Senckenberg Forschung

Genetisches Wildtiermonitoring: Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Artenschutz

Luchs
Luchse sind durch Auswilderungsprogramme in Böhmerwald und Harz nach Deutschland zurückgekehrt. Glaubhafte Sichtmeldungen sowie genetische Nachweise der seltenen Katze sind äußerst rar.

 

 

 

Genetisches Wildtiermonitoring ist eine Methode, um seltenen und heimlich lebenden Arten wie Wolf, Wildkatze oder Biber auf die Schliche zu kommen. An Haaren,  Kot oder anderen Spuren führen Senckenberg-Wissenschaftler genetische Analysen durch, die eine wichtige Grundlage für den effektiven Schutz der Arten schaffen. 

Nichtinvasive Wildtiergenetik – der „unsichtbare“ Nachweis

Detaillierte Kenntnisse über zeitliche Trends in der Verbreitung und Häufigkeit (Abundanz) einer bedrohten Art bilden eine wichtige Grundlage für das Ergreifen effektiver Schutzmaßnahmen. Besonders seltene und heimliche Arten entziehen sich jedoch oft einer direkten Beobachtung, was ein effektives Monitoring erschwert. Dies trifft auch für große und auffällige Arten, wie Wolf, Luchs und Wildkatze zu, die nach ihrer weitgehenden Ausrottung im 19. Jahrhundert in den letzten Jahren begonnen haben, Teile ihrer verlorenen Verbreitungsareale zurückzuerobern.

Als Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Gesellschaft, vor allem dem angewandten Naturschutz, werden im Fachgebiet Naturschutzgenetik am Senckenbergstandort Gelnhausen genetische Wildtieranalysen durchgeführt. Da Totfunde von seltenen Arten rar sind, liegt das Hauptaugenmerk auf der Nutzung von nichtinvasiv gesammeltem Probenmaterial, wie Haaren, Kot, Urin, Blut- und Speichelresten. Mittels hochsensitiver genetischer Verfahren, wie Mikrosatellitenanalysen, lassen sich Erkenntnisse zu Artstatus, Hybridisierungsgrad, Geschlecht und Populationszugehörigkeit treffen. Durch die Untersuchung der genetischen Struktur können weiterhin Dispersionsraten und Migrationskorridore ermittelt werden.

 „Modellart“ Wildkatze

 

Karte: Wildkatzennachweise in Deutschland
Genetische Wildkatzennachweise in
Deutschland. Durch die Analysen der letzten
drei Jahre bei Senckenberg (blaue Punkte) hat
sich das bis dato bekannte Verbreitungsgebiet
(grüne Fläche) deutlich erweitert.

Begonnen haben die Untersuchungen im Jahr 2007 mit der genetischen Erfassung der Wildkatze (Felis silvestris) im Rahmen des BUND-Artenschutzprojekts „Rettungsnetz Wildkatze“, in dessen Rahmen Hunderte von Wildkatzennachweisen in Deutschland gelangen. Mittlerweile befinden sich in der genetischen Datenbank bei Senckenberg etwa 2.000 genetisch erfasste Wildkatzenindividuen - eine einmalige Leistung, die nur durch die Mithilfe zahlreicher ehrenamtlicher Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter möglich ist, die mittels der Lockstockmethode Katzen anlocken und Haarproben gewinnen. Die Verbreitungskarte der Wildkatze in Deutschland hat sich durch diese Analysen stark verändert, und für zahlreiche Regionen konnten Erstnachweise erzielt werden (etwa Nationalpark Kellerwald, Odenwald, Vogtland, Rhön, Rothaargebirge, Steiermark). Die mit der Wildkatze gemachten Erfahrungen in der Bearbeitung von nichtinvasiv gesammeltem Probenmaterial wurden seitdem für zahlreiche weitere Arten modifiziert, wie etwa Wolf und Biber.

Es muss daher davon ausgegangen werden, dass die deutschen Biberbestände langfristig aus mehr oder weniger miteinander verbundenen Mischbeständen unterschiedlichster Herkunft bestehen werden. Genetisch sind sich diese europäischen Reliktbestände ähnlich. Zudem sprechen jüngste paläogenetische Befunde gegen eine klare genetische Abgrenzbarkeit der beschriebenen Unterarten, wie Elbebiber oder Rhonebiber, und zeigen ein historisch komplexes genetisches Muster auf. Daher ist aus wissenschaftlicher Sicht an der ohnehin kaum vermeidbaren Vermischung der Bestände nur wenig auszusetzen, solange die Ausbreitung des kanadischen Bibers als gebietsfremde Art verhindert wird.

