DIE APB ARBEITET MIT DEM IMEDEA GEMEINSAM AN EINER MASSIVEN DNA-SEQUENZIERUNG FÜR DIE ANALYSE DER BIOLOGISCHEN ARTENVIELFALT IN DER BUCHT VON PALMA UND DER HAFENUMGEBUNG
18/02/2019
Ein Forscherteam des Mediterranen Instituts für Fortgeschrittene Studien (IMEDEA, CSIC-UIB) hat eine Studie über die biologische Artenvielfalt des Meeresbodens im Hafen und der Bucht von Palma durchgeführt, bei der insgesamt 269 Arten von Meereswürmern identifiziert werden konnten. Diese große Artenvielfalt ist nach Ansicht der Forscher ein Hinweis auf die in der Bucht vorhandenen komplexen Lebensräume. Gleichzeitig zeigt sie auch das mangelnde Wissen über die uns umgebende Artenvielfalt, denn diese ist viel breiter als erwartet. Durch die Arbeit der Forscher wurden auch Arten identifiziert, die bis dato noch nicht auf den balearischen Inseln verzeichnet wurden. Einige von ihnen gelten als invasive Arten.
Die Arbeiten sind das Ergebnis der Zusammenarbeit zwischen der Hafenbehörde der Balearen (APB) und dem IMEDEA (CSIC-UIB). Gemeinsam unterzeichneten sie vor einem Jahr einen Forschungsauftrag zur Durchführung einer „Analyse der biologischen Artenvielfalt des Meeresbodens (benthisch) im Hafen von Palma und anderer Gebiete in der Bucht von Palma“.
Das Projekt steht unter der Leitung der Doktoren Joan Pons, vom IMEDEA (CSIC-UIB), und María Capa, von der Biologiefakultät der UIB und dem NTNU University Museum in Norwegen. Es entstand aus dem Wunsch, die folgende Frage zu beantworten: Ist die DNA ein präzises und rentables Hilfsmittel, um Arten zu identifizieren und den Erhaltungszustand der Unterwasserarten überwachen zu können?
Um diese Frage zu beantworten haben die Doktoren Capa und Pons eine neue Analysemethode entwickelt, die auf der Verwendung massiver DNA-Sequenziertechniken basiert. Mit dieser Methode war es möglich, die Zusammensetzung der marinen Wurmarten und ihre Häufigkeit in drei Gebieten mit unterschiedlichem Grad an menschlicher Einwirkung zu vergleichen: dem Hafen von Palma, dem Portitxol und dem Meeresschutzgebiet in der Bucht von Palma.
Für den Präsidenten der APB Joan Gual de Torrella besteht das Wesentliche der laufenden Zusammenarbeit zwischen dem Hafen und der wissenschaftlichen Gemeinschaft darin, dass objektive Daten erhalten werden auf deren Grundlage richtige Entscheidungen getroffen werden können und man sich nicht bloß auf Annahmen oder falsche Vorurteile stützt. Die Studie wurde von der Abteilung für Qualität, Umwelt und Innovation der APB koordiniert.
Meereswürmer, ausgezeichnete Indikatoren für den Erhaltungszustand des Meeres
Meereswürmer oder Annelida sind eine umfassende und vielfältige Gruppe der wirbellosen Tiere (mit etwa 17.000 auf der Welt verzeichneten Arten, etwa 500 auf den Balearen), die hauptsächlich den Meeresboden bevölkern. Sie stellen ein ideales Forschungsmodell dar, da sie die Unterwasserarten repräsentieren und als Indikatoren für Umweltbelastungen gelten.
Ein Schiff des IMEDEA (CSIC-UIB) sammelte im Sommer und Winter 2017 mit Hilfe von professionellen Tauchern Proben im Hafen von Palma, im Portitxol, sowie im Meeresreservat der Bucht von Palma (Cala Blava) und der Insel Porrassa. Insgesamt wurden 60 Proben aus dem Sediment und aus Abschabungen von harten Oberflächen (Mauern und künstliche Strukturen) entnommen, die dann sowohl morphologisch als auch genetisch genauestens analysiert und untersucht wurden.
Die in den Sedimenten von der Hafenumgebung gesammelten Proben verzeichneten eine geringe Artenvielfalt. Einige dieser Arten sind, wie zu erwarten, Indikatoren für verschlechterte Umweltbedingungen. Einige der Proben, die von den am stärksten ausgesetzten Hafenmauern sowie von den Anlegestellen für Fähren und Kreuzfahrtschiffe am westlichen Deich entnommen wurden, zeigen einen wider Erwarten besseren Erhaltungszustand, da sie eine große Artenvielfalt verzeichnen. Einige Arten davon stammen aus nicht antropisierten Umgebungen.
