Die Dynamiken von Umwelt-DNA in subtropischen Wasserlöchern

Die Menschheit verändert derzeit in einem noch nie dagewesenen Ausmaß Ökosysteme weltweit. Aufgrund menschlicher Einflüsse verändern Tier- und Pflanzenarten ihre Verbreitung drastisch und ganze Arten sterben in alarmierendem Tempo aus. Um diesen Auswirkungen entgegenzuwirken, brauchen wir effiziente Biomonitoring-Methoden. Mithilfe solcher Methoden wird ermittelt, welche Arten in einem bestimmten Lebensraum oder Gebiet vorkommen. Beispiele hierfür sind Kamerafallen (für Landsäugetiere) oder Elektrofischen (für Fische). In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich die Nutzung von Umwelt-DNA (oder eDNA) zu einem neuen, leistungsstarken Instrument für solche Erhebungen entwickelt. Umwelt-DNA ist genetisches Material, das jeder Organismus in die Umwelt abgibt, z. B. durch verlorene Haare, Schuppen oder Hautzellen oder durch Körperausscheidungen. Diese DNA bleibt eine Zeit lang in der Umwelt, bis sie zerfällt. Davor kann die eDNA aus z. B. Wasser, Boden oder Luft gewonnen und für genetische Analysen verwendet werden, um zu ermitteln, welche Arten sich in der Umgebung aufgehalten haben. Die meisten Forschungsarbeiten an und mit eDNA haben sich auf aquatische Systeme und auf Fische konzentriert. Für diese ist am besten bekannt, wie lange eDNA in der Umwelt verbleibt, bevor sie nicht mehr nachweisbar ist. eDNA könnte jedoch auch ein hervorragendes Instrument für das Biomonitoring in anderen Systemen sein, z. B. für das Monitoring von Säugetieren in afrikanischen Savannen. In diesen sehr trockenen Lebensräumen müssen Säugetiere regelmäßig Wasserlöcher zum Trinken aufsuchen. Beim Trinken oder Baden in diesen geben sie ihre DNA in das Wasser ab, die für eine eDNA-basierte Überwachung genutzt werden könnte. Derzeit ist jedoch nur sehr wenig darüber bekannt, wie viel DNA von Landsäugern in das Wasser abgegeben wird, wenn sie mit dem Wasser interagieren (z.B. durch Trinken, Durchqueren oder Suhlen), und wie schnell diese DNA in Wasserlöchern abgebaut wird bis sie nicht mehr nachweisbar ist. In diesem Projekt wird untersucht, wie viel DNA von Landsäugetieren bei bestimmten Interaktionen (Trinken, Durchqueren, Suhlen oder Koten) ins Wasser abgegeben wird und wie lange diese DNA in subtropischen Wasserlöchern nachweisbar ist. Dabei wird auch der Einfluss bestimmter Umweltfaktoren (wie UV-Strahlung, pH-Wert oder bakterielle Aktivität) auf den eDNA-Abbau untersucht. Schließlich wird in einer Feldstudie eDNA-basierten Biomonitorings südafrikanischer Säugetiere mit dem Monitoring durch Kamerafallen an Wasserlöchern verglichen. Wir werden untersuchen, ob das eDNA-basierte Monitoring Säugetierarten mit höherer Empfindlichkeit und Effizienz nachweisen kann und wie lange nach dem Besuch eines Tieres am Wasserloch dieses anhand der aus Wasserproben extrahierten eDNA nachgewiesen werden kann. Wenn sich diese Methode in diesen subtropischen Systemen als effektiv erweist, könnte sie in großem Maßstab für die Überwachung von Landsäugetieren im südlichen Afrika eingesetzt werden.