eDNA-basierte Verfahren in der behördlichen Praxis : GeDNA-Projekt : Abschlussbericht / von Till-Hendrik Macher, Arne J. Beermann, Daniel Hering, Florian Leese (Universität Duisburg-Essen, Essen), Jonas Zimmermann (Botanischer Garten und Botanisches Museum, Freie Universität Berlin, Berlin) ; im Auftrag des Umweltbundesamtes ; Durchführung der Studie: Universität Duisburg-Essen, Aquatische Ökosystemforschung ; Redaktion: Fachgebiet II 2.4 Binnengewässer - Jan Koschorreck, Jens Arle

Abstract

Mit dem Projekt "eDNA-basierte Verfahren in der behördlichen Praxis" soll eine Flächenstudie an Fließgewässern durchgeführt werden, um das Potenzial genetischer Methoden (DNA-Metabarcoding) zur Beurteilung des ökologischen Zustands für die in der Bewertungspraxis der EG-Wasserrahmenrichtlinie genutzten (verbindlichen) Biologischen Qualitätselemente (BQEs) zu testen. Probenahme- und Laborprotokolle sollen für die drei BQEs Makrozoobenthos, Diatomeen als 'Proxies‘ für Phytobenthos (im Folgenden aber weiter als Diatomeen bezeichnet) und Fische bis zur Anwendungsreife im behördlichen Alltag entwickelt werden. Darüber hinaus soll geprüft werden, inwiefern neue Informationen über Organismen aus den genetischen Daten abgeleitet werden können, die genauer über den Erfolg von Renaturierungsmaßnahmen informieren und zusätzliche Informationen zur Kausalanalyse des Gewässerzustandes liefern. Die Projektziele sind: 1) Die Validierung von DNA-Metabarcoding als Methode zur Beurteilung des ökologischen Zustands von Fließgewässern anhand einer großen Anzahl von Probestellen der vier häufigsten Fließgewässertypen und drei BQEs (Makrozoobenthos, Diatomeen, Fische) über einen Gradienten von Zustandsklassen. 2) Das Ableiten von Korrekturfaktoren, um DNA-basierte Methoden in die vorhandenen Bewertungssysteme integrieren zu können (Plausibilisierung). 3) Die Prüfung der Eignung von DNA-Metabarcoding für den Einsatz in der behördlichen Praxis inkl. Kosten-Nutzen-Bilanzierung im Vergleich zu konventionellen Bewertungsansätzen. 4) Das Entwickeln neuer Indikatoren, um biologische Prozesse nach Renaturierungen umfassender und aussagekräftiger zu beurteilen (Einbezug weiterer BQEs, kryptischer Arten etc.) und die Kausalanalyse der Daten zum ökologischen Zustand zu unterstützen.

The project, "(e)DNA-based methods in regulatory context" aims to conduct a comprehensive study of river ecosystems, exploring the potential of genetic methods for assessing the ecological status of water bodies as required by the legally binding Biological Quality Elements (BQEs) specified in the European Commission's Water Framework Directive. The project will involve the development of robust sampling and laboratory protocols specifically tailored to three key BQEs: macroinvertebrates, diatoms as proxy for pythobenthos (further referred to as diatoms), and fish, with the goal of making these methods applicable within the routine regulatory monitoring. Additionally, the project seeks to evaluate how genetic data can improve our understanding of aquatic organisms, offering more precise insights into the success of ecological restoration efforts and providing supplementary information ecological status classes. The primary objectives of this project are as follows: 1) Validation of DNA metabarcoding as a method for assessing the ecological status of streams. This will involve collecting data from a substantial number of sampling sites representing the four most common stream types. DNA-based assessments will be conducted for three BQEs (macroinvertebrates, diatoms, fish) spanning a gradient of sites with covering all five ecological status classes. 2) Development of correction factors to facilitate the seamless integration of DNA-based methods into the existing assessment systems. These correction factors will serve as a plausibility check to ensure the reliability and consistency of genetic assessments. 3) Assessment of the suitability of DNA metabarcoding for practical regulatory applications, including a comprehensive cost-benefit analysis in comparison to conventional assessment approaches. 4) Innovation in the development of new indicators that enable a more thorough and meaningful assessment of biological processes post-restoration. This will involve considering additional BQEs, the inclusion of cryptic species, and other factors that can enhance the causal analysis of ecological status data.