Bryozoa-Konnektivität entlang der Atlantik-Mittelmeerregion

Das Wissen über die Artenvielfalt, ihre Verbreitung und ihre genetische Variation ist von grundlegender Bedeutung für Strategien zur Erhaltung und Bewirtschaftung von Arten. Während dieses Projekts werden wir uns auf die europäische Atlantik- Mittelmeerküste konzentrieren, um verschiedene Fragen zu diesen Themen zu beantworten. Diese Region könnte als eines der am besten untersuchten Gebiete der Welt angesehen werden, weist jedoch immer noch große Wissenslücken über den Prozess auf, die sich auf die Artenverteilung und ihre genetische Variabilität auswirken, insbesondere auf sessile Wirbellose mit geringer Ausbreitungskapazität. Diese Wirbellosen sind sehr wichtig für die Bildung verschiedener Lebensräume. Im besonderen Fall des Mittelmeers gilt es außerdem als eines der vielfältigsten Meere der Erde in Bezug auf die Tier- und Pflanzenvielfalt; Im Gegenzug ist es jedoch stark durch anthropogene Aktivitäten (Umweltverschmutzung, Verschlechterung des Lebensraums, verlorene Vielfalt usw.) bedroht. Um zu versuchen, den Prozess zu verstehen, der sich auf die Verbreitung und die genetische Variabilität von sessilen Wirbellosen und die Beziehung dieser Vielfalt und Variabilität zwischen ihnen und abiotischen Bestandteilen der Lebensräume auswirkt, wird in diesem Projekt die Verwendung der Bryozoen als Modellorganismus vorgeschlagen. Bryozoen sind koloniale, filterernährende Tiere, die an harten oder kurzlebigen Substraten haften oder in losen Sedimenten verwurzelt sind. Sie sind am häufigsten und spezifisch zwischen der Gezeiten- und der Schelfkante und bilden gelegentlich starre 3D-Strukturen, die Lebensräume für eine Vielzahl anderer Organismen bieten. Derzeit sind aus dem europäischen Atlantik-Mittelmeerraum rund 600 Arten von Bryozoen bekannt, was etwa 10% der bisher bekannten Bryozoenfauna entspricht: 6000 Arten von Bryozoen. Die Larven haben eine sehr kurze Lebensdauer mit einer sehr begrenzten Ausbreitungskapazität (Zentimeter bis wenige Kilometer). Die Analyse der geografischen Verteilung und der genetischen Variabilität von Bryozoen auf Artenebene liefert daher räumliche Muster mit einer hohen Auflösung, die es ermöglichen, Strömungsregime von Strömungen sowie Evolutionsgeschichten zu verfolgen. Im Projekt werden drei Hauptziele vorgeschlagen: 1) Untersuchung der Verteilung der genetischen Vielfalt und Bewertung der Populationsdifferenzierung und Konnektivität mehrerer Arten von Bryozoen; 2) Bewertung der Muster der Bryozoen-Diversität, um sie mit der genetischen Vielfalt und den abiotischen Daten zu vergleichen; 3) Untersuchung der Korrelation zwischen Arten und genetischer Vielfalt unter Verwendung eines Ansatzes mit mehreren Arten, um einen umfassenden Überblick über die Versammlungsprozesse in der Gemeinschaft zu erhalten. Um die erforderlichen Daten zu sammeln, werden Probenahmekampagnen entlang des Untersuchungsgebiets organisiert, wobei hauptsächlich Tauchtechniken verwendet werden, um Exemplare von Bryozoen zu sammeln und die Gemeinschaften, Lebensraumtypen und Substrate zu charakterisieren. Die Daten werden aus biogeografischer Sicht auf erkannte Verteilungsmuster analysiert. Und Methoden der neuen Generation werden verwendet, um die genetische Vielfalt zu untersuchen.

Insgesamt wurden 31 Standorte entlang der europäischen Mittelmeer- und Atlantikküsten beprobt, wobei 66 Tauchgänge durchgeführt wurden, die sich hauptsächlich auf korallogene Lebensräume konzentrierten (biodiversitätsreiche, riffähnliche Strukturen, die von marinen Organismen gebildet werden). Die Analyse der gesammelten Proben sowie die Untersuchung von Material aus bedeutenden europäischen Museumssammlungen (darunter NHM London, MNHN Paris und NHM Dänemark) haben bisher zur Beschreibung von 13 neuen Bryozoenarten (koloniebildende marine Wirbellose) sowie zur Etablierung einer neuen Gattung geführt. Darüber hinaus wurden erstmals drei nicht-indigene Arten in europäischen Gewässern nachgewiesen. Außerdem konnte das Verständnis der Verbreitung von Arten und ihrer biogeographischen Muster verbessert werden, insbesondere durch die Erweiterung ihrer bekannten latitudinalen Verbreitungsbereiche. Erstmals wurden moderne DNA-Analysemethoden (Next-Generation-Sequencing) zur Untersuchung der genetischen Struktur von Bryozoenpopulationen eingesetzt, einschließlich der Anwendung des MobiSeq-Protokolls in dieser Organismengruppe. Derzeit werden Proben von 13 Populationen analysiert, die sich vom Adriatischen Meer bis zur Biskaya erstrecken. Drei Arten mit kontinuierlicher Verbreitung im Untersuchungsgebiet wurden ausgewählt: Myriapora truncata, Smittina cervicornis und Schizomavella mamillata. Trotz mehrerer technischer Herausforderungen-insbesondere im Zusammenhang mit DNA-Sequenzierung und Primerentwicklung sowie aufgrund des innovativen Charakters des Projekts und fehlender Vorinformationen-konnten erste relevante Ergebnisse erzielt werden. Diese Ergebnisse zeigen Muster, die sich von denen anderer mariner Tiergruppen unterscheiden, bei denen genetische Unterschiede häufig durch geografische Barrieren beeinflusst werden. Bei Bryozoen scheinen solche Barrieren eine geringere Rolle zu spielen. So stellt die Straße von Gibraltar offenbar keine wesentliche Barriere für den Genfluss (Austausch genetischen Materials) bei Myriapora truncata dar. Dagegen haben die Almeria-Oran-Front und die Straße von Otranto einen stärkeren Einfluss auf die genetischen Unterschiede zwischen Populationen. Bei Smittina cervicornis deuten die genetischen Unterschiede zwischen Populationen aus der Adria, dem westlichen Mittelmeer und der Biskaya auf das mögliche Vorhandensein von drei kryptischen Arten hin (Arten, die genetisch unterschiedlich sind, aber äußerlich sehr ähnlich erscheinen), wobei diese Ergebnisse derzeit noch überprüft werden. Insgesamt stellt diese Arbeit einen bedeutenden Fortschritt für das Verständnis der Diversität, Verbreitung und Konnektivität von Bryozoen in europäischen Meeren dar. Da Bryozoen eine wichtige Rolle als habitatbildende Organismen in korallogenen Lebensgemeinschaften spielen, tragen diese Ergebnisse auch dazu bei, besser zu verstehen, wie diese artenreichen marinen Lebensräume verteilt sind und wie widerstandsfähig sie gegenüber Umweltveränderungen sein könnten, was direkte Bedeutung für den Schutz der biologischen Vielfalt hat.