DNA des Waldes – Biodiversitätserfassung in Wäldern mittels Umwelt-DNA

Endbericht – Waldfonds-Projekt

Projektlaufzeit: 1.5.2022 – 30.06.2024
Projektleitung: Univ.-Prof. Dr. Michael Traugott
Institut für Zoologie, Universität Innsbruck

Wälder sind ein wichtiger Lebensraum für zahlreiche Tier-, Pflanzen- und Pilzarten und spielen
eine zentrale Rolle für den Erhalt der Biodiversität. Über Jahrhunderte wurden Wälder jedoch
stark verändert – so auch in Österreich. Seit etwa 50 Jahren wird der ökologische Zustand
unserer Wälder im Rahmen der österreichischen Waldinventur überwacht. Das Monitoring der
Biodiversität konzentriert sich bisher vor allem auf Vegetationstypen, Holzgewächse und
ausgewählte Indikatorarten. Eine flächendeckende und standardisierte Erfassung der
Biodiversität fehlt jedoch, da herkömmliche Methoden zeit- und personalintensiv sind und
häufig die taxonomische Expertise zur Bestimmung aller Arten fehlt.
Ein neuer Ansatz zur Lösung dieses Problems ist die Nutzung von Umwelt-DNA (eDNA). Diese
wird von Organismen in geringen Mengen an ihre Umgebung abgegeben und kann zur
Identifikation von Arten genutzt werden.
Über Regenwasser und Luft wird eDNA in Gewässer eingetragen. Fließgewässer, die Wälder
durchziehen, „sammeln“ daher nicht nur eDNA aquatischer Organismen, sondern auch jene
von Landlebewesen, die in Wäldern leben. Daher sollte es möglich sein, durch die Gewinnung
von eDNA aus Wasserproben ein einfaches und schnell durchführbares Monitoring
terrestrischer Waldbewohner zu ermöglichen.
Das vorliegende Projekt zielte darauf ab, die Möglichkeit, Waldbäche als „Biodiversitäts-Info
Hubs“, die eDNA aus ihrem gesamten Einzugsgebiet akkumulieren, zu evaluieren. Um zu
erforschen, wie gut sich die terrestrische Organismenvielfalt von Wäldern mittels eDNA-Proben
aus Fließgewässern erfassen lässt, führten wir eine Modellstudie in zwei Waldgebieten in Tirol
durch: Einerseits im Naturreservat Taschbachtal bei Achenkirch auf Kalk und andererseits in der
Gunggl im Zillertal auf Silikat.
Die drei wesentlichen Zielsetzungen des Projektes waren 1) die Eignung von eDNAWasserproben
zur Erfassung terrestrischer Organismengruppen von Wäldern zu evaluieren, 2)
zu untersuchen, wo im Verlauf der Bäche Probenahmen eine möglichst breite Artenvielfalt
erfassen lassen und 3) zu bestimmen, wann die eDNA-Probenahme am besten durchgeführt
werden sollte, um eine möglichst breite Vielfalt an terrestrischen Taxa festzustellen.
Die Wasser-eDNA-Probenahme erfolgte in beiden Gebieten einmal im Monat im Jahr 2022 von
Juni bis Oktober sowie im Jahr 2023 von Mai bis Juni/Juli. Insgesamt wurden 19 Probenahme-
Punkte entlang des Gungglbachs und 25 Probenahme-Punkte entlang des Taschbachs beprobt
und 114 bzw. 162 Proben im Untersuchungsgebiet Gunggl bzw. Taschbach gezogen.
Für die Gewinnung der eDNA aus den Bächen wurde die aktive Filtration von Wasser
durchgeführt, wobei pro Probe 1,5 Liter Wasser filtriert wurden. Neben den
Wasserfilterproben entnahmen wir auch Proben aus Regensammlern, die unter Bäumen
aufgestellt wurden, sowie Proben aus Boden, Streu und Totholz, welche ebenfalls zur
Gewinnung von eDNA herangezogen wurden. Diese zusätzlichen Probentypen sollten als
Vergleich zu den Wasserfilterproben dienen.
Mittels Metabarcoding wurden die DNA-Extrakte aus den verschiedenen Probentypen auf
eDNA von Arthropoden, Pilzen und höheren Pflanzen getestet.

Die Ergebnisse unserer Untersuchung belegen, dass durch Umwelt-DNA-Proben aus
Waldbächen eine beeindruckende Vielfalt an terrestrischer Biodiversität erfasst werden kann.
Neben der generellen Erfassung der Biodiversität konnte auch das Potential zum Monitoring
invasiver und pathogener Arten demonstriert werden. Zusätzlich zu den Wasserproben stellen
auch die Regensammler, die unter Bäumen aufgestellt werden, eine innovative Methode dar,
um Lebewesen aus den Kronenbereichen von Wäldern mittels eDNA zu monitoren. Als Vorteile
der eDNA-Ansätze sind sowohl die einfache Probenahme als auch die Möglichkeit einer breiten
taxonomischen Analyse der Proben anzuführen.

Das vorliegende Projekt hat gezeigt, dass eine Vielzahl an terrestrischen Organismen, inklusive
invasiver und pathogener Arten, über eDNA aus Waldbächen nachgewiesen werden kann. Es
liefert wesentliche Grundlagen für die Weiterentwicklung des Einsatzes von eDNA-basierten
Monitorings terrestrischer Biodiversität in Wäldern. Damit wurde ein erster Schritt für ein
bundesweites Wald-Biodiversitätsmonitoring mittels eDNA aus Bachwasserproben gelegt, um
das Management und den Schutz der Lebensvielfalt in Wäldern zukünftig weiter zu verbessern.

Details

Autor: Traugott et al.
Titel: DNA des Waldes – Biodiversitätserfassung in Wäldern mittels Umwelt-DNA
Themenschwerpunkt: Artenvielfalt, Naturwaldreservate, eDNA,
Geografischer Schwerpunkt: Taschbach, Achenkirch
Datum: 2025
Art der Arbeit: Endbericht, Waldfonds-Projekt
Umfang: 90 Seiten