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Bedrohte Artenvielfalt kennt keine politischen Grenzen: Internationales Forscherteam erfasst DNA-Barcodes europäischer Heuschrecken

Gefleckte Schnarrschrecke (Bryodemella tuberculata). Foto: O. Hawlitschek.

Wissenschaftler aus Deutschland, Österreich und der Schweiz haben in einem Kooperationsprojekt gemeinsam fast 80% der mitteleuropäischen Heuschrecken (Orthoptera) genetisch erfasst und stellen deren Gencodes in einer frei zugänglichen Online-Bibliothek zur Verfügung. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher Anfang dieser Woche.

Zoologen aus drei Ländern und vier großen DNA-Barcoding-Initiativen haben zum weitreichenden Erfolg des Projektes beigetragen: Im Rahmen der „Barcode of Life“-Projekte aus Deutschland (BFB, GBOL), Österreich (ABOL) und der Schweiz (SwissBOL) wurden rund 750 genetische Codes, sogenannte DNA-Barcodes, von Heuschrecken erfasst, die über 120 verschiedenen Arten zugeordnet werden konnten. Dies entspricht fast 80% aller Arten in Mitteleuropa, und sogar annähernd 100% der deutschen Arten. „Für die Erforschung der Biodiversität sind solch groß angelegte Projekte unerlässlich. Nur so können wir die Artenvielfalt effektiv erfassen, und zur Erhaltung beitragen“, so der Projektkoordinator Oliver Hawlitschek von der Zoologischen Staatssammlung München. Allen DNA-Barcoding-Projekten ist eines gemeinsam: Sie verfolgen das ehrgeizige Ziel, die genetischen Fingerabdrücke aller Tierarten der Erde zu erfassen – die globale Online-Datenbank umfasst inzwischen über 160.000 Arten. Mehr Informationen zum Projekt gibt es auf www.barcoding-zsm.de. „Der genetische Barcode oder Fingerabdruck ist auch eine wichtige Basis für die evolutionsbiologische und ökologische Grundlagenforschung“, ergänzt Gerlind Lehmann, eine am Projekt beteiligte Wissenschaftlerin von der Humboldt Universität zu Berlin.

Heuschrecken sind Laien vor allem durch die sprichwörtlichen Heuschreckenplagen bekannt. Noch bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts traten solche Heuschreckenplagen auch in Bayern auf. Heute sind jedoch viele der Arten, die Plagen verursachten, sehr selten geworden, z.B. die Europäische Wanderheuschrecke, die Italienische Schönschrecke oder die Wanstschrecke. Inzwischen sind Heuschrecken in Mitteleuropa auch nicht mehr als Schadinsekten anzusehen. Stattdessen machen sich viele Heuschreckenarten nützlich, indem sie Schadinsekten wie z.B. Blattläuse vertilgen – denn keineswegs  alle Arten sind Vegetarier – oder anderen schutzwürdigen Arten wie dem Weißstorch als Nahrung dienen. Heuschrecken reagieren sehr sensibel auf Veränderungen ihres Lebensraumes. Die Wissenschaftler machen für den Artenschwund vor allem die heutige Kulturlandnutzung verantwortlich: Immer  intensivere Landwirtschaft nimmt den Heuschrecken ihre Lebensräume, vor allem artenreiche Wiesen und Weiden. Auch die Individuenzahlen von Allerweltsarten haben drastisch abgenommen. Die erst kürzlich vom Bayerischen Landesamt für Umwelt aktualisierte Rote Liste der gefährdeten Arten bewertet bereits 45% der bayerischen Heuschreckenarten als bestandsgefährdet. Sechs Arten sind zumindest in Bayern schon vollständig ausgestorben (http://www.lfu.bayern.de/natur/rote_liste_tiere/2016/doc/heuschrecken_infoblatt.pdf). „Gerade Heuschrecken sind für den Naturschutz von besonderer Relevanz“, ergänzt Nikola Szucsich vom österreichischen Barcoding-Projekt ABOL, „denn sie sind typisch für selten gewordene Lebensräume, die auch viele andere bedrohte Arten beherbergen.“

