung Das Eckpunktepapier wurde dem Grundsatzfachgremium zum 03.06.2022 erstmalig vorgelegt und in dessen 3.Sitzung am 21.06.2022 diskutiert sowie im Nachgang mit einer Frist von 3,5 Wo- chen kommentiert. Am 26.09.2022 erfolgte die Wiedervorlage zur Kenntnisnahme beim Grund- satzfachgremium im Umlaufverfahren. Die Fachgremienmitglieder sind Dr. Anneke Beylich, Prof. Dr. Dr. François Buscot, Prof. Dr. Nico Eisenhauer, Dr. Bernd Hommel, Dr. Heinrich Höper, Dr. Frank Glante, Dr. Erik Grüneberg, Dr. Moritz Nabel, Dr. Heike Puhlmann, Prof. Dr. Martina Roß-Nickoll, Dr. Jörg Römbke, Dr. David Russell, Prof. Dr. Stefan Scheu, Prof. Dr. Christoph Tebbe, Dr. Andreas Toschki, Dr. Lina Weiß, Roswitha Walter, Dr. Christina Weißbecker Das Nationale Monitoringzentrum zur Biodiversität (NMZB), das am 26.03.2021 eröffnet wurde, arbeitet an der Weiterentwicklung des bundesweiten Biodiversitätsmonitorings und wird hierfür zum Ende der Aufbauphase im Sommer 2023 ein Gesamtkonzept anfertigen. Hierbei wurde die Bodenbiodiversität als ein Schwerpunktthema identifiziert und für die unterstützende Bearbei- tung die Einrichtung des Fachgremiums „Monitoring der Bodenbiodiversität und -funktionen“ beschlossen, das am 29.09.2021 zur konstituierenden Sitzung zusammen trat. Das Fachgremium ist ein zeitlich befristetes Gremium und wird mindestens bis zur Fertigstellung des Gesamtkon- zepts bestehen, möglicherweise auch darüber hinaus bspw. zur weiteren Begleitung von initiier- ten Projekten. Das Fachgremium wird grundlegende fachliche Inhalte und Empfehlungen für eine kurz- bis mittelfristige Umsetzung von bundesweiten Modulen im Bodenmonitoring unter beson- derer Berücksichtigung vorhandener Monitoringprogamme und Synergiepotenziale geben und die Grundlagen zur weiteren umfassenden Konzeptionierung bereitstellen. Dies wird in ei-nem Abschlussbericht, dem Basiskonzept dokumentiert. Dieses Eckpunktepapier legt die aktuellen Hintergründe zur 1) Bedeutung der Bodenbiodiversität, Gefährdung und Handlungserforder- nisse, den 2) Status Quo der Erfassung der Bodenbiodiversität, und 3) die Aufgaben und Ziele des Fachgremiums „Monitoring der Bodenbiodiversität und -funktionen“ dar. 1 1 Bedeutung der Bodenbiodiversität, Gefährdung und Handlungserfordernisse Böden sichern die menschliche Ernährungsgrundlage, regulieren über ihre Kohlenstoffspeiche- rung das Klima, reinigen Wasser, ermöglichen Stoffkreisläufe und sind Lebensraum für eine Viel- zahl von Organismen. Zur Bodenentwicklung tragen sowohl Verwitterung als auch Bodenorganis- men bei. Die Verwitterung der verschiedenen Ausgangsgesteine führt zu deren Zerkleinerung und die Bodenorganismen leisten über Prozesse wie Verklebung und Humusbildung die Bildung eines stabilen funktionalen und nährstoffhaltigen Gefüges. Die Bildung von wenigen Zentimetern frucht- baren Bodens benötigt mehrere Jahrhunderte [1]. Ein Verlust der Bodenbiodiversität bedeutet gleichsam eine Reduzierung oder gar den Verlust der Bodenbildung. Ebenso wird die Funktionali- tät der Böden größtenteils über die Aktivität der Bodenorganismen realisiert. Eine vielfältige Bo- dengemeinschaft bringt eine Vielzahl von Ökosystemleistungen hervor, darunter z. B. die Auf- rechterhaltung der Bodenfruchtbarkeit, die natürliche Schädlingsregulation, die Pufferfunktion gegenüber Klimaeinwirkung und Schadstoffeinträgen und die CO2-Fixierung in Böden. Durch in- tensive Nutzung, zunehmende Flächenversiegelung, Nutzungskonversionen, Schadstoffeinträge sowie durch den Klimawandel bedingte Veränderungen sind Böden heute im Wandel und hinsicht- lich ihrer strukturellen und chemisch-physikalischen Qualität sowie