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Unbekannte Vielfalt im Abbaugebiet

Umwelt-DNA bestätigt, dass ein Großteil der Tiefsee-Fauna in der Clarion-Clipperton-Zone unentdeckt ist


Senckenberg-Wissenschaftler*innen haben mit einem internationalen Team die Vielfalt am Meeresgrund eines potentiellen Abbaugebietes für Manganknollen im pazifischen Ozean untersucht. Die Forschenden analysierten hierfür die Umwelt-DNA aus über 300 Sedimentproben. Sie zeigen in ihrer im Fachjournal „Frontiers in Marine Science“ erschienenen Studie, dass mindestens 60 Prozent der am Boden lebenden Foraminiferen, schalentragende Einzeller, genannt Kammerlinge, und ein Drittel aller Eukaryoten, Lebewesen mit Zellkern, noch unbeschrieben sind.

Die Tiefsee zu erforschen ist kein leichtes Unterfangen: Expeditionen sind aufwendig zu organisieren, die Probenahmen sind kostspielig und nur bei geringem Seegang möglich, die zu untersuchenden Areale können in der Regel nicht sehr groß sein.  „Neben der notwendigen und zeitaufwändigen Analyse der Organismen benötigen wir auch andere und schnellere Methoden, mit denen wir zusätzlich die biologische Vielfalt in der Tiefsee ermitteln können“, erklärt Prof. Dr. Angelika Brandt vom Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum in Frankfurt und fährt fort: „In unserer neuen Studie haben wir mithilfe von Umwelt-DNA aus Sedimenten der Clarion-Clipperton-Zone – einem potentiellen Abbaugebiet für mineralische Rohstoffe – sowie anderen Tiefseeregionen weltweit die bodenlebende Tiefsee-Fauna untersucht.“

Die sogenannte Umwelt-DNA oder eDNA wird nicht direkt aus Organismen extrahiert, sondern aus Umweltproben, wie Wasser oder Sedimenten, gewonnen. Mithilfe dieses Erbgutes kann die Dynamik von Ökosystemen und Populationen einzelner Arten untersucht werden.  „Wir haben die Umwelt-DNA aus 310 Sedimentproben aus der Clarion-Clipperton-Zone und weiteren Tiefseegebieten analysiert. Die Ergebnisse unterstreichen, dass die Biodiversität der Tiefsee noch nahezu unbekannt ist“, so der Mitautor der Studie Prof. Dr. Pedro Martínez Arbizu von Senckenberg am Meer

Die Analyse der Forschenden zeigt, dass über 60 Prozent der benthischen Foraminiferen und fast ein Drittel der eukaryotischen Lebewesen keiner bislang erfassten Art zugeordnet werden kann. „Wir konnten außerdem darlegen, dass die Vielfalt in den potentiellen Seebergbaugebieten im Vergleich zu anderen Tiefseegebieten besonders hoch ist“, ergänzt die Frankfurter Meeresforscherin.

Die Wissenschaftler*innen kommen in ihrer Studie zu dem Schluss, dass die Umwelt-DNA grundsätzlich eine für den Einsatz in der Tiefsee geeignete Methode ist. „Die Daten geben uns einen guten Überblick wie viele schon bekannte sowie bislang unerforschte Tiere auf dem Meeresboden leben sowie einen Einblick in die Regionen, in denen einen besonders hohe Biodiversität vorliegt – das ist unerlässlich, um die Auswirkungen des Tiefseebergbaus auf dieses fragile Ökosystem zu verstehen“, fasst Martínez zusammen. 

Publikation:
Lejzerowicz F, Gooday AJ, Barrenechea Angeles I, Cordier T, Morard R, Apoth loz-Perret-Gentil L, Lins L, Menot L, Brandt A, Levin LA, Martinez Arbizu P, Smith CR and Pawlowski J (2021) Eukaryotic Biodiversity and Spatial Patterns in the Clarion-Clipperton Zone and Other Abyssal Regions: Insights From Sediment DNA and RNA Metabarcoding. Front. Mar. Sci. 8:671033. doi: 10.3389/fmars.2021.671033

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60 Prozent der am Boden lebenden Foraminiferen in der Clarion-Clipperton-Zone sind noch unbeschrieben. Foto: Franck Lejzerowicz

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Die Vielfalt in den potentiellen Seebergbaugebieten ist im Vergleich zu anderen Tiefseegebieten besonders hoch. Foto: Senckenberg/Nils Brenke