Publikation: Hawlitschek, O., Morinière, J., Lehmann, G.U.C., Lehmann, A.W., Kropf, M., Dunz, A., Glaw, F., Detcharoen, M., Schmidt, S., Hausmann, A., Szucsich, N.U., Caetano-Wyler, S.A., Haszprunar, G. (2016): DNA barcoding of crickets, katydids, and grasshoppers (Orthoptera) from Central Europe with focus on Austria, Germany, and Switzerland. Molecular Ecology Resources. doi: 10.1111/1755-0998.12638

Es wimmelt im Nationalpark Bayerischer Wald

Erzwespe Mymar pulchellum

Erzwespe Mymar pulchellum

„Die Artenfülle hat uns alle überrascht“, sind sich Prof. Dr. Gerhard Haszprunar, Generaldirektor der Staatli­chen Naturwissenschaftlichen Sammlungen Bayerns (SNSB), und Dr. Franz Leibl, Leiter der Nationalparkver­waltung Bayerischer Wald, einig. Im Rahmen eines weltweiten Kooperationsprojekts zur genetischen Erfas­sung von Insekten wurden im Bayerischen Wald während der Sommermonate nur eines Jahres insgesamt über 2.500 verschiedene Insektenarten genetisch erfasst – und das mit nur einer einzigen Insektenfalle.

Als Teil eines internationalen Insektenfang-Projekts (Global Malaise Programm, GMP) wurde im Sommer 2012 im Nationalpark Bayerischer Wald eine sogenannte Malaise-Falle aufgestellt. Malaise-Fallen sind zeltartige Gebilde, die sich besonders gut zur Erfassung der Biodiversität flugaktiver Insekten eignen. Während der nur fünf Monate dauernden Fangzeit wurden fast 30.000 Insekten gesammelt, die 2.530 Arten zugeordnet werden konnten. „Eine enorme Zahl, wenn man bedenkt, dass in den bisherigen Langzeiterfassungen für den Nationalpark erst 3257 Insektenarten sicher nachgewiesen wurden“, freut sich Dr. Franz Leibl, Leiter der National­parkverwaltung „Gerade im Hinblick auf das ansonsten weithin beobachtete Artensterben ist dieses Ergeb­nis sehr erfreulich. Nicht zu Unrecht gilt der Nationalpark Bayerischer Wald als eines der 30 Hotspot Gebiete für biologische Vielfalt in Deutschland.“ Schätzungen gehen derzeit von über 7.000 Insektenarten für den Nationalpark Bayerischer Wald aus.

Und eine weitere Überraschung zeigt die lange Liste der Arten aus dem Bayerischen Wald: Knapp die Hälfte der bestimmten Arten ist nur jeweils durch ein einziges Exemplar vertreten – sogenannte Singletons. „Dies zeigt uns deutlich, dass es weit mehr seltene Arten gibt, als bisher angenommen“, so Dr. Stefan Schmidt von der Zoologischen Staatssammlung München. Gerade solche Funde, wie die sehr seltene und mikroskopisch kleine Erzwespe Mymar pulchellum, freuen den Hautflügler-Experten Schmidt ganz besonders: „Es wird viel von Biodiversität geredet, dabei sind viele Arten vor allem kleinerer Insekten noch unentdeckt, und das sogar in unseren heimischen Wäldern“.

