Tage der Biodiversität 2027

Umwelt-DNA bietet großes Potenzial für die Früherkennung und Überwachung invasiver Arten. Dies erfordert sensitive Methoden, die räumliche Ausbreitung erfassen, langfristig im Monitoring eingesetzt werden und bestehende Monitoringlücken schließen können.

Mittels sedimentärer Umwelt DNA (sedDNA) untersuchen wir daher, wie sich die Invasionsdynamik der Zebra- und Quaggamuschel (Dreissena polymorpha und D. rostriformis bugensis) im Bodensee über die Zeit verfolgen lässt.

Hierfür entwickelten und validierten wir einen ddPCR-Assay und analysierten sedDNA aus Oberflächensedimentproben und aus zwei datierten Sedimentkernen. Bei der Validierung bestimmten wir Nachweis- und Quantifizierungsgrenzen und bewerteten die Reproduzierbarkeit des Assays. Die Ergebnisse wurden mit konventionell erhobenen Populationsdaten verglichen, um die Aussagekraft von sedDNA für ein Monitoring zu bewerten.

Auf räumlicher Ebene zeigen die Oberflächensedimente die fortschreitende Ausbreitung von D. r. bugensis, während D. polymorpha weiterhin in niedrigen DNA Konzentrationen im gesamten See nachweisbar war. SedDNA Konzentrationen spiegeln dabei nicht ausschließlich lokale Biomasse wider, sondern wurden durch Populationsdichte, Lebenszyklus und Umweltprozesse beeinflusst. Insbesondere planktonische Larven können zu Hintergrundsignalen und einer räumlichen Entkopplung von Organismen und DNA führen.

Die Sedimentkerne erweitern das Monitoring um eine zeitliche Perspektive  und ermöglichen die Rekonstruktion der vergangenen Invasionsdynamik. Die ersten molekularen Nachweise stimmen gut mit bekannten Erstbeobachtungen überein und gehen diesen teilweise um einige Jahre voraus. Damit können Sedimente sowohl als räumlich integrierende Proben für heutige Populationen als auch als Archive vergangener Invasionen dienen.

Unsere Ergebnisse zeigen, dass sedDNA ein sensitives Werkzeug zur Früherkennung und langfristigen Rekonstruktion biologischer Invasionen ist. SedDNA kann somit klassische Monitoringmethoden sinnvoll ergänzen und Monitoringlücken mittels Daten aus Sedimentkernen schließen. Für die quantitative Interpretation von Dreissena sedDNA müssen jedoch artspezifische biologische Prozesse berücksichtigt werden und diese ist nicht direkt ableitbar.