Die Biodiversität ist weltweit bedroht: Arten gehen zurück und die Zusammensetzung von Lebensgemeinschaften verändert sich. Um wirksame Umweltpolitik und nachhaltige Schutzmaßnahmen zu entwickeln, braucht es verlässliche Daten über den Zustand und die Veränderungen biologischer Vielfalt. Diese fehlen jedoch häufig – insbesondere in abgelegenen, aber artenreichen Regionen wie den Tropen. Zudem verlaufen die Veränderungen vieler Ökosysteme inzwischen schneller, als mit herkömmlichen Methoden erfasst werden kann.
Umwelt-DNA aus 113 Flusssystemen weltweit
Eine Studie eines internationalen Forschungsteams unter der Leitung der Universität Zürich, der Eawag und der Yunnan-Universität liefert nun eine umfassende globale Analyse der Fischbiodiversität in Flüssen. Sie zeigt, wie das lokale Klima und menschliche Aktivitäten die Biodiversitätsmuster in Flussökosystemen prägen. Grundlage dafür ist das Umwelt-DNA-Monitoring, ein neuartiger Ansatz zur Erfassung biologischer Vielfalt. Dabei werden DNA-Spuren aus Wasserproben analysiert, um nachzuweisen, welche Arten in einem Gewässer vorkommen. In einer globalen Zusammenarbeit integrierten die Wissenschaftler eDNA-Daten von fast 2000 Probestellen in 113 Flusssystemen auf fünf Kontinenten.
«Um biologische Vielfalt zu schützen, braucht es genügend Daten über ihren Zustand und ihre Veränderungen. Unsere Forschung zeigt, wie technologische Fortschritte das Verständnis von Biodiversität in verschiedenen Dimensionen verbessern kann», sagt Erstautorin Yan Zhang, Postdoktorandin an der Yunnan University (China).
Klima und Menschen prägen die Biodiversitätsmuster
Die Studie identifiziert globale Muster in der Artenvielfalt von Flussfischen: In wärmeren Regionen war die Zunahme der Artenvielfalt mit zunehmender Größe des Flusseinzugsgebiets ausgeprägter. Dies unterstreicht den Einfluss des lokalen Klimas auf die Biodiversität. In Gebieten mit höherer menschlicher Aktivität wurde dieser positive Zusammenhang jedoch abgeschwächt. «Wir haben festgestellt, dass die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten regional variieren und daher angepasste Schutzmaßnahmen erfordern», sagt Studienleiter Florian Altermatt, Professor für Gewässerökologie an der UZH und der Eawag.
Nicht nur der Artenreichtum, sondern auch andere Biodiversitätskennzahlen wie die funktionelle oder genetische Diversität reagieren in größeren Einzugsgebieten stärker auf menschliche Einflüsse. Besonders stark betroffen war etwa die phylogenetische Diversität, die die evolutionären Beziehungen zwischen Arten beschreibt. Diese Veränderungen zeigten sich vor allem in kleineren Flusseinzugsgebieten. «Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Reaktionen der Biodiversität auf Umweltgradienten und menschliche Einflüsse komplex sind und je nach betrachtetem Aspekt der Biodiversität, unterschiedlich ausfallen», so Yan Zhang.
eDNA ermöglicht eine schnelle und großflächige Biodiversitätsüberwachung
Die Studie verdeutlicht das Potenzial von eDNA als Instrument für eine schnelle, großflächige Überwachung von Biodiversität. Im Gegensatz zu klassischen Methoden wie Kiemennetzen oder Elektrofischerei müssen dabei keine Fische gefangen werden. Stattdessen wird DNA aus Wasserproben extrahiert und sequenziert, um artspezifische genetische Signaturen zu identifizieren. So lässt sich feststellen, welche Arten in einem Gewässer vorkommen. «Die Biodiversitätsforschung entwickelt sich zu einer Datenwissenschaft, in der die Integration großer Datenmengen neue Erkenntnisse ermöglicht – auch für die globale Biodiversitätspolitik», sagt Florian Altermatt.
Indem eDNA Veränderungen in der biologischen Vielfalt frühzeitig sichtbar macht, kann die Methode zur Entwicklung wirksamer Schutzstrategien für Ökosysteme beitragen. Sie unterstützt zudem internationale Biodiversitätsziele wie jene des Globalen Rahmenwerks für die biologische Vielfalt. «Unsere Forschung erweitert nicht nur das wissenschaftliche Verständnis, sondern liefert politischen Entscheidungsträger:innen auch wichtige Grundlagen für den Schutz von Süsswasserökosystemen», fasst Altermatt zusammen.
Universität Zürich
Originalpublikation:
Zhang, Y., Zhang, H., Akashi, H. et al. A unified analysis of global riverine eDNA reveals common associations of fish biodiversity with drainage characteristics. Nat Ecol Evol (2026). doi.org/10.1038/s41559-026-03106-1
