Bestäuber im Auge zu behalten ist wichtiger denn je, aber traditionelle Techniken können ungenau sein. Eine kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichte Studie von Newton und Kollegen Umwelt-DNA, verwendet eine Methode namens Umwelt-DNA (eDNA)-Metabarcoding, um das Vorhandensein von Blüten besuchenden Bestäubern zu erkennen. Diese Technik hat das Potenzial, die Überwachung und Erhaltung dieser lebenswichtigen Arten zu revolutionieren.
Bestäuber sind die unbesungenen Helden der Natur, die für die Reproduktion von etwa 90 % der Blütenpflanzen verantwortlich sind. Diese Kreaturen, darunter Bienen, Schmetterlinge, Vögel und sogar einige Säugetiere, sichern das Überleben unzähliger Pflanzenarten und tragen letztendlich zu unserer Ernährung und den Ökosystemen bei, die das Leben auf der Erde unterstützen. Viele bestäubende Arten erleben jedoch weltweit einen alarmierenden Rückgang, was Wissenschaftler dazu veranlasst, effektivere Methoden zu entwickeln, um ihre Populationen und Wechselwirkungen mit Pflanzen zu überwachen.
Herauszufinden, welche Bestäuber mit Pflanzen interagieren, kann schwierig sein. Herkömmliche Methoden verwenden Fallen, Netze oder Kameras, um zu sehen, was eine Pflanze besucht, aber einige Methoden sind bei manchen Tieren besser und bei anderen schlechter. Zum Beispiel funktionieren Kamerafallen am besten, wenn Ihr Besucher groß ist. Als Alternative fragten Newton und Kollegen, ob Tiere eine „Visitenkarte“ in Form von eDNA auf Blumen hinterlassen würden.
Der Begriff eDNA bezeichnet das genetische Material, das Organismen in ihrer Umgebung hinterlassen, beispielsweise Hautzellen, Kot oder Pollen. Metabarcoding ist eine Methode, die DNA-Barcoding und Hochdurchsatz-Sequenzierung kombiniert, um mehrere in einer eDNA-Probe vorhandene Spezies zu identifizieren. In dieser Studie sammelten die Forscher Blüten von sieben Pflanzenarten mit unterschiedlichen Blütenmorphologien und analysierten sie auf eDNA-Spuren, die von Bestäubern hinterlassen wurden.
Newton und Kollegen testeten diese Technik mit Blüten von sieben Pflanzenarten mit unterschiedlichen Blütenformen. Ihr Standort befand sich in der Helena- und Aurora-Kette (Kalamaia-Name: „Bungalbin“) in der Region Goldfields-Esperance in Westaustralien. Die Umfrage dauerte zwei Reisen. Im Frühjahr untersuchten sie sechs Arten, Akazie adinophylla, Eremophila clarkei, Eremophila oppositifolia, Georgische Grevillea, Leucopogon spectabilis und Tetratheca aphylla subsp. Aphylla. Nach der Umfrage sammelten sie Blumen für die eDNA-Analyse. Im Herbst kehrten sie für eine weitere Pflanze zurück, Banksia arborea, die beim ersten Besuch nicht blühte. Newton und Kollegen schreiben in ihrem Artikel:
Diese Pflanzen repräsentierten eine Reihe von Arten mit unterschiedlichen Blütenmorphologien und unterschiedlichen vermuteten Bestäubern. Darüber hinaus sind viele der beprobten Pflanzenarten von Naturschutzbedenken, da derzeit nur wenige Informationen über bestäubende Taxa verfügbar sind.
Newton et al. 2023
Die Ergebnisse der Studie waren aufschlussreich. Die eDNA-Metabarcoding-Technik, bei der drei verschiedene Assays verwendet wurden, entdeckte mehr Tierarten, die Blumen besuchten, als herkömmliche visuelle Erhebungen, die gleichzeitig durchgeführt wurden. Dazu gehörten Vögel, Bienen und andere Bestäuberarten. Zu den Entdeckungen gehörte die Anwesenheit eines westlichen Zwergopossums, das eine Blume besuchte, was die erste eDNA-Metabarcoding-Studie darstellt, die gleichzeitig die Interaktion von Insekten-, Säugetier- und Vogelarten mit Blumen identifizierte. Dieses Ergebnis unterstreicht die Leistungsfähigkeit und Vielseitigkeit des eDNA-Metabarcodings bei der Erfassung der komplexen Beziehungen zwischen Bestäubern und Pflanzen.