Invasive Arten
Durch die Studie ist es außerdem gelungen, das Vorhandensein von invasiven Arten nachzuweisen, wie beispielsweise den Ficopomatus enigmatus, der im Katalog der spanischen invasiven Arten registriert ist, oder aber auch Arten der Gattung Hydroide, die bis dato nicht auf den Balearen verzeichnet waren. Es ist nicht genau bekannt, wann diese Arten nach Mallorca gekommen sind, da es keine vorherigen Studien dazu gibt. Es wird jedoch vermutet, dass sie über Schiffsrümpfe, an denen sie anhaften, oder als Larven über das Ballastwasser in die Gewässer von Mallorca gelangt sind.
Ihr Vorhandensein ist mit negativen Auswirkungen auf die Umwelt verbunden, denn sie bilden dichte Kolonien aus flächigen Kalkröhren, die dann die einheimischen Arten verdrängen. Zusätzlich verstopfen sie Kanäle und Schleusen in Häfen und anderen Küstensystemen oder sie kleben an den Schiffsrümpfen. Auf den Balearen sind die Ausmaße dieses Problems weitgehend unbekannt, da die Hafenumgebungen nicht tiefgreifend untersucht wurden. Zurzeit schreiben zwei Studenten ihre Master- bzw. Bachelorarbeit zu genau diesem Thema, mit dem Versuch, einige dieser Fragestellungen zu lösen.
Morphologie und Genetik: zwei sich ergänzende Methoden
Was die ursprüngliche Frage über die methodologische Herangehensweise angeht - die ja der Ausgangspunkt für diese Forschung war - so konnte mit der Studie die traditionelle Methode der visuellen Artenidentifizierung, die auf dem Vergleichen von morphologischen Daten basiert, mit einer aufstrebenden Methode verglichen werden, bei der die Zusammensetzung der Unterwasserarten mittels massiver DNA-Sequenziertechniken analysiert wird. Ziel war es, herauszufinden, welche der beiden Techniken präziser und effizienter ist. Diese Schlussfolgerung ist besonders wichtig für Projekte zur Bewertung der biologischen Artenvielfalt und der Unterwasserarten, die Umweltauswirkungen ausgesetzt sind.
Mit den traditionellen Methoden, die nur mit rein morphologischen Daten arbeiten, konnten 203 Arten identifiziert werden. Mit den rein genetischen Daten aus der massiven DNA-Sequenzierung hingegen wurden 122 Arten identifiziert, also 40% weniger. Die Überschneidung zwischen beiden Methoden lag bei 50%. Beide Methoden erzielen daher sich ergänzende Ergebnisse. In Kombination können beide zu einem erweiterten Wissen über die Zusammensetzung der Unterwasserarten beitragen.
Genetische Methoden haben ein größeres Entwicklungspotenzial, erfordern aber immer noch die Erstellung einer vollständigen Datenbank, durch die dann die DNA-Sequenzen mit nominalen Arten verknüpft werden können. In Puncto Wirtschaftlichkeit und Zeitaufwand gab es zwischen beiden Systemen kaum Unterschiede.
Eine Methodik zur Überwachung von Hafenumgebungen
Nach Ansicht des Leiters der Abteilung für Qualität, Umwelt und Innovation der APB Jorge Martin bietet diese erste, im Hafen von Palma durchgeführte Studie, die Möglichkeit, dieses Projekt auch in anderen Häfen umzusetzen, sowohl in denen, die unter der Verwaltung der APB stehen, als auch denen, die das nicht sind.
In der Tat sind die Ergebnisse der Studie für Hafenbehörden und andere an der Bewertung der Qualität der Meeresumwelt interessierte Behörden relevant, denn sie bestätigen eine effektive Methodik, um die biologische Artenvielfalt und den Erhaltungszustand der Unterwasserarten einzuschätzen. Ebenso wurden erstmals genetische Barcodes für 80 Arten erstellt, wodurch mit den öffentlichen Datenbanken nun Arten über die DNA-Sequenzen identifiziert werden können, was nachfolgende Überwachungsprozesse beschleunigt und kostengünstiger gestaltet. Dies wird eine bessere Verwaltung und Erhaltung der biologischen Artenvielfalt sowie eine bessere Erkennung von invasiven Arten ermöglichen.