Initiator des internationalen Insektenfang-Projekts (Global Malaise Programm, GMP) ist der kanadische For­scher Paul Hebert, der sich zum Ziel gesetzt hat, weltweit alle Tierarten genetisch zu erfassen, und zu die­sem Zweck in Kanada ein großes Analyselabor aufgebaut hat. Im GMP wurde seit 2012 an 50 Standorten über den gesamten Erdball verteilt jeweils eine Malaise-Falle aufgestellt, deren Fangergebnisse nun kurz vor der endgültigen Auswertung stehen. Aus dem Projekt sollen insgesamt rund 1 Millionen Insektenproben genetisch erfasst werden. Zur Bestimmung der Arten werden sogenannte DNA-Barcodes erstellt: DNA-Sequen­zen, die für jede Art einzigartig sind. Spannendes Ziel des Ma­laise-Programms ist der globale Vergleich der Insektenvielfalt auf der Erde. Als optimaler Standort für Mitteleuropa wurde als naturnahe Waldlandschaft der Nationalpark Bayerischer Wald ausgewählt.

DNA-Barcoding: Wertvoller Zeitgewinn für Forensiker

Die Kaisergoldfliege Lucilia caesar gehört zu den Schmeißfliegen und besiedelt Leichen bereits in einem frühen Stadium (Foto: SNSB-ZSM).

Die Kaisergoldfliege Lucilia caesar gehört zu den Schmeißfliegen und besiedelt Leichen bereits in einem frühen Stadium (Foto: SNSB-ZSM).

Auf dem 13. Internationalen Meeting der European Association for Forensic Entomology in Budapest, Ungarn Ende Mai 2016 haben Wissenschaftler der ZSM erste Ergebnisse aus ihrer Kooperation mit dem  Kriminaltechnischen Institut des Bayerischen Landeskriminalamts  (BLKA) präsentiert. Die innovative Methode des DNA-Barcoding zur schnellen und exakten Artbestimmung könnte zukünftig eine wertvolle Ergänzung für die Arbeit der forensischen Entomologen sein.

Forensische Entomologie
Grundsätzlich machen sich die Forensiker der Kriminalpolizei die Insektenbesiedelung eines Leichnams zu Nutze. Die Artzusammensetzung der vorgefundenen Insektengesellschaft kann helfen, die Mindestliegezeit einer Leiche zu bestimmen. Das Alter der an einer Leiche aufgefundenen Insektenlarven lässt ebenfalls Aussagen über die Liegezeit zu. Nachteil der Methode: Die klassische Artbestimmung der Insekten anhand ihrer äußerlichen Merkmale ist in der Regel sehr zeitaufwändig. Gerade die Eier und Larven der relevanten Insektenarten lassen sich teilweise nur sehr schwer bestimmten Arten zuordnen. Häufig müssen sie erst im Labor erbrütet werden, was je nach Entwicklungsstand bis zu drei Wochen dauern kann.

DNA-Barcoding verschafft Zeitvorsprung
Genau hier kommen die Münchner Forscher ins Spiel: Seit 2015 arbeiten diese in enger Kooperation mit dem Sachgebiet 204 des Kriminaltechnischen Instituts des BLKA an einer genetischen Referenzdatenbank von forensisch relevanten Insekten. Die Datenbank umfasst inzwischen die DNA-Barcodes von rund 1000 Individuen mit 80 Arten, die von einem Versuch mit Schweinekadavern stammen, und wurde nun erstmals einem Praxistest unterzogen. DNA-Barcodes sind DNA-Sequenzen, die für jede Art einzigartig sind und so eine exakte Artbestimmung zulassen.

Für den Test stellte die Münchner Rechtsmedizin dem DNA-Barcoding Team der ZSM Insektenproben von 30 menschlichen Leichen zur Verfügung. In einer Vergleichsstudie wurden daraus zunächst die DNA-Barcodes von 400  von Hand vorsortierten Insekten erstellt. Demgegenüber bedienten sich die Münchner Forscher einer neuen Methode in der Sequenziertechnik: dem Next Generation Sequencing  – kurz NGS –, bei dem eine gemischte Massenprobe als Ganzes untersucht wird  – ohne mühsame und zeitaufwändige Vorsortierung. So lassen sich alle vorhandenen Arten aus einem „Arten-Gemisch“ in einem einzigen Analysegang nachweisen.