Interessanterweise wurde die größte Diversität von Taxa – oder Gruppen verwandter Organismen – auf großen Blütentypen gefunden, insbesondere auf denen von Banksia arborea und Georgische Grevillea. Dies unterstreicht die Bedeutung dieser Pflanzen für die Unterstützung einer Vielzahl von Bestäuberarten.
Die Implikationen der Studie gehen weit über den bloßen Nachweis der Anwesenheit von Bestäubern hinaus. Die einfache Probenentnahme und die Robustheit der eDNA-Metabarcoding-Methodik können das Biodiversitätsmanagement revolutionieren. Diese Technik ermöglicht nicht nur die Überwachung von Pflanzen, sondern auch ihrer Kohorte potenzieller Bestäuber, was Möglichkeiten für einen schnellen und effizienten Vergleich der Biodiversität und des Ökosystemzustands zwischen verschiedenen Standorten eröffnet.
Darüber hinaus kann das eDNA-Metabarcoding wertvolle Einblicke in Ersatzbestäuber im Falle eines Rückgangs der Bestäuber liefern. Ersatzbestäuber sind alternative Arten, die einspringen und die gleichen Bestäubungsdienste leisten können, wenn die primären Bestäuber zurückgehen. Das Identifizieren und Verstehen dieser Surrogate kann Wissenschaftlern helfen, gezielte Erhaltungsstrategien zu entwickeln, um die Gesundheit und Stabilität des Ökosystems zu erhalten.
Die innovative eDNA-Metabarcoding-Methode, die von Newton und Kollegen entwickelt wurde, bietet einen vielversprechenden neuen Ansatz für die Überwachung und Erhaltung von Bestäubern. Durch ein umfassenderes Verständnis der komplizierten Beziehungen zwischen Bestäubern und Pflanzen kann diese Technik Forschern und Naturschützern helfen, potenzielle Bedrohungen zu identifizieren und wirksame Strategien zum Schutz dieser lebenswichtigen Arten zu entwickeln. Da die Bestäuberpopulationen weltweit weiter zurückgehen, kann die Bedeutung innovativer Tools wie eDNA-Metabarcoding nicht hoch genug eingeschätzt werden. Allerdings muss die Technik noch etwas verfeinert werden. Newton und Kollegen kommen zu dem Schluss:
Weitere Grundlagenstudien sind notwendig, um die eDNA-Metabarcodierung von Blumen als robustes Instrument zur Bewertung von Blumen besuchenden Tieren zu etablieren. Bisher haben nur wenige Studien die relevanten Faktoren (dh Temperatur, UV und Niederschlag) untersucht, die den DNA-Abbau auf Pflanzenmaterial beeinflussen können (obwohl siehe Valentin et al., 2021), nach unserem besten Wissen, ohne Studien, die die Faktoren untersuchen, die die Ablagerung von eDNA auf Blumen beeinflussen. Daher ist es derzeit unmöglich zu bestimmen, ob die relativ geringe Tiervielfalt bei Blütenbesuchen auf wenige Besuche zurückzuführen ist (wie die visuellen Erhebungen in unserer Studie vermuten lassen) oder auf DNA-Abbau aufgrund von Umweltfaktoren (Evans & Kitson, 2020; Goldberget al., 2018).
Newton et al. 2023
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Newton, JP, Bateman, PW, Heydenrych, MJ, Kestel, JH, Dixon, KW, Prendergast, KS, White, NE und Nevill, P. (2023) „Überwachung von Vögeln und Bienen: Umwelt-DNA-Metabarcoding von Blumen erkennt Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Tieren" Umwelt-DNA. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1002/edn3.399.