Funktionen stark gefährdet. Infolge dessen gehen in gestörten Böden zunehmend Lebensräume für Bodenorganismen verlo- ren. Somit stellt die Bodenbiodiversität ein Querschnittsthema im Bereich des Umwelt- und Na- turschutzes, der Land- und Forstwirtschaft, aber auch im Bereich der Siedlungs- und Verkehrsent- wicklung dar. Der Verlust der Biodiversität im Boden ist auf internationaler [2], europäischer [3] und nationaler Ebene [4] dokumentiert. Die Bodenbiodiversität steht aufgrund ihrer Bedeutung mit den interna- tionalen Zielen für nachhaltige Entwicklung (SDGs) in enger Verbindung (kein Hunger (SDG 2), Luft- qualität (SDG 3,13), Wasserqualität (SDG 6,14), Erneuerbare Energie (SDG 7), Maßnahmen zum Klimaschutz (SDG 13), Leben an Land (SDG 15) ([2]). Die Vielfalt und die Entwicklung der Boden- gemeinschaften sind bisher nur unzureichend durch nationale Gesetze geschützt [4]. Bisher etab- lierte Naturschutzmaßnahmen zielen auf den Erhalt der oberirdischen Artenvielfalt ab [5]. Auf eu- ropäischer Ebene wurde Ende 2021 die Europäische Bodenstrategie 2030 veröffentlicht, die unter anderem den Schutz und die Förderung der Bodenbiodiversität beinhaltet [6] und dazu für 2023 ein Bodengesundheitsgesetz ankündigt [7]. Im Koalitionsvertrag 2021-2025 ist der Aufbau eines nationalen Bodenmonitoringzentrums vorgesehen sowie die Abänderung des Bundesboden- schutzgesetzes zur besseren Abbildung der Bedeutung der Bodenbiodiversität. Ein bundesweites, standardisiertes Monitoring von Bodenorganismen und Bodenfunktionen soll den Zustand und Veränderungen der Bodenbiodiversität und deren Dynamik dokumentieren. Die Daten sollen die Grundlage dafür liefern, Ursachen der Veränderungen zu erforschen, Maßnah- men zur Erhaltung biodiversitätsbedingter Bodenfunktionen und -leistungen abzuleiten und deren Erfolg zu überprüfen. Hierzu sollen für die jeweiligen Ökosystemfunktionen relevante Indikator- gruppen erarbeitet werden. Beim Aufbau eines bundesweiten Bodenbiodiversitätsmonitorings könnten mögliche Synergien mit bestehenden Monitoringprogrammen genutzt werden. Ebenso ist es möglich, klassische Me- thoden-Ansätze mit neuen bzw. noch zu entwickelnden Methoden zu kombinieren. Potenzielle Schnittpunkte existieren z. B. mit dem derzeit im Aufbau befindlichen bundesweiten Insektenmo- nitoring hinsichtlich bodenlebender Arthropoden. Bereits existierende, aber bundesweit noch zu etablierende Methoden (z. B. DNA-Metabarcoding) stellen vielversprechende Ansätze dar, deren 2 Nutzen für die Bewertung von ökologischen und naturschutzfachlichen Qualitäten allerdings erst noch zu validieren ist. 2 Status Quo der Erfassung der Bodenbiodiversität 2.1 Fortlaufende Erfassungsprogramme von Bundes- und Landesbehörden Bundesweit sind folgende fortlaufende Erfassungsprogramme von Bundes- und Landesbehörden mit dem Thema Bodenzustand befasst: Die Bodendauerbeobachtung (Bundesländer, UBA) mit ca. 800 Stichprobenflächen fokussiert auf eine Vielzahl chemischer und physikalischer Parameter. Einige Bundesländer erheben zusätz- lich bodenbiologische Parameter, wie zum Beispiel Regenwürmer, Kleinringelwürmer oder die mikrobielle Biomasse. Es werden nur wenige taxonomische Gruppen untersucht und diese nicht bundesweit. Diese Erfassungen variieren stark hinsichtlich ihrer räumlichen und zeitlichen Auflö- sung sowie der methodischen Durchführung. Eine länderübergreifende Vereinheitlichung der Methoden und zu erfassenden Parameter, auch hinsichtlich der Bodenbiologie, wäre wün- schenswert, da sich hierdurch die Möglichkeit zur Integration bereits vorhandener Probeflächen in die Kulisse eines Monitorings zur Bodenbiodiversität