Eine bessere Überwachung der Seegraslebensräume könnte die biologische Vielfalt fördern
Seegras ist eine unter Wasser wachsende Blütenpflanze, die die Grundlage der marinen Ökosysteme an den Küsten bildet. Diese Pflanzen binden und speichern mehr Kohlenstoff als Wälder an Land, während sie gleichzeitig den Fischfang unterstützen, die Wasserqualität verbessern und zum Erosionsschutz an Küstengebieten beitragen. Posidonia oceanica(öffnet in neuem Fenster) ist eine ausschließlich im Mittelmeer vorkommende Art und für die regionale Wirtschaft von zentraler Bedeutung, da sie die Grundlage für Tourismus und Fischfang bildet. „Leider hat die anhaltende anthropogene Belastung – einschließlich Stadtentwicklung, Tourismus, Überfischung sowie Nährstoffeinträge und vermehrte Stürme – zu einem Rückgang der Seegraslebensräume im Mittelmeer geführt. Ohne Posidonia oceanica wird dieses gesamte Ökosystem zusammenbrechen“, sagt Nicole Foster, Koordinatorin des POSIDONIArXiv-Projekts, das einen neuartigen Ansatz zur Überwachung der biologischen Vielfalt in Seegrasökosystemen entwickelt hat.
Erkenntnisse aus drei Überwachungsansätzen ziehen
Um die heutige biologische Vielfalt in Posidonia-oceanica-Wiesen zu bewerten und zu beobachten, wie gut alte Sedimente die biologische Vielfalt des Meers im Laufe der Zeit widerspiegeln, wurden im Rahmen des Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen(öffnet in neuem Fenster) unterstützten POSIDONIArXiv-Projekts drei Methoden angewandt und miteinander verglichen. Neben visuellen Untersuchungen unter Wasser und der Sedimentinfauna (unter dem Mikroskop) führte POSIDONIArXiv in Zusammenarbeit mit einem Forschungsteam der Universität Kopenhagen(öffnet in neuem Fenster) zudem eine Analyse von Umwelt-DNS (eDNA) durch – DNS, die von Meeresorganismen ins Meer abgegeben wird. Die eDNA wurde aus Oberflächensedimenten und Sedimentkernen in einem Meter Tiefe unter dem Meeresboden (Zeitkapseln der sich entwickelnden biologischen Vielfalt) vor Ibiza und Formentera, Balearische Inseln, Spanien gewonnen – als Indikator für unterschiedlich hohe oder geringe Grade anthropogene Auswirkungen. Die Erfolgsquote der Sediment-eDNA beim Nachweis von Taxa lag näher an der der Infauna-Untersuchung als an der der visuellen Untersuchung. Zwar wurden mit eDNA insgesamt deutlich mehr Taxa nachgewiesen als mit jeder der beiden anderen Methoden, doch laut Foster könnte dies eine verzerrte Darstellung der marinen Taxa darstellen, da Sedimentlebewesen bevorzugt erfasst werden. „Dies können dennoch wertvolle Informationen über den Ökosystemzustand sein und eine Alternative bieten, wenn Sicht- oder Zugangseinschränkungen andere Meeresuntersuchungen erschweren“, bemerkt Foster vom spanischen nationalen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster), welcher das Projekt veranstaltet.
Die Zusammensetzung vergangener und gegenwärtiger Seegrasökosysteme
Eine Kohlenstoffdatierung offenbarte, dass die Sedimentkerne bis zu 1 000 Jahre alt sind. Biogeochemische Analysen charakterisierten daraufhin die Zusammensetzung der marinen Lebensgemeinschaften in den Proben, wobei die Sedimentproben zudem auf organischen und anorganischen Kohlenstoff, Korngröße und Kohlenstoffisotope untersucht wurden. Spezialisierte Labore extrahierten DNS aus diesen Sedimenten, um mittels Polymerase-Kettenreaktion, PCR(öffnet in neuem Fenster) genetische Regionen zu amplifizieren, sodass Organismen durch den Abgleich dieser genetischen Marker mit denen in einer Datenbank identifiziert werden konnten. „Wir haben Genregionen aus dem gesamten Stammbaum des Lebens ausgewählt, um die Bandbreite der Meeresorganismen zu erfassen, die in Posidonia-oceanica-Ökosystemen leben“, fügt Foster hinzu. „Obwohl der Nachweis von Meeresorganismen wichtig ist, bietet das Wissen darüber, wie sie ein funktionierendes und stabiles Ökosystem bilden, tiefere Einblicke in den Zustand eines Seegraslebensraums.“ In Zusammenarbeit mit Sachverständigen der Universität Zürich(öffnet in neuem Fenster) kombinierte Foster daher trophische Informationen über die nachgewiesenen Organismen mit eDNA, um zu beurteilen, wie diese ein Netzwerk bilden. Dabei untersuchte sie auch die Verschachtelung der Arten sowie deren Turnover im Laufe der Zeit – diese Arbeite ist noch im Gange.
eDNA als wichtiges Instrument zur Überwachung der biologischen Vielfalt in Seegraslebensräumen
Eine bessere Überwachung der biologischen Vielfalt in ihren Lebensräumen kommt dem Schutz und der Bewirtschaftung von Seegraswiesen wie auch der lokalen Umwelt und Wirtschaft zugute. Außerdem können durch die Nutzung von eDNA zur Rekonstruktion vergangener Ökosysteme Erkenntnisse gewonnen werden, die sonst unerreichbar wären, einschließlich eines Einblicks in ihren natürlichen Zustand. „Neben dem besseren Schutz der Posidonia-oceanica-Lebensräume wird die Untersuchung anthropogener Veränderungen die Prioritätensetzung für den Artenschutz definieren“, bemerkt Foster. Das Team widmet sich weiterhin der Analyse von eDNA-Daten aus den Sedimentkernen, um ein umfassenderes Bild der historischen Veränderungen im Laufe der Zeit in diesen empfindlichen Lebensräumen zu skizzieren, das den staatlichen Stellen der Balearischen Inseln präsentiert werden soll. Das Zwischenfazit von Foster lautet: „Unser neuer Ansatz zur eDNA-Analyse von Oberflächensedimenten kann bereits für Überwachungspläne im Naturschutz eingesetzt werden.“
