eDNA & Fisch Index Austria: Umwelt-DNA (eDNA) als ergänzender Beitrag zur Bewertung des fischökologischen Zustands nach EU WRRL in Österreich – Möglichkeiten/Grenzen

Die Bewertung des fischökologischen Zustands nach EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) in Österreich erfolgt anhand des multimetrischen Fisch Index Austria (FIA). Dabei wird vorrangig die Elektrobefischung zur Datengewinnung verwendet. Methodisch bedingt, sinkt die Aussagekraft von Elektrobefischungen in tieferen und größeren Fließgewässern, auf Grund der limitierten Wirkung des elektrischen Feldes. Daher werden derzeit bei großen Gewässern der Kategorie D (wie z.B. die Donau) neben der Elektrobefischung auch ergänzende Befischungsmethoden, wie z.B. elektrifiziertes Bodenschleppnetz, Treibnetz, Legeleinen, Multimaschen Netze und Echolotaufnahmen verwendet. Diese „traditionellen“ Befischungsmethoden sind jedoch Personal- und Kosten intensiv und können die bestehenden Datendefizite bei der Darstellung der Fischzönose nicht vollständig beheben.

Die Analyse von Umwelt-DNA (eDNA) Proben wurde im Verlauf der letzten Jahre vermehrt für das Monitoring von biologischen Qualitätselementen (wie z.B. Makrozoobenthos, Phytobenthos und Fische) herangezogen. Mittels eDNA können sowohl gezielt einzelne, meist geschützte bzw. seltene Arten nachgewiesen werden, als auch das gesamte Arteninventar einer Tiergruppe erfasst werden. Die Kosten der eDNA Probennahme sind deutlich geringer im Vergleich zu herkömmlichen Befischungsmethoden. Der Fortschritt in der Entwicklung der Analysetechniken und die Aussagekraft von eDNA Proben erfolgt rasant und auch der ständig steigende wissenschaftliche Output zur Thematik weist auf das hohe Potential dieser Methode hin.

Ziel dieses Projekts ist eDNA als eine potenzielle, zusätzliche Methode zur Bewertung des fischökologischen Zustands nach EU WRRL in Österreich zu untersuchen und sowohl deren Möglichkeiten als auch Limitationen darzustellen. Neben der Möglichkeit die Datenqualität im Hinblick auf Artenvorkommen zu verbessern, soll auch der Einsatz von quantitativer eDNA (qPCR) bei der Erfassung der Fischdichte und Fischbiomasse, zwei essenzielle Parameter des Fisch Index Austria, überprüft werden. Dazu sollen vergleichende Probennahmen, d.h. gleichzeitige traditionelle Elektro-Befischungen und eDNA Probennahmen, an ausgewählten Fließgewässern in Österreich durchgeführt werden. Mit diesen Untersuchungen wird das Potential dieser kostengünstigen, nicht invasiven Methode der Fischbestandserhebung dargestellt, um in weiterer Folge als zusätzliche Methode bei der Bewertung des fischökologischen Zustands in Österreich zum Einsatz zu kommen. Somit kann die Aussagekraft der fischökologischen Bewertung mittels Fisch Index Austria verbessert werden und auch die meist sehr kostenintensiven Maßnahmen zur Zielerreichung laut EU WRRL, wie z.B. Fluss-Renaturierungen können besser evaluieren werden.

Im Rahmen der Gewässerzustandsüberwachungsverordnung (GZÜV) wurden und werden seit dem Jahr 2006 in hunderten Fließgewässern in Österreich der fischökologische Zustand mittels Fisch Index Austria (FIA) bewertet. Diese Bewertung nach EU WRRL hat weitreichende Auswirkungen für den Nationalen Gewässerbewirtschaftungsplan (NGP) und für die weitere Umsetzung der WRRL in Österreich. Da Maßnahmen zur Verbesserung des ökologischen Zustands bzw. Potentials von Gewässern, wie z.B. Fluss- Renaturierungen, sehr kostenintensiv sind, ist eine möglichst vollständige und solide Datengrundlage zur Einstufung der Gewässer von großer Bedeutung.

Herkömmliche Befischungsmethoden, wie Elektrobefischungen nach der Streifenbefischungsmethode laut Leitfaden des Bundesministeriums für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus (BMLRT), sind besonders in größeren Fließgewässern mit hoher Artenzahl nur eingeschränkt geeignet, um seltene, großteils geschützte Arten nachzuweisen. Ebenso werden methodisch bedingt, bei Boots- Elektrobefischungen in tieferen Gewässern eher oberflächen- nahe Arten gefangen, während boden-orientierte Arten anteilsmäßig unterrepräsentiert sind. Laut Leitfaden werden derzeit bei großen Gewässern der Kategorie D (wie z.B. die Donau) neben der Elektrobefischung auch ergänzende Befischungsmethoden, wie z.B. elektrifiziertes Bodenschleppnetz, Treibnetz, Legeleinen, Multimaschen Netze und Echolotaufnahmen verwendet. Diese Befischungsmethoden sind jedoch Personal- und Kosten intensiv, schädigen teilweise die gefangenen Fische und können die bestehenden Datendefizite bei der Darstellung der Fischzönose nicht vollständig beheben.

Die Verwendung der eDNA, d.h. die Analyse von Fisch- DNA aus Wasserproben, als ergänzende, nicht invasive Methode zur Elektrobefischung erscheint sinnvoll, da die Probennahme einerseits sehr rasch und kostengünstig mit wenig Personaleinsatz erfolgt, eine höhere Detektionswahrscheinlichkeit für seltene, oft bedrohte Fischarten aufweist und deren Analyse Methoden ständig verfeinert werden und deren Sequenzierungskosten mit der laufenden technischen Entwicklung sinken werden. Darüber hinaus ist es sehr wahrscheinlich, dass diese Methode neben einem verbesserten Arten- Nachweis, mittels quantitativer PCR.auch robuste Daten zur Fischdichte und Fischbiomasse, zwei essenzielle Parameter in der Bewertung nach FIA, liefern kann.

Zur quantitativen eDNA (qPCR) und deren Anwendungsmöglichkeiten werden derzeit weltweit Untersuchungsprojekte initiiert, um eine weitere Entwicklung und Etablierung dieser kostengünstigen und innovativen Methode zu ermöglichen. In diesem Projekt wird durch die gleichzeitige Beprobung von Messtellen in unterschiedlichen Gewässern Österreichs mittels konventioneller Befischungsmethoden und der eDNA bzw. quantitativen eDNA (qPCR) Methode, beigetragen die Datengrundlagen zu schaffen, um die Aussagekraft der fischökologischen Bewertung mittels Fisch Index Austria zu verbessern und auch Maßnahmen zur Zielerreichung laut EU WRRL besser evaluieren zu können.