Werkzeugkasten Naturschutzgenetik: eDNA Amphibien und Verbund
Die Aufgabe, Gelder möglichst wirksam und am richtigen Ort einzusetzen, stellt im Naturschutz angesichts der beschränkten Mittel und des gleichzeitig grossen Handlungsbedarfs eine besondere Herausforderung dar. Problematisch ist beispielsweise, dass bei der Biodiversitätsförderung oftmals eine Wirkungskontrolle der Massnahmen schwierig oder mit grossem Aufwand verbunden ist. Die in den letzten Jahren zunehmend angewandten genetischen Methoden zum Nachweis von Arten sowie zur Erfassung von Vernetzung von Populationen und Lebensräumen haben gezeigt, dass die Anwendung der Genetik die Naturschutzpraxis bei verschiedenen Fragestellungen wesentlich unterstützen kann. Noch werden aber genetische Methoden in der Naturschutzpraxis selten angewandt.
Der neu entwickelte Werkzeugkasten Naturschutzgenetik bietet der Naturschutzpraxis Abläufe beziehungsweise Workflows an, welche es erlauben genetische Methoden im Naturschutz routinemässig einzusetzen. Hauptbestandteil des Werkzeugkastens Naturschutzgenetik sind bezüglich Aufwand und Ertrag erprobte, einfache und transparente Workflows mit illustrierten Anleitungen für das Probenahmedesign, das Sammeln von Proben im Feld, die Analysen im Labor, standardisierte statistische Auswertungen sowie die einfache benutzerorientierte Darstellung der Resultate und deren Interpretation zuhanden der Naturschutzpraxis (Bund, Kantone, Umweltbüros, NGOs). Das gezielte Ausrichten auf für den Naturschutz wichtige und relevante Fragestellungen trägt dazu bei, das Potential der genetischen Methoden für den Alltag im Naturschutz nutzbar zu machen und die Naturschutzgenetik in der Praxis zu etablieren.
Es wurden zwei Abläufe oder Workflows für den routinemässigen und standardisierten Einsatz von genetischen Methoden im Naturschutz eingeführt (für aktuelle Informationen siehe www.naturschutzgenetik.ch). Erstens wurde ein genetischer Nachweis der in der Schweiz in Weihern und Teichen vorkommenden Amphibienarten aufgrund von eDNA (Umwelt-DNA) aus Wasserproben etabliert. Damit können auch Amphibienarten nachgewiesen werden, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer nachweisbar sind (z. B. Kammmolch, Triturus cristatus, Teichmolch, Lissotriton vulgaris) oder im Feld morphologisch nicht unterscheidbar sind (z. B. invasive Wasserfrösche, Pelophylax sp.). Zweitens wurde ein Workflow für die Untersuchung von Vernetzung beziehungsweise Isolation von Populationen und Lebensräumen mittels genetischer Methoden (Mikrosatelliten) entwickelt. Zurzeit sind genetische Methoden die einzigen, welche allgemein und für alle Organismengruppen mit vertretbarem Aufwand anwendbar sind, um Vernetzung auf Landschaftseben festzustellen.
Die beiden entwickelten Workflows sind so konzipiert, dass sie auf viele Ziellebensräume und Zielarten des Naturschutzes übertragbar sind. Der Werkzeugkasten Naturschutzgenetik ist somit einfach erweiterbar. Bereits wird der Workflow eDNA aufgrund des Interesses von AnwenderInnen um weitere Organismengruppen (z. B. Libellen) erweitert. Mit dem Werkzeugkasten Naturschutzgenetik soll es gelingen, die Nutzung der Naturschutzgenetik mit ihren vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten in der Naturschutzpraxis in der Schweiz zu verankern.
While there is a clear need for timely action in conservation management, effective nature conservation is often hindered by insufficient financial resources. One problem is that studies on the effectiveness of taken conservation actions are difficult to carry out or are cost-intensive. Recently, the increased use of genetic methods in the identification of species or for the evaluation of connectivity or fragmentation of populations has shown that conservation genetics could support conservation management in answering many questions of practical relevance. However, genetic methods are still rarely used by conservation professionals.
Here, a conservation genetics tool kit, which offers ready-to-use workflows is presented. These workflows allow for the routine use of genetic methods in nature conservation. The main parts of the tool kit are workflows optimized for labour and costs. They give easy-to-read and illustrated guidance regarding sample design, sampling of genetic material, laboratory work, standardized statistical analyses, presentation of useroriented results and the interpretation of the results in conservation practice (federal and cantonal authorities, private consultancies, NGOs). The conservation genetics tool kit’s clear focusing on important and relevant questions of conservation practice ensures the accessibility of the potential of genetic methods in nature conservation and fosters the increased use of conservation genetics in conservation management.
Two different workflows for the routine and standardized use of genetic methods in nature conservation were established (for up-to-date information see www.naturschutzgenetik. ch). First, a genetic tool for the identification of pond-breeding amphibians in Switzerland based on environmental DNA (eDNA) from water samples was set up. With this method, also amphibian species that are difficult to detect with traditional field methods (e.g. crested newt, Triturus cristatus, smooth newt, Lissotriton vulgaris) or cannot be morphologically determined in the field (e.g. invasive water frogs, Pelophylax sp.) can be identified. A second workflow enables the study of the isolation or connectivity of populations or habitats using genetic methods (microsatellites). Currently, genetic methods are the only ones which allow – with a reasonable effort – an evaluation of the level of connectivity at the landscape scale for (almost) all groups of organisms.
These two workflows are set up to be easily transferable to other target species and habitats in conservation management. The scope of the conservation genetics tool kit can thus easily be enlarged. Due to the interest of stakeholders, the eDNA workflow is currently applied to and optimized for other organismic groups (e. g. dragonflies and damselflies). The conservation genetics tool kit facilitates a more routine use of conservation genetics in conservation practice and its manifold applications in Switzerland.