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May 27, 2023

Luftqualitätsüberwachungsstationen sammeln benötigte Biodiversitätsdaten

Ein internationales Forscherteam hat herausgefunden, dass Tausende von Umgebungsgeräuschen auftreten

Ein internationales Forscherteam hat herausgefunden, dass Tausende von Stationen zur Überwachung der Luftqualität auf der ganzen Welt unwissentlich mehr als nur Luftschadstoffe und Staub aufzeichnen: Sie sammeln wahrscheinlich auch Daten zur biologischen Vielfalt in Form von Umwelt-DNA (eDNA). Bisher wurde angenommen, dass die Infrastruktur zur Überwachung der Biodiversität auf nationaler und globaler Ebene nicht vorhanden ist.

„Eines der größten Probleme, mit denen der Planet heute konfrontiert ist, ist der beschleunigte Verlust der Artenvielfalt“, sagt Elizabeth Clare, Assistenzprofessorin an der York University aus Toronto, Expertin für luftgestützte eDNA und korrespondierende Autorin vondas Papier veröffentlicht in Aktueller Biologie. „Dies könnte eine Fundgrube an Biodiversitätsdaten sein. Was wir durch die Analyse der Filter dieser Überwachungsstationen herausfanden, ist erstaunlich. An nur zwei Standorten fanden wir eDNA-Beweise für mehr als 180 verschiedene Pflanzen und Tiere.“

„Das Potenzial kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Es könnte ein absoluter Wendepunkt für die Verfolgung und Überwachung der Biodiversität sein“, sagt Dr. Joanne Littlefair von der Queen Mary University of London, Vereinigtes Königreich und Erstautorin des Artikels. „Fast jedes Land verfügt über eine Art Luftverschmutzungsüberwachungssystem oder -netzwerk, entweder staatlich oder privat, in vielen Fällen sogar beides. Dies könnte ein globales Problem lösen, wie die Artenvielfalt in großem Maßstab gemessen werden kann.“

Bisher hatte niemand gedacht, dass diese Luftqualitätsüberwachungsstationen als Nebenprodukt ihrer regulären Funktion eDNA-Daten von Vögeln, Bienen, Zecken, Pilzen, Insekten, Pflanzen und Säugetieren auf der ganzen Welt sammeln und speichern könnten. Aber es ist genau das, was benötigt wird, um die Artenvielfalt in einem Ausmaß zu überwachen, das noch nie zuvor möglich war.

Laut dem Living Planet Report des World Wildlife Fund ist die Wildtierpopulation seit 1970 um 69 Prozent zurückgegangen. Diese Luftqualitätsstationen könnten genau das sein, was nötig ist, um nicht nur die Artenvielfalt auf dem ganzen Planeten zu verfolgen, sondern möglicherweise auch die Jahrzehnte zu nutzen historischer eDNA-Biodiversitätsdaten auf Filtern, die über Jahre hinweg verschwanden.

Regierungen, Wissenschaftler und Umweltbehörden auf der ganzen Welt haben groß angelegte Standardmethoden zur Verfolgung der biologischen Vielfalt in Echtzeit gefordert – aber das war eine unmögliche Aufgabe – da bisher kein standardisierter Ansatz und keine bereitgestellte Infrastruktur vorgeschlagen wurden.

Die Entdeckung, dass diese Luftüberwachungsstationen eDNA sammeln könnten, ist umso überraschender, als sie dies möglicherweise die ganze Zeit stillschweigend getan haben.

Erst als Forscher, darunter Clare und Littlefair, bewiesen, dass es möglich ist, anhand von eDNA-Proben aus der Luft zu bestimmen, welche Arten vorhanden sind, erkannten Wissenschaftler des britischen National Physical Laboratory (NPL), das die nationalen Luftqualitäts-Probenahmenetze betreibt, das Potenzial dessen, was sie bereits hatten. DR.James Allerton und Dr.Andrew Brown von NPL kontaktierte Littlefair und Clare und fragte sich, ob die nationalen Luftqualitätsüberwachungsnetze im Vereinigten Königreich während des normalen Betriebs eDNA sammelten. Gemeinsam haben die unwahrscheinlichen neuen Mitarbeiter ihre erste Antwort: ein klares Ja.

„Wir haben routinemäßig Feinstaub gesammelt, um Schadstoffe in der Luft zu messen, aber als wir die Arbeit von Clare und Littlefair sahen, wurde uns klar, dass wir vielleicht auf etwas viel Wertvollerem saßen“, sagt Allerton.

Das Team führte einen Test an einer Luftqualitätsstation in London außerhalb eines großen Stadtparks durch, sammelte eine Stunde, einen Tag und eine Woche lang Proben und verglich sie mit acht Monate alten Proben einer öffentlichen Station in Schottland.

An der Queen Mary University of London kümmerte sich Littlefair um die Proben, während Clare und die Doktorandin Nina Garrett die Daten an der York University analysierten.

„Wir waren überrascht von der Vielfalt des Lebens, die wir mit einem Ansatz untersuchen konnten, der in diesem Wissenschaftsbereich nahezu unbekannt ist. An diesen beiden Orten haben wir gleichzeitig die eDNA von 34 Vogel- und 24 Säugetierarten, einer Vielzahl von Insekten, Nutzpflanzen, pathogene Pilze, schöne Wildblumen, Ziergartenpflanzen und Gräser“, sagt Clare von der Fakultät für Naturwissenschaften.

„Wir fanden interessante Arten wie Igel, Dachse, Hirsche, Siebenschläfer, kleine Eulen, Glattmolche, Singvögel und 80 verschiedene Arten von Waldbäumen und -pflanzen – Eiche, Linde, Esche, Kiefer – alles wurde dort gesammelt.“ auf diesen winzigen Filtern. Es ist unglaublich spannend.“

Dabei handelt es sich um einen Mechanismus zur Messung der Biodiversität an Land auf standardisierte und wiederholbare Weise in ganzen Ländern, jeden Tag und jede Woche an Tausenden von Standorten.

„Das Schöne an der Idee ist, dass wir etwas nutzen, das bereits existiert“, sagt Brown, der das Netzwerk bei NPL betreibt. „Wenn Netzwerke von Luftkeimsammlern auf der ganzen Welt alle ähnliches Material sammeln – nur im Rahmen ihres regulären Betriebs – ist das eine unglaubliche Ressource.“

Das Team versucht nun, so viele Proben wie möglich mit Blick auf eDNA zu konservieren. „Wir kennen den wahren Wert dieser Proben noch nicht, aber wenn sie gesammelt werden, könnten sie einen beispiellosen Blick auf unsere natürliche Welt liefern. Der Umfang wiederholter Proben könnte uns die schwer fassbaren Zeitreihendaten der biologischen Vielfalt und die Möglichkeit geben, terrestrische Messungen vorzunehmen.“ Artendynamik in einer hochauflösenden Form, die noch nie zuvor für die Überwachung der Biodiversität in Betracht gezogen wurde“, sagt Clare.

Wie Littlefair sagt: „Es wird eine weltweite Anstrengung erfordern, diese Proben zu sammeln und auszuwerten, aber dies ist eine außergewöhnliche Gelegenheit, die Vorteile einer bereits bestehenden, globalen Infrastruktur zu nutzen, die seit Jahrzehnten standardisierte eDNA-Daten sammelt und bis jetzt, wir einfach.“ Ich habe nicht bemerkt, dass die Ressource existiert.

- Diese Pressemitteilung wurde von der York University bereitgestellt