Mit durchschlagendem Erfolg: In nur 30 Arbeitsstunden konnten aus der Mischprobe 31 verschiedene DNA-Barcodes identifiziert und ebenso vielen unterschiedlichen Insektenarten zugeordnet werden. In Vergleich dazu entsprachen nur 13 davon den Referenzbarcodes aus den vorher von Hand, nach äußerlichen Merkmalen vorsortierten Exemplaren. Der Versuch zeigte deutlich das vielversprechende Potential der NGS-Methode: Sie könnte Forensikern ein wertvolles Werkzeug zur schnellen und zuverlässigen Artbestimmung an die Hand geben. „Die neue Methode  könnte uns einen wichtigen Zeitgewinn bei der Aufklärung von Tötungsdelikten verschaffen“ zeigen sich die forensischen Entomologen Dr. Frank Reckel und Dr. Jan-Eric Grunwald vom Kriminaltechnischen Institut des BLKA vom Ergebnis angetan.

Münchner Forscher wollen Sprung in die Praxis
Ziel ist nun der weitere Ausbau einer forensischen, genetischen Referenzbibliothek für Zentraleuropa. „Wir hoffen sehr auf weitere Kooperationen  mit anderen  forensischen Institutionen, insbesondere auf die Bereitstellung von DNA-Referenzen aus ganz Europa“ so ZSM Forscher Jérôme Morinière. In der nun zweiten Phase der DNA-Barcoding Projekte an der Zoologischen Staatssammlung München stehen praktische Anwendungen der Methode im Vordergrund.

Voucher specimens of IndoBioSys project repatriated to the Museum Zoologicum Bogoriense

In April and May 2016, the first two batches of vouchers, about 2,000 mounted and labelled specimens of insects, were repatriated to the collection of the Museum Zoologicum Bogoriense, Research Center for Biology – LIPI, in Cibinong, Indonesia. The specimens were processed through the DNA barcoding pipeline at the Zoologische Staatssammlung München (ZSM) as part of the IndoBioSys project – Indonesian Biodiversity Discovery System.

The project aims at developing new approaches to discover and describe Indonesian biodiversity. IndiBioSys is a G-to-G (government to government) initiative between Germany and Indonesia, funded by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) and the Indonesian State Ministry of Research and Technology (RISTEK). The ZSM is, in cooperation with the Museum Zoologicum Bogoriense, establishing a novel high-throughput biodiversity discovery pipeline that is based on DNA barcoding as an efficient mean to assess the biodiversity of a region that is among the world’s top biodiversity hotspots.

DNA barcoding is a molecular tool for the fast and reliable identification of biological specimens and for the discovery of unknown species. Specimens of unknown identity are assigned a unique identifier based on DNA sequence data to make the species recognisable without the need for the immediate formal taxonomic treatment that is usually laborious and time-consuming. Traditional taxonomic practices have often been a major obstacle for the fast and efficient discovery and characterization of unknown biodiversity.

The returned voucher specimens will be permanently deposited in the MZB as Indonesia’s national zoological repository. Together with the data that are associated with the specimens (collecting data, sequences, photographs, biological data, etc.), the barcoded specimens represent a valuable source for research projects in the future.

Neue digitale Welten in der Zoologie

barcoding-zsmDie ZSM stellte am 15. Februar 2016 ihre neue Website ins Netz.  Diese ist unter der URL barcoding-zsm.de zu erreichen. Damit wollen die Wissenschaftler ihre Ergebnisse einem breiten Publikum präsentieren und Einblick in ihre aktuelle Arbeit geben. Die Website bietet in anschaulicher und übersichtlicher Form Informationen über sehr viele Arten im Barcoding sowie über bisher erfolgte praktische Anwendungen und Beispiele.