 Die Rückkehr der Wölfe: Wildtierforschung im öffentlichen Fokus

Timberwolf im Wildpark Springe
Molekularbiologie trifft Wildtier – auf der
Suche  nach Referenzmaterial wird ein
Timberwolf im Wildpark Springe „beprobt“.

Seit dem Jahr 2009 fungiert Senckenberg als Referenzzentrum für Luchs- und Wolfsgenetik in Deutschland. Luchs (Lynx lynx) und Wolf (Canis lupus) bildeten bis vor 150 Jahren neben dem Menschen über Jahrtausende die Spitze terrestrischer Nahrungsnetze in Europa. Luchse wurden schließlich u. a. in Tschechien, der Schweiz und in Deutschland (Bayerischer Wald, Harz) wieder angesiedelt, der Wolf hingegen hat ohne menschliche Hilfe zu uns zurückgefunden. Über Polen breitet er sich seit der ersten nachgewiesen Reproduktion im Jahre 2000 von der Sächsischen und Brandenburgischen Lausitz ausgehend wieder über Deutschland aus. Die seit drei Jahren in enger Abstimmung mit Wissenschaftlern des Senckenberg-Standorts Görlitz, den Länderbehörden und dem Wildbiologischen Büro LUPUS durchgeführten Analysen, die mittlerweile auch den polnischen Teil der sogenannten Deutsch-Westpolnischen Wolfspopulation einbeziehen, fügen sich seit diesem Jahr langsam zu einem umfassenden Bild zusammen.

Im Rahmen eines jährlich aus beim  Bundesamt für Naturschutz stattfindenden Expertentreffens konnten erstmals präzise Daten zu Rudelstrukturen, Wanderbewegungen und dem Hybridisierungsgrad der deutschen Wölfe gezeigt werden. Es zeigte sich, dass nach dem in der Öffentlichkeit bekannt gewordenen Fall einer Hybridisierung in den Anfangsjahren der Wolfsbesiedlung keine weiteren wildlebenden Wolfs-Hund-Hybriden mehr in Deutschland auftraten. Des Weiteren konnte der Ursprung der meisten in Westdeutschland gefundenen Wölfe ermittelt werden, die z. T. aus dem Kernbestand in der Lausitz stammen. Ein in Mittelhessen von einem Auto angefahrenes und 2012 im Westerwald von einem Jäger geschossenes Tier stammt jedoch aus der Alpenpopulation, die genetisch klar abgrenzbar ist und sich seit einigen Jahrzehnten von den Apenninen ausgehend über den Alpenraum ausbreitet. Derartige weite Wanderungen, wie sie der „Westerwaldwolf“ wohl unternommen hat, wurden bei Wölfen regelmäßig dokumentiert und unterstreichen die Bedeutung einer länder- und staatenübergreifenden Vernetzung der Wolfsexperten, wie sie bei Senckenberg geschieht.

Auswilderungen von Bibern in Mitteleuropa: Naturschutzerfolg oder Faunenverfälschung?

Karte der genetischen Strukturierung der Wildtierbestände
Genetische Strukturierung des Biberbestandes in Deutschland
und umliegenden Regionen. Farben zeigen die Zugehörigkeit zu
genetisch definiertenPopulationen an (rot = C. canadensis,
grün = C. f. albicus, hellblau = C. f. galliae,
blau = bayerische Mischpopulation,
orange = C. f. fiber und osteuropäische Gruppe), wobei die
Zugehörigkeit der Kern-DNA als Säulen und die der mitochondrialen
DNA (= maternale Linien) als Punkte dargestellt
sind.

 

Eurasische Biber (Castor fiber) waren einst in ihrem gesamten paläarktischen Verbreitungsgebiet bis auf wenige Reliktpopulation aus beim gerottet. Weil der letzte mitteleuropäische Bestand des Bibers östlich der innerdeutschen Grenze im Gebiet an der Elbe lag und zwischenzeitlich ebenfalls stark geschrumpft war, wurden für die ersten Wiederauswilderungsaktivitäten in Deutschland Biber aus unterschiedlichen europäischen Herkünften verwendet. Da die Auswilderungen oft erfolgreich waren und sich der Biber regional (z. B. in Bayern) rasch ausbreitete, war es bald nicht mehr eindeutig zu bestimmen, aus welchen Teilpopulationen lokale Biberbestände stammen. Erschwerend kam hinzu, dass es bald in zahlreichen Regionen Europas zu Auswilderungen kam, bei denen man sich teils auf bereits ausgewilderte Tiere, teilweise jedoch auf die Art Castor canadensis, den Kanadischen Biber, stützte.

