eDNA Analyse von Vertebraten Metacommunities in Flussauen

In der traditionellen Ökologie wird die Zusammensetzung und Artenvielfalt von Lebensgemeinschaften vor allem anhand bestimmender Umweltfaktoren, wie beispielsweise Licht, Wasserverfügbarkeit oder Konkurrenz, erklärt. Die Ökologie der Metagemeinschaften ergänzt den Austausch zwischen unterschiedlichen lokalen Gemeinschaften als weiteren wichtigen Faktor, der die Artenvielfalt und Zusammensetzung beeinflusst. In diesem Projekt fügen wir noch eine weitere bedeutende Komponente hinzu: die Zeit. Wir gehen der Frage nach, wie sich das Zusammenspiel von Änderungen in den Umweltbedingungen und dem Austausch zwischen lokalen Gemeinschaften auf die Zusammensetzung und Artenvielfalt regional im zeitlichen Verlauf auswirkt. Dazu untersuchen wir Flussauen mit ihrer starken Dynamik als Modellsysteme. Je nach Wasserstand, Trockenperioden bis Hochwasser, ändern sich sowohl die Umweltfaktoren in den Gewässern sowie der Austausch zwischen den Lebensgemeinschaften der Gewässer im zeitlichen Verlauf. Durch diese Dynamik gehören Auen auch zu den vielfältigsten und artenreichsten Lebensräumen weltweit und eignen sich daher besonders für die Erforschung komplexer Zusammenhänge. Eine wichtige Innovation im Projekt ist die Nutzung von Umwelt-DNA, um die Lebensgemeinschaften zu untersuchen. DNA, Träger der Erbinformation, wird von Organismen an die Umwelt abgegeben und kann in der Folge für einen Nachweis von Arten in einer Lebensgemeinschaft genutzt werden. Diese Methode ist besonders effizient, da es möglich ist, mit gezielten Wasserproben die gesamte Lebensgemeinschaft, in diesem Fall Wirbeltiere, zu erfassen. Das Projekt wird an der Donau in Ungarn und Österreich umgesetzt und untersucht die Variabilität der Verteilung und Vernetzung von Fisch- und Amphibienpopulationen in Ausystemen. Bei Abschluss des Projektes werden wir ein besseres Verständnis der räumlichen und zeitlichen Organisation von Lebensgemeinschaften in dynamischen Flusslandschaften haben. Da die untersuchten Lebensgemeinschaften eine hohe Anzahl gefährdeter Arten umfassen, stellen die Ergebnisse auch eine wichtige Grundlage für den Schutz und Erhalt der Artenvielfalt dar und unterstützen direkt das Management der Schutzgebiete entlang der Donau.

Im vierjährigen Forschungsprojekt "eDNA-Analyse von Vertebraten-Metacommunities in Flussauen" untersuchte ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des HUN-REN Balaton Limnological Research Institute und der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) die Dynamik von Fisch- und Amphibiengemeinschaften in den Auenökosystemen der Donau. Im ersten Projektschritt wurde die Methode der Umwelt-DNA (eDNA) gezielt für den Einsatz in Flussauen getestet. Die Ergebnisse zeigten, dass eDNA sowohl in fließenden als auch in stehenden Gewässern eine hohe Nachweisgenauigkeit besitzt. Dadurch konnte über einen Zeitraum von drei Jahren ein umfassender Datensatz aus zwei Auengebieten - dem Nationalpark Donau-Auen (Österreich) und Gemenc (Ungarn) - erhoben werden. Untersucht wurden dabei unterschiedlichste Gewässertypen: von periodisch austrocknenden Kleingewässern über zeitweise durchströmte Nebenarme bis hin zum Hauptstrom der Donau. Erfasst wurden sämtliche für Auen typischen hydrologischen Zustände - von Hochwasserereignissen bis zu längeren Trockenphasen. Zentrale Forschungsfrage war, in welchem Ausmaß die Zusammensetzung von Fisch- und Amphibiengemeinschaften durch räumliche Unterschiede der Gewässertypen, zeitliche Veränderungen der Wasserführung, Artenaustausch und Arteninteraktionen - oder durch das Zusammenwirken dieser Faktoren - beeinflusst wird. Die Ergebnisse verdeutlichen die komplexe Funktionsweise aquatischer Lebensgemeinschaften. Bei niedrigen Wasserständen sind die Gewässer weitgehend voneinander isoliert, sodass lokale Habitatbedingungen die Artenzusammensetzung dominieren. Mit steigendem Wasserstand entsteht eine hydrologische Verbindung zwischen den Gewässern, die den Artenaustausch fördert und zu einer Homogenisierung der Gemeinschaften führt. Dieser Effekt hängt stark von Lage und Gewässertyp ab: In Gewässern, die auch bei Hochwasser kaum angebunden sind, bleibt die Artenzusammensetzung stabil und durch lokale Bedingungen geprägt. In regelmäßig verbundenen Auengewässern hingegen bestimmen Konnektivität und Austauschprozesse maßgeblich die Diversität. Darüber hinaus zeigen die Daten, dass Interaktionen zwischen Arten - etwa Räuber-Beute-Beziehungen - eine wichtige Rolle für die räumliche Verteilung der Arten spielen. Die untersuchten Arten unterscheiden sich deutlich in ihrer Abhängigkeit von Wasserstandsschwankungen, ihrer Ausbreitungsfähigkeit und ihren Ansprüchen an lokale Bedingungen. Diese Erkenntnisse liefern wertvolle Hinweise für den gezielten Schutz gefährdeter Arten und das Management dynamischer Auenökosysteme.