Eine sogenannte Malaise-Falle für Insekten wird in Neuglobsow von Michael Sachtleben im Rahmen der Studie installiert. | Foto: IGB
Insekten sind mit weltweit über 1 Million beschriebenen Arten die mit Abstand größte taxonomische Gruppe im Tierreich. Angesichts dieser Artenvielfalt und dem steigenden Anspruch, immer umfangreichere Datengrundlagen zu erheben, stößt die traditionelle Bestimmung am Mikroskop an ihre Grenzen. „Vor allem vor dem Hintergrund des weltweiten Insektensterbens brauchen wir neue Ansätze, die die traditionelle mikroskopische Bestimmung ergänzen, weil sie umfassender und schneller sind, um die Artenvielfalt und Verbreitung von Insekten gleichzeitig effizient und zuverlässig zu ermitteln", sagt Professor Mark Gessner, Abteilungsleiter am IGB und Mitautor der Studie.
Mit Hilfe von DNA-Metabarcoding können die Arten in einer Mischprobe von Tausenden von Individuen identifiziert werden. Anhand von 1.815 Proben aus 75 Malaise-Fallen, die 2019 und 2020 bundesweit aufgestellt wurden, hat das Team unter Leitung der Universität Duisburg-Essen und der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung nun gezeigt, wie sich das DNA-Metabarcoding in großflächige Insekten-Monitoring-Netzwerke integrieren lässt. Die aktuelle Studie stellt sowohl die gut reproduzierbaren und effizienten Arbeitsabläufe im Labor als auch die bioinformatische Datenanalyse vor – einschließlich des Zeit- und Kostenaufwands.
Erfassung der Biodiversität „dunkler“ Taxa
Insgesamt rund 10.800 taxonomisch validierte Insektenarten konnten ermittelt werden. Darüber hinaus enthielten die Proben jedoch geschätzt fast doppelt so viele weitere Arten, nämlich etwa 21.000, für die entweder ein Referenzbarcode fehlt oder die noch nicht wissenschaftlich beschrieben sind. DNA-Metabarcoding kann also auch helfen, unbekannte Arten zu identifizieren. „Allerdings müssen wir dabei unterscheiden zwischen den so genannten Dark Taxa, also Arten, die noch nicht wissenschaftlich klassifiziert sind, und Arten, die zwar formal beschrieben sind, für die aber keine genetischen Referenzsequenzen vorliegen“, erklärt IGB-Forscher Professor Michael Monaghan, ebenfalls Autor der Studie.
Ansatz gut geeignet für Insekten mit aquatischer Lebensphase
Ein wichtiges Detailergebnis für die IGB-Forscher war, dass die Malaise-Fallen auch Insekten mit einer aquatischen Lebensphase effektiv fangen, obwohl diese Fallen für andere Insektengruppen entwickelt und selten in der Nähe von Gewässern aufgestellt wurden. Die Bestimmung mittels DNA-Metabarcoding erwies sich für diese aquatischen Insekten ebenfalls als gut geeignet. So wurden in den Malaise-Fallen etwa 150 Köcherfliegen- (Trichoptera), 50 Steinfliegen- (Plecoptera) und 40 Eintagsfliegenarten (Ephemeroptera) gefangen. Dabei konnten 80 Prozent der Köcherfliegenarten genetisch identifiziert werden. Das sind mehr als bei allen anderen Insektengruppen in der Studie.
