Biodiversitätsmonitoring

Einsatz neuer Methoden, um Veränderungen der Biodiversität schnell und zuverlässig zu erfassen

Die Biodiversität auf unserem Planeten verändert sich in einem rasanten Maße. Dies betrifft die Ebene der innerartlichen Variation, die Artenvielfalt, sowie die Vielfalt der Ökosysteme und Interaktionen. Weil der Verlust von Biodiversität unmittelbar Konsequenzen auch auf den Menschen hat sind präzise Daten für das Monitoring der Veränderungen essentiell. Verbindich sind solche Daten bereits im Rahmen einiger gesetzlicher Regelwerte wie dem Bundesnaturschutzgesetz, der FFH oder Wasserrahmen-Richtline oder der Meeresschutzstrategie. Ein generelles Problem ist, dass die aktuellen Erhebungen zu selten und oft nur für spezifische Artengruppen erfolgen.

Genetische Erhebungen über DNA-Barcoding oder DNA-Metabarcoding von Organismen, oder sogar nicht-invasiv über Umwelt-DNA, bieten neue Ansätze für das systematische Erfassen von Biodiversität über den gesamten Stammbaum des Lebens.

Konzept: DNA-basierte Fliegewässerbewertung

Unsere Arbeitsgruppe entwickelt DNA-basierte Monitoringmethoden für aquatische und terrestrische Organismen und erprobt das Potenzial dieser für die behördliche Anwendung.

Dna-metabarcoding-prinzip

Publikationen:

Blackman, R.C., Mächler, E., Altermatt, F., Arnold, A., Beja, P., Boets, P., Egeter, B., Elbrecht, V., Filipe, A.F., Jones, J.I., Macher, J.N., Majaneva, M., Martins, F.M.S., Múrria, C., Meissner, K., Pawlowski, J., Schmidt Yáñez, P.L., Zizka, V.M.A., Leese, F., Price, B., Deiner, K., 2019. Advancing the use of molecular methods for routine freshwater macroinvertebrate biomonitoring – the need for calibration experiments. MBMG 3, e34735. https://doi.org/10.3897/mbmg.3.34735

Zizka, V.M.A., Geiger, M.F., Leese, F., 2020. DNA metabarcoding of stream invertebrates reveals spatio-temporal variation but consistent status class assessments in a natural and urban river. Ecological Indicators 115, 106383. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2020.106383

Cordier, T., Alonso‐Sáez, L., Apothéloz‐Perret‐Gentil, L., Aylagas, E., Bohan, D.A., Bouchez, A., Chariton, A., Creer, S., Frühe, L., Keck, F., Keeley, N., Laroche, O., Leese, F., Pochon, X., Stoeck, T., Pawlowski, J., Lanzén, A., 2020. Ecosystems monitoring powered by environmental genomics: a review of current strategies with an implementation roadmap. Molecular Ecology n/a. https://doi.org/10.1111/mec.15472

Leese, F., Bouchez, A., Abarenkov, K., Altermatt, F., Borja, Á., Bruce, K., Ekrem, T., Čiampor, F., Čiamporová-Zaťovičová, Z., Costa, F.O., Duarte, S., Elbrecht, V., Fontaneto, D., Franc, A., Geiger, M.F., Hering, D., Kahlert, M., Kalamujić Stroil, B., Kelly, M., Keskin, E., Liska, I., Mergen, P., Meissner, K., Pawlowski, J., Penev, L., Reyjol, Y., Rotter, A., Steinke, D., van der Wal, B., Vitecek, S., Zimmermann, J., Weigand, A.M., 2018. Why We Need Sustainable Networks Bridging Countries, Disciplines, Cultures and Generations for Aquatic Biomonitoring 2.0: A Perspective Derived From the DNAqua-Net COST Action, in: Next Generation Biomonitoring: Part 1, Advances in Ecological Research. pp. 63–99.

Leese, F., Hering, D., Wägele, J.-W., 2017. Potenzial genetischer Methoden für das Biomonitoring der Wasserrahmenrichtlinie. WasserWirtschaft 7–8, 49–53.

Milošević, D., Milosavljević, A., Predić, B., Medeiros, A.S., Savić-Zdravković, D., Stojković Piperac, M., Kostić, T., Spasić, F., Leese, F., 2020. Application of deep learning in aquatic bioassessment: Towards automated identification of non-biting midges. Sci. Total Environ. 711, 135160. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135160

Pawlowski, J., Kelly-Quinn, M., Altermatt, F., Apotheloz-Perret-Gentil, L., Beja, P., Boggero, A., Borja, A., Bouchez, A., Cordier, T., Domaizon, I., Feio, M.J., Filipe, A.F., Fornaroli, R., Graf, W., Herder, J., van der Hoorn, B., Iwan Jones, J., Sagova-Mareckova, M., Moritz, C., Barquin, J., Piggott, J.J., Pinna, M., Rimet, F., Rinkevich, B., Sousa-Santos, C., Specchia, V., Trobajo, R., Vasselon, V., Vitecek, S., Zimmerman, J., Weigand, A., Leese, F., Kahlert, M., 2018. The future of biotic indices in the ecogenomic era: Integrating (e)DNA metabarcoding in biological assessment of aquatic ecosystems. Sci Total Environ 637–638, 1295–1310. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.05.002