Beim DNA-Barcoding werden bestimmte Gensequenzen einer Tierart auf dem sogenannten Barcoding-Gen oder CO1-Gen erfasst und in einer Online-Bibliothek für Fachleute zur Verfügung gestellt. Diese genetischen Referenzdaten erlauben später eine eindeutige Bestimmung und Zuordnung unbekannter Organismen bis auf Artniveau. Dabei können nicht nur vollständige Tiere, sondern auch Fellreste, Fleischproben oder Larvenstadien von Insekten zweifelsfrei und sehr schnell bestimmt werden. Dies war bisher in vielen Fällen nicht oder nur mit sehr großem Aufwand möglich.

Das Projekt ist Teil des internationalen Barcoding-Projektes iBOL mit Sitz in Kanada. Dieses verfolgt das ehrgeizige Ziel, alle Tierarten weltweit genetisch zu erfassen. Die Münchener Forscher sind die deutschen Projektpartner von iBOL und untersuchen vor allem Tierarten aus Bayern sowie aus den Nachbarregionen.

Das DNA-Barcoding erlaubt viele praktische Anwendungsmöglichkeiten. So können landwirtschaftliche Schädlinge bereits in sehr frühen Larvenstadien erkannt  und damit rasch bekämpft werden. Ein spektakuläres Beispiel ist die Kirschessigfliege, die sich derzeit in Süddeutschland ausbreitet. Dieser gefürchtete Schädling wurde im Rahmen des Barcoding-Projektes erstmalig in Deutschland nachgewiesen. Ein weiterer Fall, der große Aufmerksamkeit erregte, betraf eine Tibet-Urlauberin. Diese brachte einen seltenen Parasiten aus dem Urlaub mit, der unter ihrer Haut sein Unwesen trieb. Mit Hilfe des DNA-Barcoding konnten die Experten diesen als Larve einer zum Glück harmlosen Yak-Dasselfliege identifizieren. Eine ähnliche Entwarnung konnte nach DNA-Analyse im Falle einer Käferlarve (Trichodes apiarius, “Bienenwolf”) gegeben werden, die sich am Hals eines Münchner Babys festgebissen hatte.

In weiteren Kooperationsprojekten untersuchen die Münchener Forscher Fisch- und Fleischproben im Rahmen der Lebensmittelkontrolle, erarbeiten eine Referenzbibliothek für relevante Insekten in der forensischen Entomologie, unterstützen die Nationalparks Bayerischer Wald und Berchtesgaden bei der Analyse von Massenproben durch Next-Generation-Sequencing (NGS) und bauen eine Datenbank mit Zootieren auf. Diese und andere Projekte sind ausführlich auf der neuen Website beschrieben. Die Webseite liefert darüber hinaus eine Gesamtübersicht über die einheimische Fauna mit Fotos und Verbreitungsdaten tausender Arten.

Außerdem kann das DNA-Barcoding auch für die wissenschaftliche Grundlagenforschung verwendet werden. So entdeckten die beteiligten Wissenschaftler bereits mehrere so genannte Zwillingsarten. Dabei handelt es sich um Arten, die sich hinter bereits bekannten Arten verbergen und nun auf genetischem Weg leichter entlarvt werden können. Verschiedene Publikationen in zum Teil hochrangigen wissenschaftlichen Zeitschriften dokumentieren diese Erfolge. Dabei sei vor allem das Barcoding der deutschen Wildbienen- sowie Käferarten erwähnt, welches den Forschern viel Anerkennung einbrachte.

ZSM runs DNA barcoding training at the MZB in Cibinong, West Java

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Staff members of the MZB participating in a training course on DNA barcoding.

