Von Fischen zu Wirbellosen: Multi-Marker-eDNA-Metabarcoding zur Überwachung der Biodiversität und nicht-heimischer Arten in der Macao SAR China

Warum verborgenes DNA im Wasser für das Stadtleben wichtig ist

In einer so dicht besiedelten Stadt wie Macao gerät leicht in Vergessenheit, dass Leben auch unter der Wasseroberfläche gedeiht. Die verbliebenen Teiche, Flüsse und Küstenbereiche unterstützen stillschweigend Fische, Krabben, Schnecken, Insekten und sogar ziehende Vögel. Diese Studie zeigt, wie Spuren von genetischem Material im Wasser – sogenannte Umwelt‑DNA oder eDNA – ein detailliertes Bild dieser Unterwasserwelt liefern können. Indem Wissenschaftler diesen genetischen „Fingerabdruck“ lesen, lassen sich einheimische Arten verfolgen, invasive Arten entdecken und Entscheidungen darüber informieren, wie städtische Feuchtgebiete geschützt werden können, die schrumpfen und unter erheblichem menschlichem Druck stehen.

Städtische Feuchtgebiete unter Druck

Macao liegt am Rand der Perlflussmündung, wo Flusswasser und Meer ständig ineinander übergehen. Historisch gab es hier ausgedehnte Feuchtgebiete, doch rasches städtisches Wachstum und Landgewinnung haben etwa die Hälfte davon zerstört. Die verbleibenden Feuchtgebiete sind nun kleine, fragmentierte Bereiche, eingezwängt zwischen dichter Bebauung und belebten Uferzonen. Trotz ihrer geringen Größe helfen sie, Überschwemmungen zu kontrollieren, Schadstoffe zu filtern, Fischbestände zu stützen und bieten wichtige Rastplätze für Zugvögel entlang der Ostasien–Australasien‑Zugroute. Mit neuen Planungsregeln, die endlich Bauzonen und Schutzgebiete klarer trennen, besteht ein dringender Bedarf zu verstehen, welche Arten in diesen verstreuten Gewässern noch leben.

Leben aus einem Glas Wasser lesen

Traditionelle Erhebungen in trüben, schwer zugänglichen Gewässern übersehen oft scheue, seltene oder nachtaktive Arten und können kostenintensiv und störend sein. In diesem Projekt gingen Forschende einen anderen Weg: Anstatt Tieren nachzujagen, entnahmen sie Proben des Wassers selbst. Von neun Feuchtgebietsstandorten – von Binnenstauseen bis hin zu offenen Küstenlagunen – und in Sommer wie Winter sammelten sie Wasserflaschen und fingen die mikroskopischen Fragmente von Haut, Schuppen, Exkrementen und anderem Material ein, das Organismen hinterlassen. Im Labor konzentrierten sie sich auf drei Abschnitte genetischen Codes, die wie Barcodes für verschiedene Tiergruppen wirken und es Computerprogrammen ermöglichen, Millionen von DNA‑Sequenzen mit bekannten Arten in globalen Datenbanken abzugleichen.

Wer wo in Macaos Gewässern lebt

Die eDNA‑Untersuchung förderte eine reiche Artenvielfalt zutage: 85 Fischarten, 9 weitere Wirbeltiere und 298 Wirbellosenarten, von Insekten und Würmern bis zu Schnecken und winzigem Plankton. Verschiedene Teile Macaos beherbergten deutlich unterschiedliche Gemeinschaften. Der einzige vollständig geschützte Süßwasserstausee zum Beispiel wies eine kleine, aber einzigartige Gruppe einheimischer Fische auf, die nahezu nirgends sonst in der Stadt vorkommen. Größere oder besser vernetzte Feuchtgebiete, insbesondere entlang der Küste, unterstützten insgesamt deutlich mehr Arten. Beim Vergleich von Binnen- und Küstenstandorten zeigten sich klare Unterschiede in der Artzusammensetzung, was unterschiedliche Bedingungen wie Salzgehalt, Wasserbewegung und Nährstoffgehalte widerspiegelt.

Invasive Gäste und saisonale Verschiebungen

Nicht alle entdeckten Bewohner gehörten dort her. Die Studie identifizierte 18 nicht‑heimische Fischarten, darunter mehrere bekannte Invasoren, die in Fischzuchten, Aquarien oder bei religiösen Freilassungsritualen verbreitet sind. Einige öffentlich zugängliche und stark frequentierte Standorte wurden von diesen Eindringlingen dominiert, während ein streng kontrollierter Stausee frei von ihnen blieb. Das deutet darauf hin, dass menschliche Aktivitäten mehr als die Geographie dazu beitragen, dass sich nicht‑heimische Arten ausbreiten und Fischgemeinschaften in Macao homogenisieren. Im Gegensatz dazu zeigten Wirbellose – besonders mobile Gruppen wie Insekten, Krebstiere und Schnecken – ausgeprägte saisonale Schwankungen in Küstenfeuchtgebieten, vermutlich als Reaktion auf wechselnde Salzgehalte, Flussdynamik und Temperaturen zwischen Regen‑ und Trockenzeit. Binnenwirbellose blieben im Jahresverlauf vergleichsweise stabil.

Was wir noch nicht sehen können

Trotz der beeindruckenden Artenliste zeigte die Studie auch, wie viel verborgen bleibt. Mehr als die Hälfte der Wirbellosen‑DNA‑Sequenzen konnte nicht sicher bekannten Arten zugeordnet werden, weil Referenzdatenbanken für die Region unvollständig sind. Beim Vergleich der eDNA‑Ergebnisse mit jahrelangen traditionellen Feldbeobachtungen im gleichen Gebiet überlappten nur 76 Arten. Jede Methode erfasste verschiedene Teile der tatsächlichen Gemeinschaft und macht sowohl die Stärke als auch die derzeitigen blinden Flecken der DNA‑basierten Überwachung deutlich.

Was das für die städtische Natur bedeutet

Für Nichtfachleute ist die Kernbotschaft: Wenige Liter Wasser können heute zeigen, welche Arten ein Feuchtgebiet nutzen, wie menschliches Handeln diese Gemeinschaften verändert und wo einheimisches Leben noch verwundbar ist. In Macao hat eDNA sowohl die beunruhigende Ausbreitung nicht‑heimischer Fische als auch das Fortbestehen einzigartiger lokaler Arten offengelegt, die auf kleine, fragmentierte Rückzugsgebiete angewiesen sind. Die Autoren plädieren dafür, eDNA‑Erhebungen mit traditionellen Feldarbeiten zu kombinieren, in bessere lokale DNA‑Referenzbibliotheken zu investieren und die Probenahme auf Sedimente und andere Materialien auszuweiten. So lässt sich ein vollständigeres, schnelleres Bild der städtischen Biodiversität gewinnen, das Planer und Gemeinden dabei unterstützt, Vernetzung wiederherzustellen, invasive Arten einzudämmen und das stille, aber lebenswichtige Leben der verbleibenden Feuchtgebiete zu schützen.

Zitation: Leong, M.K., Lau, I.H., Costa, F.O. et al. From fish to invertebrates: multi-marker eDNA metabarcoding for monitoring wetland biodiversity and non-indigenous species in Macao SAR China. Sci Rep 16, 9309 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39652-8

Schlüsselwörter: städtische Feuchtgebiete, Umwelt‑DNA, Biodiversitätsüberwachung, invasive Arten, Macao Perlflussmündung