24.08.2018 - Universität Duisburg-Essen

Was Zuckmücken über Umweltstress verraten

Wie es um Gewässer steht, lässt sich an seinen Bewohnern ablesen – sogar an den kleinsten. Biologen der Universität Duisburg-Essen (UDE) konnten mit Kollegen aus Frankfurt und dem kanadischen Guelph Umweltveränderungen bei Zuckmücken nachweisen. Dazu nutzten sie DNA-basierte Methoden.

Weltweit sind Flüsse und Seen als Folge von landwirtschaftlicher Nutzung und des Klimawandels beeinträchtigt. Die Einflussfaktoren auf Ökosysteme – auch Stressoren genannt – wollen die UDE-Biologen erkennen und untersuchen. Ihre Informanten: im Gewässer lebende Tierarten. „Das Schwierige daran ist, dass sich viele Tierarten nicht identifizieren lassen“, erklärt Prof. Dr. Florian Leese, Leiter der Arbeitsgruppe für Aquatische Ökosystemforschung.

Das gilt besonders für Zuckmücken, die sich aufgrund ihrer geringen Größe selten als Indikatoren eignen, aber weltweit zahlreich in Flüssen und Seen vorkommen. Für die Forscher eine Herausforderung: Sie untersuchten die kleinen Insekten mit einer DNA-basierten Methode, bei der Organismen anhand einer kurzen DNA-Sequenz identifiziert werden.

Dafür bauten Leese und seine Kollegen ein Experiment direkt neben einem Fluss auf, bei dem Wasser in vier große Tanks gepumpt wurde. Von dort verteilte es sich in über sechzig Rinnen, die jeweils einen kleinen Fluss simulierten. „Wir brachten zusätzliches Feinsediment ein, reduzierten die Fließgeschwindigkeit und erhöhten die Salzkonzentration, um drei Stressoren zu simulieren“, so Dr. Arne Beermann, der die Studie verfasst hat. Getestet wurde in allen Kombinationen, mal ganz ohne, mal einzeln, mit zweien oder mit allen Stressoren. Anschließend untersuchten die Forscher die abgesammelten Zuckmücken im Labor – mit Erfolg.

„Es ist uns gelungen, Organismen genau zu bestimmen und sogar die Auswirkungen von Stressoren zu untersuchen“, erklärt Beermann. „Wir haben über 100 Arten gefunden, die teils sehr unterschiedlich auf die getesteten Stressoren reagieren, was einem normalerweise verborgen bleibt.“

Die Wissenschaftler hoffen nun, dass ihr Verfahren in einem größeren Maßstab angewandt werden kann. „Unsere Ergebnisse belegen, welches Potenzial DNA-basierte Methoden in der Umweltforschung besitzen. Allerdings müssen weitere Studien zeigen, ob und wie weit sich diese auf andere Szenarien übertragen lassen“, so Prof. Leese.

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