Studie mit eDNA liefert umfassendes Bild der Tierwelt in den Wellen Südkaliforniens

Was lebt unter den Wellen? Über diese Frage denken viele Schwimmer und Surfer in Südkalifornien nach, wenn sie den Strand besuchen.

Dank der Umwelt-DNA (eDNA) haben Wissenschaftler nun die umfassendste Antwort auf diese Frage, die es je gab. Eine von der UCLA durchgeführte Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift PLUS EINS hat 80 Fisch- und Rochenarten identifiziert, die in den Brandungszonen Südkaliforniens leben – den Gebieten, in denen Meereswellen auf den Strand brechen.

„Umwelt-DNA eröffnet eine Fülle von Möglichkeiten zur Überwachung unserer lokalen Strandökosysteme“, sagte Paul Barber, Professor für Ökologie und Evolutionsbiologie an der UCLA und leitender Autor der Studie.

Forscher sammelten Meeresproben an 18 Standorten, die sich von den Kanalinseln bis nach Catalina erstreckten. Anschließend extrahierten sie die DNA, die die Tiere in Form von abgestorbener Haut, Schuppen und anderen Körperteilen in das Wasser abgeben. Schließlich wurde diese DNA je nach Art mit Proben aus genetischen Bibliotheken abgeglichen.

Die Forschung ergab eine breite Palette von Fischen, Haien und Rochen – darunter Leopardenhaie, Schulhaie, Fledermausrochen, runde Stachelrochen, Opaleye, nördliche Sardellen, Plattfische, Riesentangfische und Brandungsbarsche.

Der Hauptautor der Studie ist Zack Gold, der die Forschung als Doktorand an der UCLA durchgeführt hat und jetzt Meereswissenschaftler in der Ocean Molecular Ecology-Gruppe des Pacific Marine Environmental Lab der National Oceanic and Atmospheric Association ist. Gold sagte, einer der positiven Befunde sei, dass DNA-Proben von weißem Wolfsbarsch an allen Teststandorten einheitlich aufgetaucht seien.

Das ist von Bedeutung, da der weiße Wolfsbarsch, der in der Vergangenheit überfischt wurde, im Mittelpunkt eines kalifornischen Naturschutzplans von 1995 stand. Während frühere Studien darauf hingewiesen hatten, dass sich die Art nur langsam erholte, liefert die neue Studie Hinweise darauf, dass das Comeback robuster verlief als bisher angenommen.

Die Forscher bewerteten eDNA auch als Methode zur Überwachung des Meereslebens im Vergleich zu zwei traditionelleren Ansätzen: Strandwaden, bei denen Arten mit Netzen gefangen werden, und Videokameras mit Ködern. Sie fanden heraus, dass eDNA ein umfassenderes Bild aller in den untersuchten Brandungsgebieten lebenden Tiere lieferte: Die genetische Probenahme ergab 58 Arten, die mit den anderen Methoden nicht erkannt wurden.

Die anderen Forschungsmethoden haben jedoch immer noch wissenschaftlichen Wert. Einerseits gibt die eDNA keine Auskunft über Größe, Alter und Geschlecht der Tiere. Darüber hinaus sind eDNA-Daten bestenfalls vage, wenn es darum geht, zu quantifizieren, wie viele der einzelnen Arten in einem bestimmten Gebiet vorkommen, aber jüngste Fortschritte in der Technologie könnten auch in dieser Hinsicht zu Verbesserungen führen.

Als Grenze zwischen Land und Ozean seien Brandungszonen kritische ökologische „Kanten“, die aufgrund ihrer turbulenten, sich ständig verändernden Natur besonders schwierig zu untersuchen seien, sagte die Meeresökologin Jenifer Dugan von der UC Santa Barbara, eine Mitautorin des Artikels.

„Über die Fischgemeinschaften, die in Brandungsgebieten leben, ist bemerkenswert wenig bekannt“, sagte Dugan. „Wir haben uns darauf verlassen, dass Wissenschaftler mit Strandwaden ententauchten und mit Köderkameras durch die Brandung schwammen, um mehr über diese wenig erforschten Fische zu erfahren.“

Während zur Verarbeitung von eDNA-Proben genetische Labore erforderlich sind, können auch Nichtwissenschaftler wie Rettungsschwimmer und Strandbesucher die Wasserproben entnehmen. Das bedeutet, dass dies kostengünstiger, an mehr Orten und häufiger durchgeführt werden kann – und der Naturschutzwissenschaft die Möglichkeit gibt, besser zu verstehen, wie sich Ölverschmutzungen und andere Verschmutzungsereignisse, extreme Temperaturen und andere kurzfristige Umweltprobleme auf das Meeresleben auswirken.

Neben Gold ist McKenzie Koch der weitere Hauptautor des Papiers, der Kinder am Ocean Institute, einer gemeinnützigen Bildungsorganisation, Naturwissenschaften unterrichtet. Koch, der als Student an der UCLA zu der Arbeit beigetragen hat, sagte, dass die Ermutigung von Bürgerwissenschaftlern, sich an der Forschung zu beteiligen, dazu führt, dass sie sich mehr für den Schutz der Tierwelt interessieren.

„Wenn wir weiterhin Freizeit mit Wissenschaft verbinden, werden wir am Ende eine motiviertere Generation haben“, sagte sie.

Barber fügte hinzu, dass Forscher von gemeinnützigen Umweltorganisationen wie Heal the Bay bereits regelmäßig Wasser von den Stränden der Region auf ungesunde Bakterien testen. Da dieses Wasser auch eDNA enthält, könnten diese Proben für die Langzeitüberwachung des Meereslebens nützlich sein, was laut Barber besonders aufschlussreich sein könnte, da sich die Ozeane aufgrund des Klimawandels erwärmen.

Neben anderen Vorteilen liefert die Studie das bisher klarste Bild des Meereslebens, das vor der Küste von Malibu, Santa Monica und anderen Top-Strandzielen lebt. Die Forschung ergab beispielsweise Hinweise auf Leopardenhaie und Schulhaie in diesen Gebieten. Aber Gold sagte, das sollte für Strandbesucher kein Grund sein, sich fernzuhalten, denn Menschen seien nicht die Beute dieser Haie.

„Die meisten Fische, die wir sehen, sind Pflanzenfresser oder fressen Wirbellose im Sand“, sagte er. „SUVs auf der 405 sind eine viel größere Bedrohung als Haie.“

Dennoch ist es schön zu wissen, wann Rundrochen, die bei Störung stechen, vorhanden sind. Allein das Schlurfen der Füße über den Sand könne helfen, schmerzhafte Verletzungen zu vermeiden, sagte Gold aus eigener Erfahrung.