Fische hinterlassen Fragmente von Erbgut im Wasser. Diese Umwelt-DNA (eDNA) wurde an fast 90 Stellen in Schweizer Flüssen aufgespürt und ist eine verlässliche Methode zur Erhebung der Biodiversität.
Wo Fische leben, hinterlassen sie auch DNA-Fragmente, zum Beispiel über Hautschuppen oder Exkremente. Diese Indizien können gesammelt und analysiert werden und geben Aufschluss darüber, welche Arten am untersuchten Standort vorkommen. Das Vorgehen ist präziser, einfacher und weniger schädlich für die Wassertiere als die Elektrofischerei, die sonst dafür eingesetzt wird. Zu diesem Ergebnis kommt eine groß angelegte Studie, die vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) und vom Bundesamt für Umwelt (BAFU) unterstützt wurde und deren Ergebnisse nun im Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences erschienen sind.
Nicht mehr mit Strom betäuben
Florian Altermatt, Professor für aquatische Ökologie an der Universität Zürich und Leiter eines Labors an der Eawag, hat die Studie geleitet. Er erklärt: «Bisher wurden diese Bestandeskontrollen in Flüssen meist nur alle fünf Jahre gemacht. Eine aussagekräftige Überwachung der biologischen Vielfalt ist so nicht möglich.» Außerdem wurden die Tiere nur aufgrund ihres Aussehens bestimmt, nachdem sie in der Regel durch Elektrofischen gefangen wurden. Bei dieser Methode, die in der Schweiz zu wissenschaftlichen Zwecken zugelassen ist, werden die Fische mit Strom betäubt und dann eingesammelt.
Forscherinnen und Forscher suchen nun nach neuen Methoden zur Bestimmung der Biodiversität in Gewässern, die einfacher und ethisch unbedenklich sind. Altermatt und sein Team konzentrieren sich dabei auf die sogenannte Umwelt-DNA. Damit werden DNA-Fragmente bezeichnet, die Organismen in ihrem Lebensraum hinterlassen. Mit molekularbiologischen Mitteln kann das Material analysiert und einzelnen Arten zugeordnet werden. «Anhand der Fragmente können wir zeigen, dass eine bestimmte Art an einem Standort oder in der Umgebung vorkommt, zum Beispiel flussaufwärts. Es funktioniert ähnlich wie mit der DNA, die man am Tatort eines Verbrechens sammelt», ergänzt der Forscher.
Fast 90 Standorte auf DNA untersucht
Die Technik wird seit rund zehn Jahren in Flüssen eingesetzt und ermöglicht einen guten Überblick. Florian Altermatt und sein Team haben so schweizweit 89 Fließgewässer untersucht.
Die Forscherinnen und Forscher entnahmen jedem Gewässer zwei Liter Wasser und sammelten daraus die Umwelt-DNA. Durch den Abgleich der Erbgut-Sequenzen mit einer umfassenden Datenbank von Fisch-DNA ließen sich die Arten identifizieren. Anschließend verglichen die Forschenden die identifizierten Arten mit den Aufzeichnungen der letzten 30 Jahre zum jeweiligen Standort: So konnten sie die Genauigkeit der Methode beurteilen. Außerdem überprüften sie ihre Daten an zwei Dritteln der Entnahmeorte anhand von Ergebnissen des Elektrofischens.
Die Resultate deckten sich einerseits mit den historischen Daten und wiesen andererseits eine größere Artenvielfalt aus, als punktuelles Elektrofischen vermuten ließ. «Anhand der Umwelt-DNA konnten wir auch Fische identifizieren, die weiter stromaufwärts leben, sowie Arten, die mit der Elektrofischmethode schwer zu fangen sind», erklärt Altermatt.
Studie: J. Brantschen and F. Altermatt: Contrasting strengths of eDNA and electrofishing compared to historic records for assessing fish community diversity and composition. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences (2023).