Um die jeweiligen Herkunftsregionen und aktuellen Populationsstrukturen heimischer Biberbestände zu rekonstruieren, werden bei Senckenberg seit 2009 Gewebe und Haarproben von Bibern genetisch untersucht. Experimente mit Stacheldraht-Haarfallen, die über die gut sichtbaren Biberwechsel gespannt werden, verliefen erfolgreich und so wurden bis zum Jahresende 2012 247 Biberproben aus Deutschland und angrenzenden Regionen gesammelt. Die Ergebnisse zeigen, dass die deutschen Bestände mit wenigen Ausnahmen auf Eurasische Biber zurückgehen und die nichteinheimische kanadische Art bei uns keine wesentliche Rolle spielt. Auch zeigt sich, dass sich die ausgewilderten „Unterarten“ des Bibers gut vermischen und etwa in Bayern eine weitgehend homogene Reproduktionseinheit bilden,deren Herkunft nur noch über die Untersuchung der mitochondrialen, mütterlichen Linien rekonstruiert werden kann. Auch in anderen Regionen, wie der Schweiz und Brandenburg, verschmelzen aufeinandertreffende genetische Linien miteinander.

 Ausblick – ein naturschutzgenetisches Zentrum bei Senckenberg

 Die vorhergegangenen Fallbeispiele Wolf, Wildkatze und Biber zeigen, wie genetische Untersuchungen an Wildtieren unter Hinzunahme von nichtinvasiv gesammeltem Probenmaterial zu einer bisher unerreichten Probendichte führen, wie sie für seltene und bedrohte Arten sonst unerreichbar ist. Ohne die genetische Wolfserfassung etwa, die hauptsächlich über Kotproben geschieht, wären eine individuelle Zuordnung des Bestandes und damit detaillierte Kenntnisse über Ausbreitungsbewegungen der deutschen Wölfe undenkbar. Für die Zukunft wird am Fachgebiet Naturschutzgenetik eine konsequente Ausweitung der genetischen Analysen angestrebt, das seine genetischen Untersuchungen als Servicedienstleistung für Behörden, Forschungseinrichtungen und Naturschutzverbände anbietet und seine Forschung zu großen Teilen aus den daraus erzielten Einnahmen finanziert. Im Jahr 2012 wurden etwa das in Hessen akut vom Aussterben bedrohte Haselhuhn (Bonasa bonasia), der Feldhamster (Cricetus cricetus) und die Saiga-Antilope (Saiga tatarica) in die genetischen Erfassungen mit einbezogen.

Im Rahmen eines Forschungsprojektes der SAW-Förderlinie der Leibniz-Gemeinschaft werden neuartige genomische Markersysteme entwickelt, um die Analysen in Zukunft noch leistungsfähiger, sensitiver und kostengünstiger zu gestalten. So soll erreicht werden, dass sich Wissenschaft und Artenschutzpraxis in Deutschland weiter annähern und auch der angesichts des aktuellen Biodiversitätsschwundes so wichtige Natur- und Artenschutz vom rasanten wissenschaftlichen und technischen Fortschritt im Bereich der Molekularbiologie profitiert.

Die enge Vernetzung mit zahlreichen Akteuren und Kooperationspartnern aus dem behördlichen Bereich (z. B. Bundesamt für Naturschutz, hessisches Umweltministerium HMUELV, Hessen-Forst) sowie mit Naturschutzorganisationen, wie der Zoologischen Gesellschaft Frankfurt, dem BUND, NABU und dem WWF, bestätigen uns in unserer Vision eines dringend benötigten naturschutzgenetischen Zentrums in Deutschland, wie es aktuell bei Senckenberg entsteht.

 

Autor

Dr. Carsten Nowak

Dr. Carsten Nowak, geboren 1977, studierte und promovierte an der Goethe-Universität Frankfurt am Main. Nach einem Postdoc-Aufenthalt an der University of Notre Dame, Indiana, übernahm er die Leitung des Fachgebiets Naturschutzgenetik bei Senckenberg und erforscht dort an aquatischen Invertebraten die Bedeutung genetischer Diversität für die Überlebensfähigkeit von Populationen sowie den Einfluss von Umweltfaktoren auf die genetische Diversität. Daneben spielt die Wildtiergenetik als Schlüsselstelle zwischen Wissenschaft und angewandtem Artenschutz eine immer größere Rolle im Fachgebiet Naturschutzgenetik.

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