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Toward a new generation of Ecological Assessment tools for the Management Coastal environment

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DNA-basierte Instrumente für besseres Management der Meeresküsten

Mit neuen Verfahren auf DNA-Basis können nachweislich die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf die biologische Vielfalt der Meere präzise erfasst werden. Dies kann eine fundiertere Entscheidungsfindung und einen besseren Schutz für gefährdete Küstenregionen ermöglichen.

Klimawandel und Umwelt

Etwa 60 % der Weltbevölkerung lebt an oder in der Nähe der Küste. In einigen Ländern wie Australien liegt diese Zahl sogar um die 85 %. Daraus resultiert unweigerlich ein teils extremer Druck auf die Meeresküstengebiete. „Küstenumgebungen beherbergen eine einzigartige Artenvielfalt und erfüllen wichtige Funktionen“, beobachtet Johan Pansu, Projektkoordinator von TEAM-Coast und Dozent an der Universität Montpellier in Frankreich. „Dazu zählen Ökosystemleistungen wie die Wasseraufbereitung und die Kohlenstoffbindung. Salzwiesen und Mangroven binden zum Beispiel eine große Menge an atmosphärischem Kohlenstoff.“ Auch wirtschaftlich sind Küstengebiete von großer Bedeutung, da sie die Fischerei aufrechterhalten und oft eine Schlüsselrolle im Tourismus spielen. „Grundsätzlich handelt es sich hierbei um Gebiete, die stark besiedelt sind und die der Menschheit einzigartige Dienste leisten“, sagt Pansu. „Deshalb müssen wir Möglichkeiten finden, die von Menschen verursachten Auswirkungen zu minimieren.“

Überwachung der biologischen Vielfalt im Meer

Das Projekt TEAM-Coast, das vom französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung koordiniert und im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen durchgeführt wurde, hatte sich zum Ziel gesetzt, neue Methoden zu entwickeln, anhand derer die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf die biologische Artenvielfalt der Meere bewertet werden können. „Das Ergebnis solcher Aktivitäten ließ sich bisher meist nur schwer erfassen“, erklärt Pansu. „Die Beobachtungen beschränkten sich oft auf eine geringe Anzahl von Arten. Wir können zwar Fische und Krebstiere untersuchen, aber dann geht uns ein großer Teil der biologischen Vielfalt durchs Netz.“ Auch die Einbeziehung verschiedener Belastungen für die Artenvielfalt erwies sich als problematisch. „Die meisten Folgenabschätzungsverfahren betrachten jeweils nur einen Schadstoff oder eine Belastungsart“, so Pansu. „Dabei werden jedoch mögliche Wechselwirkungen und kombinierte Auswirkungen vernachlässigt.“ Im Rahmen des Projekts TEAM-Coast sollten diese Schwierigkeiten durch den Einsatz DNA-basierter Instrumente und statistischer Modelle überwunden werden. „Alle lebenden Organismen hinterlassen etwas DNA“, stellt Pansu fest. „Wir haben also, ähnlich wie bei kriminalwissenschaftlichen Methoden, Umweltproben genommen – in diesem Fall hauptsächlich Sedimente und Wasser – und DNA extrahiert.“ Diese Proben wurden vor dem australischen Bundesstaat Queensland gesammelt, der Heimat des Great Barrier Reefs und einer unglaublichen Artenvielfalt im Meer. Im Labor wurden dann DNA-Fragmente, so genannte DNA-Barcodes, die Aufschluss über die Artenidentität geben können, gezielt sequenziert. Diese Barcodes wurden im Anschluss mit bestehenden Referenzdatenbanken verglichen. „Dieser Ansatz ermöglicht eine Charakterisierung der Vielfalt aller Lebensformen, von Bakterien bis zu Tieren, ohne ein bestimmtes Exemplar zu fangen oder anzupeilen“, ergänzt Pansu. Im zweiten Teil des Projekts übertrug das Team diese Daten auf statistische Modelle. „Wir wollten die Auswirkungen verschiedener Belastungen wie Schadstoffe und Pestizide auf die biologische Vielfalt abwägen“, bemerkt Pansu. „Unser Ziel ist es, eine Vorlage für die Verwendung in weiteren Umweltkontexten zu entwickeln.“

Messung der menschlich bedingten Auswirkungen

Der Schlüsselerfolg des Projekts TEAM-Coast war der Wirksamkeitsnachweis dieses DNA-basierten Ansatzes, mit dem die Auswirkungen auf die biologische Vielfalt gemessen werden können. Dank dieses Verfahrens war es Pansu und seinem Team möglich, praktisch alle Lebensgemeinschaften innerhalb einer Probe – Bakterien, Pflanzen, Fische, Krebstiere usw. – auf umfassende, schnelle und kosteneffiziente Weise charakterisieren und untersuchen. „Wir konnten diese Daten dann für die Erstellung halbwegs prädiktiver Modelle nutzen“, fügt er hinzu. „Wenn etwa vorgeschlagen wird, die Pestizidbelastung um die Hälfte zu verringern, können wir vorhersagen, wie sich die biologische Vielfalt voraussichtlich verändern würde.“ Dieses Instrument könnte daher beim Umweltmanagement und bei der politischen Entscheidungsfindung dazu beitragen, das Gleichgewicht zwischen der Gesundheit der Ökosysteme und den menschlichen Aktivitäten besser zu verstehen sowie fundiertere und umweltbewusstere Entscheidungen zu treffen. Das Instrument könnte auch für die laufende Überwachung eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass Europas äußerst wichtige und empfindliche Küstengebiete weiterhin florieren.

Schlüsselbegriffe

TEAM-Coast, Meer, biologische Vielfalt, Küste, Kohlenstoff, Mangroven, DNA

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