Bewertung der Biologischen Vielfalt mittels DNA-Extraktion aus Bodenproben von Dauerbeobachtungsflächen (BDF)

Abstract

In Deutschland fehlt eine flächendeckende und standardisierte Erfassung der Bodenorganismen, obwohl mit den ca. 800 Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF) eine umfassende Infrastruktur dafür zur Verfügung steht. Allerdings führen bisher nicht alle Bundesländer eigene bodenbiologische Untersuchungen auf ihren BDF durch. Wichtigster Grund dafür dürfte die aufwändige und teure Bestimmung der Bodeninvertebraten sein. Zur Lösung dieses Problems sollte das vorliegende Vorhaben beitragen. An 25 Standorten wurden Regenwürmer, Enchytraeiden und Collembolen erfasst, die Tiere morphologisch und per DNA-Metabarcoding bestimmt und die Ergebnisse miteinander verglichen. Das Ziel war, Empfehlungen für ein effizientes und routinemäßig umsetzbares Monitoring der Bodenfauna im Rahmen des deutschen BDF-Programms zu entwickeln. Die Ergebnisse zeigten, dass die genetischen Bestimmungsmethoden hierfür grundsätzlich geeignet sind. Vor einer Einführung in die behördliche Praxis müssen noch einige Voraussetzungen erfüllt werden. Die DNA-Referenzdatenbanken müssen umfassend, gut kuratiert und qualitätskontrolliert sein. DNA-basierte Methoden müssen standardisiert werden. Es müssen belastbare Indizes für die Bodengesundheit, basierend auf Daten zu Bodenorganismen entwickelt werden. Es wird empfohlen, dass die Erhebungen bezüglich der Bodenfauna in allen Bundesländern im gleichen Umfang und mit gleichen Methoden erfolgen. Bodenorganismen sollten zunächst mit klassisch morphologischen Methoden regelmäßig erfasst werden, mindestens Regenwürmer, Enchytraeiden und Collembolen. Die Aufnahme weiterer Gruppen sollte geprüft werden. Die Einführung genetischer Methoden sollte, beginnend mit den Regenwürmern, schrittweise erfolgen. Die erhobenen Daten sollten zentral zusammengeführt und der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt werden. Langfristig sollte Umwelt-DNA-Metabarcoding standardmäßig zur Untersuchung und Bewertung der biologischen Vielfalt des Bodens eingesetzt werden. Quelle: Forschungsbericht

Germany lacks a nationwide and standardised survey of soil organisms, although a comprehensive infrastructure for this is available with the approx. 800 Permanent Soil Monitoring Sites (BDF). However, not all federal states conduct their own soil biology surveys on their BDF. The most important reason for this is probably the time-consuming and expensive identification of soil invertebrates. The present project should contribute to solving this problem. Earthworms, enchytraeids and collembolans were sampled at 25 sites, the animals were determined morpho logically and by DNA metabarcoding, and the results were compared with each other. The aim was to develop recommendations for an efficient and routinely implementable monitoring of soil fauna within the German BDF programme. The results showed that genetic identification methods are basically suitable for this purpose. Before they can be introduced into official practice, several preconditions still must be met. DNA reference databases must be comprehensive, well curated and quality controlled. DNA-based methods need to be standardised. Robust indices of soil health based on soil organism data need to be developed. It is recommended that soil fauna surveys be carried out to the same extent and using the same methods in all federal states. Soil organisms should first be regularly recorded using classical morphological methods, at least earthworms, enchytraeids and collembolans. The inclusion of further groups should be examined. Genetic methods should be introduced gradually, starting with earthworms. The data collected should be compiled centrally and made available to the public. In the long term, environmental DNA metabarcoding should be used as standard for investigating and assessing soil biodiversity. Quelle: Forschungsbericht

Die ⁠Biodiversität⁠ im Boden beeinflusst die Fruchtbarkeit und Struktur des Bodens sowie die Verfügbarkeit von Wasser und Nährstoffen für Pflanzen und andere Organismen. Das ⁠Monitoring⁠ der Bodenbiodiversität kann dazu beitragen, Umweltprobleme frühzeitig zu erkennen und Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Mit neuen genetischen Methoden lassen sich dabei Kosten einsparen, einen höheren Grad der Standardisierung erreichen und neue Organismen-Arten bestimmen. Die Erfassung der Umwelt-DNA (eDNA) hat aber auch Grenzen und sollte für wichtige Organismengruppen weiterhin mit der klassischen morphologischen Taxonomie kombiniert werden. Der vorliegende Bericht stellt ein methodisches Grundwerk dafür dar.