Biodiversitätsmonitoring 2.0
Mischproben aus Malaisefallen, Klebefallen, Bodenproben, Kotproben, Mageninhalten, Wasserproben, verarbeiteten Nahrungsmitteln u.v.m. können mit dem sogenannten Metabarcoding analysiert werden. Eine
Vielzahl der in der Probe befindlichen Arten (Tiere, Pflanzen, Pilze, Mikroorganismen) können mit dieser Methode erfasst werden.
#1 Probenahme
Mischproben werden im Feld gesammelt, z.B. Malaisefallen, Bodenfallen, Gelbschalen, Stammeklektor, Bodenproben, Kescherfänge, Fledermauskot, Rindenmulch, Makrozoobenthosproben, verarbeitete Lebens- oder Futtermittel.
#2 Probe
Die Proben sollten in möglichst hochprozentigem Alkohol, am besten kühl und dunkel, gelagert werden. Auch getrocknete Proben sind möglich. Kot-, Rinden- und Bodenproben werden idealerweise getrocknet und baldmöglichst versandt.
#3 DNA Extraktion
Aus den Mischproben wird die DNA aller in der Probe befindlichen Organismen extrahiert.
#4 Amplifikation der Barcoding-Region
Das für das DNA Barcoding benötigte Gen wird vervielfältigt/amplifiziert und die DNA Stücke jeder Probe mit einem eindeutigen Marker versehen und sequenziert.
#5 Qualitätskontrolle der Daten
Im ersten bioinformatorischen Schritt wird die Qualität der Sequenzen und Daten überprüft und die Daten für den Datenbankvergleich vorbereitet.
#6 Vergleich der Sequenzen mit den Datenbanken
Die Sequenzen werden mit den öffentlich zugänglichen Datenbanken von BOLD und Genebank/NCBI abgeglichen.
#7 Erstellung der auf das Projekt abgestimmten Artenlisten, Graphen und Berichte
Je nach Fragestellung der Kunden werden detaillierte Artenlisten der einzelnen Proben/Standorte/Zeitpunkte erstellt und weiterführende Metadaten (Rote Liste Status, FFH Status, Invasionspotenzial, Vorkommen etc.) ergänzt. Zusätzlich können statistische Auswertungen auf Kundenwunsch erfolgen. Die graphische Darstellung der Daten wird im Kundenbericht eingefügt.
Biodiversitätsmonitoring im Digitalisierungszeitalter
Biomonitoring 1.0
Bestimmungen von großen, bekannten, Rote Liste/FFH Arten.
Benötigt taxonomische Expertise und Kapazitäten der Taxonomen.
Maximale Anzahl an Proben begrenzt.
In gewisser Zeit können nur wenige Individuen bestimmt werden.
Beispiel: Ssymank & Doczkal 2017 – Fänge von 20 Malaisefallen (411 Leerungen), bisher wurden 1 Millionen Insekten in 9 Jahren ausgewertet. Nach 3800 Stunden Arbeit sind knapp 10% der Tiere identifiziert.
Vergleichbarkeit unterschiedlicher Studien oft schwierig aufgrund verschiedener Auswertungen und unterschiedlicher Datenlage.
Biomonitoring 2.0
Bestimmung der gesamten Mischprobe inklusive der „Restproben“.
Benötigt genetischen Hintergrund, Labor und bioinformatorisches Wissen.
Parallelisierung vieler Proben möglich.
10.000ende Individuen können gleichzeitig, in einem Analysegang analysiert werden.
Vergleichbarkeit unterschiedlicher Standorte und Zeitintervalle mittels Bioinformatik möglich.
Mit einem Bruchteil des Budgets und einem deutlich geringeren Zeit- und Personalaufwand können mittels Metabarcoding ca. 95% der Tiere in einer Probe identifiziert werden.
An welche Grenzen Metabarcoding derzeit noch stößt
Quantifizierung
Bisher keine verlässliche Methode zur Erfassung der Individuendichte.
Datenbanken
Man kann nur nachweisen, was in den Datenbanken eingepflegt wurde.
Protokolle & Workflows
Probleme bei der Extraktion bzw. Amplifikation können auftreten bspw. durch Inhibitoren.
Kryptische Diversität
Wenige Arten mit Problemen bei eindeutiger Identifikation.
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