bietet [8]. Aufbauend auf diesen Flächen der Bodendauerbeobachtung wird vom Umweltbundesamt der- zeit die Etablierung eines Klimafolgen-Bodenmonitoring-Verbunds mit den vier Schwerpunktthe- men organische Substanz, Bodenbiologie, Bodenwasserhaushalt und Erosion angestrebt [9, 10]. Hierfür wurden aus den Bundesländern und zahlreichen Institutionen 9.000 potentielle Stand- orte gemeldet. Dazu gehören auch die weiter unten angeführten Programme (z. B. BZE). Aus dem Bericht zum Forschungs- und Entwicklungsprojekt geht hervor, dass für die Bodenbiologie in Deutschland derzeit noch keine bundesweiten Aussagen anhand vorliegender Daten möglich sind. Die Vereinheitlichung der Methoden und Durchführung von Forschungsvorhaben zur Ver- gleichsanalyse verschiedener Methoden ist vorgesehen. Die Bodenzustandserhebungen Wald (BMEL, Thünen Institut; ca. 1.900 Probenflächen) und Landwirtschaft (BMEL, Thünen Institut; ca. 3.100 Probenflächen) umfassen regelmäßige Erhe- bungen von Bodenzustandsgrößen/-indikatoren. Bisher werden keine Bodenorganismen erfasst. Aktuell laufen jedoch Initiativen, die die Lücke zum Monitoring der Biodiversität schließen sollen (s. u. „Übersicht in Entwicklung befindlicher Erfassungsprogramme zur Bodenbiodiversität“). Die Umweltprobenbank (BMU, UBA) ist ein Archiv, in dem u. a. Bodenproben von 11 verschiede- nen Standorten eingelagert werden [11]. Diese können für spätere Auswertungen, z. B. Analysen der darin enthaltenen Organismen, genutzt werden. Des Weiteren untersuchen wissenschaftliche Forschungsplattformen den Zustand der Bodenor- ganismen. So sind zum Beispiel in Deutschland 205 sogenannte Landwirtschaftliche Dauerfeld- versuche (DFV) etabliert, die spezifisch zur Beantwortung verschiedener Fragestellungen betrie- ben werden [8]. Neben physikalisch-chemischen Parametern werden auch biologische Daten zur mikrobiellen Biomasse und Diversität, Enzymaktivität, pflanzenpathogenen Fadenwürmern und Regenwürmern aufgenommen. Da es sich bei den DVF um experimentelle Feldversuche handelt, bilden mögliche Veränderungen in der Bodenbiodiversität nicht das Geschehen in der Gesamt- landschaft ab. Seit 2006 werden auch innerhalb der Biodiversitätsexploratorien Daten zu Bo- denorganismen und deren Funktionen erhoben. Diese umfassen ein Monitoring der Bakterien, 3
Das Projekt "Joint Danube Survey" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zoologisches Forschungsmuseum Alexander König - Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere durchgeführt. The Joint Danube Survey (JDS(link is external)) is one of the most comprehensive investigative surface-water monitoring efforts in the world. Orchestrated by the ICPDR (link is external)(International Commission for the Protection of the Danube River), the key purpose of JDS is to gather vital data on carefully selected elements of water quality across the entire length of the Danube River and its major tributaries. The project harmonizes water monitoring practices across the Danube countries, following the EU Water Framework Directive (WFD) to achieve good water quality. Three JDS events have been previously conducted - in 2001, 2007, and 2013. The fourth survey, JDS4, took place throughout 2019 at 51 sampling sites in 13 countries across the Danube River Basin. The outcome of JDS4 will fill the information gaps necessary to enable the planned 2021 update of the Danube River Basin Management Plan. For the first time, JDS4 included DNA metabarcoding methods, carried out through the University of Essen(link is external). The resulting eDNA samples are centrally archived for JDS at the ZFMK Biobank.
