Tausend Kilometer südlich von Tokio, weit im größten Ozean der Erde, liegt eine Kette kleiner vulkanischer Inseln – die Ogasawara-Inseln. Die Natur konnte sich hier zu ihren eigenen Bedingungen entwickeln, fernab von Menschen und der warmen Kuroshio-Strömung, die wie ein Shuttle wirkt und Meereslebewesen von Taiwan über die Ryūkyū-Inseln und die Pazifikküste des japanischen Festlandes hinaufbewegt.
Da über 70 % der Bäume und viele Tierarten auf dem Archipel endemisch sind, werden die Inseln auch als „Galápagos des Ostens“ bezeichnet, da sie sowohl als Hotspot der Artenvielfalt als auch als Wiege wissenschaftlicher Entdeckungen wertvoll sind. Aus diesem Grund wurden sie 2011 zum UNESCO-Weltnaturerbe erklärt.
Obwohl die Natur hier von direkten Eingriffen des Menschen weitgehend unberührt bleibt, ist sie anfällig für globale Bedrohungen der biologischen Vielfalt durch den Klimawandel. Die geografische Isolation ist Segen und Fluch zugleich, da es schwierig ist, den ökologischen Zustand dieser einzigartigen Inseln regelmäßig zu beurteilen. Fortschritte bei der Sequenzierung von Umwelt-DNA (eDNA) könnten es jedoch sicherer, billiger und weniger anfällig für menschliches Versagen machen, den Zustand der Natur hier und in anderen abgelegenen Regionen im Auge zu behalten.
Im Jahr 2021 besuchte eine Expedition von Forschern des Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) die Inseln, und an Bord des Schiffes befanden sich Doktoranden. Die Studentin Ayşe Haruka Oshima Açıkbaş und Professor Timothy Ravasi von der Marine Climate Change Unit am OIST sowie Professor James Reimer von der Ryūkyū-Universität.
Die drei schlossen sich der Expedition an, um an bestimmten Stellen rund um den Archipel Eimer Meerwasser für das Labor am OIST zu sammeln, um die möglicherweise auf den Inseln lebenden Fische und Korallen zu zählen. Ihre Ergebnisse, die gemeinsam mit Mitarbeitern der Marine Genomics Unit am OIST analysiert wurden, wurden jetzt in veröffentlicht das Tagebuch Umwelt-DNA.
Die Forscher entnahmen Proben aus den Gewässern rund um zwei der 31 Ogasawara-Inseln und entdeckten allein auf diesen 124 einzigartige Fischarten und 38 einzigartige Korallengattungen. Zu ihrer Überraschung entdeckten sie Arten, die zuvor weder erfasst wurden noch von denen angenommen wurde, dass sie in der Region vorkommen, darunter Fische, die als endemisch auf Hawaii gelten, und Korallenarten außerhalb ihres erwarteten Verbreitungsgebiets.
Eine davon, die elegante Koralle (Catalaphyllia jardinei), ist von Überfischung bedroht, da sie für Aquarienliebhaber attraktiv ist, da sie leicht zu ernten und zu halten ist. „Die Inseln sind wahrscheinlich eine wichtige Quelle für Fische und Korallenlarven wie die Catalaphyllia für die Artenvielfalt im weiteren Bereich des Pazifischen Ozeans“, erklärt Ayşe Haruka Oshima Açıkbaş, Erstautorin der Studie.
Die Studie zeigt auch, welche Auswirkungen die menschliche Entwicklung auf die Artenvielfalt hat. Das Team beprobte Meerwasser an drei relativ nahe beieinander liegenden Standorten entlang der Futami-Bucht auf der Insel Chichi, wo sich der Hafen der Hauptsiedlung befindet. „An der West- und Ostseite der Bucht fanden wir einen hohen Reichtum an Korallengattungen. Aber innerhalb des kleinen Hafens fanden wir einen sehr geringen Reichtum – so dass wir selbst an sehr lokalen Orten wie diesem die Auswirkungen sehen, die die menschliche Entwicklung auf die Artenvielfalt der Korallen hat.“ „
Auch wenn die geografische Isolation und der geringe Entwicklungsstand die Ogasawara-Inseln scheinbar zu einem sicheren Hafen für die Artenvielfalt machen, sind sie letztendlich nicht frei von globalen und lokalen Bedrohungen. Im Laufe der Jahre gab es Berichte über Korallenbleiche und die Zerstörung lokaler Korallenriffe infolge des Hafenbaus. „Das gibt Anlass zur Sorge und verdeutlicht die Bedeutung von Biomonitoring-Bemühungen mit Techniken wie der eDNA-Probenahme“, sagt Professor Ravasi.
Der hohe Grad an Endemismus ist hier ebenso wie auf den Galapagosinseln eine Quelle sowohl wissenschaftlicher Inspiration als auch Besorgnis. Ayşe Haruka Oshima Açıkbaş warnt: „Wenn man hier eine endemische Art verliert, stirbt sie aus – und man verliert einen sehr wichtigen Bestandteil des Ökosystems, der es zu diesem Ökosystem macht.“
Die Probenahme von Meerwasser für die eDNA-Analyse kann im Vergleich zu herkömmlichen Methoden mit erfahrenen Tauchern oder Kameradrohnen eine effiziente Möglichkeit zur Überwachung der Artenvielfalt an abgelegenen Orten wie den Ogasawara-Inseln bieten. Diese Methode ergänzt nicht nur die routinemäßige Datenerfassung, sondern hat auch das Potenzial, Bürgerwissenschaftler und Regierungsmitarbeiter wie Parkwächter einzubeziehen, was eine einfachere und umfassendere Überwachung der Ökosystemgesundheit ermöglicht.
Professor Ravasi bemerkt: „Die Technologie hat sich im Laufe der Zeit verbessert, wodurch die Kosten für die Sequenzierung gesunken sind, was zu einer größeren Akzeptanz führt, was wiederum zu mehr Innovation und geringeren Kosten führt. Es ist eine positive Spirale.“
Ayşe Haruka Oshima Açıkbaş sagt: „Obwohl es sich bei unserer Probenahme um ein einmaliges Ereignis handelte, können die Ergebnisse der Forschung für zukünftige Referenzen genutzt werden. Im weiteren Sinne können Wasserproben für die eDNA-Analyse problemlos in kontinuierliche Biomonitoring-Bemühungen integriert werden.“
Mehr Informationen:
Ayşe Haruka Oshima Açıkbaş et al, Fisch- und Korallenansammlungen einer hoch isolierten ozeanischen Insel: Die erste eDNA-Untersuchung der Ogasawara-Inseln, Umwelt-DNA (2024). DOI: 10.1002/edn3.509