Das Projekt "End biodiversity loss through improved tracking of threatened invertebrates" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zoologisches Forschungsmuseum Alexander König - Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere durchgeführt. In today's biodiversity crisis, there is an urgent need to monitor terrestrial and aquatic species in their natural habitats, especially those that may be endangered, invasive or elusive. Traditional species observation methods, based on acoustic or observational surveys are inefficient, costly and time consuming. On the other hand, DNA is continuously deposited in the environment from natural processes and this environmental DNA (eDNA) allows us to detect species and reconstruct their communities with a high level of sensitivity. These data can be used to obtain occurrence records and to collect more population information in field. Crucially, these data are necessary to inform management agencies about the current state of our biodiversity, and are especially urgent for species that are currently data deficient. The aims of this study are to firstly identify occurrence records from diverse sources (databases, literature) and generate a database of distributional data for species of crustacean and mollusks that are data deficient in Sweden. Secondly, we aim to detect threatened species in Swedish marine, freshwater and terrestrial habitats using novel genomic methods (DNA metabarcoding, ddPCR). Finally, based on the new data, we will run species distribution and population models, to improve information on geographic range and population status for threatened invertebrates. The results will be integrated into current monitoring programmes (e.g. red-listing) and action plans.
Das Projekt "Untersuchungen zur trophischen Bedeutung und Metapopulationsstruktur von Arten des gelatinösen Zooplanktons im Südpolarmeer über DNA-Metabarcoding" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Gelatinöses Zooplankton (GZP), darunter pelagische Ctenophoren, Nesseltiere und Salpen, gelten als Gewinner des Klimawandels. In mehreren marinen Ökosystemen weltweit hat ihre Zahl in den letzten Jahrzehnten erheblich zugenommen. Diese so genannte "Gelierung" gilt auch für die sich erwärmende Region des Südpolarmeers mit ihrer bekannten Verschiebung von einem krillbasierten zu einem salpenbasierten Ökosystem. Abgesehen von den Salpen werden andere gelatinöse Zooplankter der Antarktis kaum untersucht, da diese schwer erfassbaren Vertreter des pelagischen Lebensraums aufgrund methodischer Beschränkungen mit den traditionellen Netzbeprobungen nicht bzw. kaum nachweisbar sind. Entsprechend wird die Vielfalt des GZPs bislang nicht erhoben, ihre Biodiversität und Abundanz unterschätzt. Wenn man bedenkt, dass das GZP einen großen Teil der pelagischen Biomasse ausmacht und noch zentraler im Kontext der Ozeanerwärmung wird, könnte ihre ökosystemare Bedeutung als Nahrungsressource für höhere tropische Ebene zunehmen. Bis vor kurzem galt GZP allerdings als "trophische Sackgasse". Diese klassische Sichtweise ist darin begründet, dass durch die schnelle Verdauung des wässrigen, weichen Gewebes von GZP, diese - ebenso wie in den Netzfängen - nicht mehr in den Verdauungsorganen von Beutetieren nachweisbar sind. Erste neuere Studien haben jedoch gezeigt, dass viele Taxa routinemäßig GZP im gesamten Weltozean konsumieren. Mit diesem DFG-Antrag wollen wir diesen Paradigmenwechsel für pelagische und demersale Ökosysteme des Südpolarmeers validieren. Zu diesem Zweck werden wir die räumlich-zeitliche Variation in der Nahrungszusammensetzung und das Auftreten von GZP-Räubern für Amphipoden- und Fischarten mit Hilfe eines DNA-Metabarcoding-Ansatzes untersuchen.Anschliessend wollen wir auf der Grundlage der Millionen von DNA-Messwerten, die mit dieser Methode und bioinformatischer Entrauschung gewonnen wurden, eine metaphylogeographische Studie durchführen. Damit wollen wir die genetische Struktur und die Populationskonnektivität der sonst schwer zu beprobenden gallertartigen Zooplanktonarten untersuchen.
Das Projekt "Teilprojekt: Metabarcoding alter eukaryotischer DNA aus Chew Bahir, Ethiopia: Rekonstruktion der Folgen drastischer Umweltänderungen für die Biodiversität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Potsdam, Institut für Biochemie und Biologie durchgeführt. Das Chew Bahir Drilling Projekt (CBDP) erbrachte tropische Sedimente aus den letzten 650000 Jahren. DNA-Metabarcoding an diesen Proben erschließt ein einzigartiges paläolimnologisches Archiv bezüglich Zeitspanne und zeitlicher Auflösung. In einer Pilotstudie konnten wir mittels Hybridization-Capture-basiertem Metabarcoding eukaryotische DNA aus den ca. 280 m langen Chew Bahir-Kernen in Sedimenten bis 70m Tiefe (ca. 150000 Jahren) analysieren. Dabei werden Sedimentproben einer Taxon- und Gen-spezifischen DNA-Anreicherung mit spezifischen Sonden ('baits') unterzogen und mittels Next-Generation-Sequencing analysiert. Wir wollen das Potenzial des DNA-Metabarcodings in den langen CBDP-Kernen weiter untersuchen. Unsere grundlegenden wissenschaftlichen Fragen sind: (1) Wie reagiert das Ökosystem auf kurze, aber signifikante Störungen, z.B. Dürren oder erhöhte Feuchtigkeit? Wir testen die Hypothese, dass einzelne Störungen das Ökosystem dauerhaft verändern, indem wichtige Komponenten des Ökosystems ausgetauscht werden. Da wir die Gesamtheit der Eukaryoten erfassen, können wir die Effekte für die Biodiversität quantifizieren und Folgen für Ökosystemfunktionen ableiten. (2) Was sind die Folgen globaler und lokaler Klimaveränderung, z.B. an Kipppunkten (tipping points)? Hier untersuchen wir, ob und wie ein Ökosystem infolge einer Störung von einem stabilen Zustand in einen anderen übergeht. Ein spezieller Fokus ist, ob ökologische Nischen nach einer Störung von den gleichen Taxa wiederbesiedelt werden oder ob sie durch andere Taxa ersetzt werden, wodurch sich Eigenschaften des Ökosystems verändern können. (3) Welche Langzeit-Trends finden sich in den Lebensgemeinschaften in Chew Bahir und anderen afrikanischen Sedimentkernen? Wir werden zeitliche Trends unserer Ziel-Eukaryotentaxa ermitteln, sowohl bezüglich der Artzugehörigkeit als auch bezüglich kryptischer genetischer Variation und (halbquantitativ) relativer Abundanz. Dies umfasst als Proxies etablierte Planktonorganismen (Ostracoda, Cladocera, Rotatoria, Diatomeen), aber auch wichtige terrestrische Arten (Insekten, Nagetiere, Huftiere, höhere Pflanzen). (4) Wie lange zurück in der Zeit können DNA-Reste im Chew Bahir und anderen HSPDP-Kernen extrahiert und analysiert werden? Hier werden wir Möglichkeiten DNA-basierter Detektion von Organismen in tieferen Schichten der Kerne (unter 70m) evaluieren. Weiterhin werden wir unsere Analyseprotokolle optimieren, um die DNA-Ausbeute unserer Zieltaxa zu maximieren und methodische Verzerrungen zu minimieren. Darüberhinaus werden wir Möglichkeiten und Grenzen halbquantitativer Abundanzschätzungen mittels NGS und qPCR zwischen Kernschichten und Taxa evaluieren. Wir analysieren gezielt Sedimente vor, während und nach drastischen Umweltveränderungen (vor allem Transitionen zwischen Dürren und Feuchtperioden), die in lithologischen Untersuchungen unserer Kooperationspartner identifiziert werden.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 12 |
| Land | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 7 |
| Text | 3 |
| unbekannt | 3 |
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| Boden | 9 |
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