The ZSM is currently running a training course at the Museum Zoologicum Bogoriense (MZB), Research Center for Biology – LIPI in Cibinong, Indonesia. The IndoBioSys coordinator at the ZSM, Bruno Cancian, is instructing Indonesian project partners to process voucher specimens according to a standardised protocol that was developed by the Canadian Centre for DNA Barcoding (CCDB) in Guelph, Canada. The procedure is part of a high-throughput workflow that was established at the ZSM as part of several large-scale DNA barcoding projects, including the Barcoding Fauna Bavarica and the German Barcode of Life projects. The optimised workflow enabled the ZSM to process nearly 200.000 specimens since the first barcoding projects commenced at the ZSM about 10 years ago.

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Participant of the training course processing specimens obtained from Malaise trap samples.

The preparation of voucher specimens for DNA barcoding involves image capture, recording of collecting data, sampling (leg picking), and transfer of samples to PCR plates that are subsequently processed at the CCDB. The data are maintained and managed using the Barcode of Life Database System as database management system that allows Indonesian and German project partners to access and analyse the data as soon as they are available, anywhere and at any time.

Specimens for barcoding were obtained during an expedition of Indonesian, German, and British specialists. Most of the material, primarily insects that comprise the largest number unknown organisms in the Indonesian fauna, was collected using Malaise traps. These traps are the most efficient method for obtaining a lot of insects in a very short time frame.

IndoBioSys project is a joint project of the ZSM in Munich and headed by the Museum für Naturkunde in Berlin on the German side, and the MZB/LIPI on the Indonesian side. The project is funded by the Federal Ministry of Education and Research and the Indonesian State Ministry of Research and Technology. It aims at establishing a novel high-throughput biodiversity discovery pipeline that is based on DNA barcoding as efficient means to assess the biodiversity of a region that is among the world’s top biodiversity hotspots.

Bayerisches Malaisefallenprojekt

Malaisefalle auf 2000 m Höhe am Schochen in den Allgäuer Alpen.

Malaisefalle auf 2000 m Höhe am Schochen in den Allgäuer Alpen.

Im Rahmen des Projekts “Barcoding Fauna Bavarica” wurden 2011 bis 2014 insgesamt 115 Malaisefallen an 44 Standorten in Bayern und angrenzenden Regionen im süddeutschen Raum aufgestellt. Dabei wurde versucht, möglichst viele verschiedene Lebensraumtypen abzudecken, um so so ein möglichst breites Spektrum verschiedener Arten zu erfassen. In jedem Jahr wurden zwischen 20 und 39 Fallen eingesetzt, die in zweiwöchigem Abstand geleert wurden. Das Projekt brachte insgesamt rund 1.400 Proben, von denen bisher ein Drittel sortiert bzw. bearbeitet wurden. Eine einzelne Malaisefallenprobe enthält dabei bis zu 20.000 Individuen, so dass im gesamten Fangzeitraum von 2001-2014 etwa 30 Millionen Insekten gesammelt wurden.

Schwedisches Vorbild

Die Malaisefalle wurde in den 1930er Jahren von dem schwedischen Insektenforscher René Malaise entwickelt. Es handelt sich um eine hocheffiziente, zeltartige Falle aus Moskitonetz-Gewebe mit einer zentralen Mittelwand und einem schrägen Dach. Die leicht aufzustellende Falle eignet sich besonders zum Fang flugaktiver Insekten, die gegen die Mittelwand fliegen und sich ihres oft positiv phototaktischen Verhaltens an der Mittelwand senkrecht nach oben dem Licht entgegen bewegen. Die Insekten passieren dann eine enge Öffnung an der Spitze der Falle und gelangen in eine Flasche mit einer Flüssigkeit, die mit einem Konservierungsmittel gefüllt ist. Die Positionierung der Falle hat einen großen Einfluss auf das Fangergebnis und die Falle sollte im Idealfall mit der Rückwand an eine Leitstruktur im Gelände (Waldrand, Hecke, Felskante) aufgestellt werden. Heute werden Malaisefallen weltweit zur Erfassung von Insekten eingesetzt denn sie erlaubt es, die Insektendiversität eines Gebietes in kurzer Zeit hocheffizient zu erfassen.

Malaise trap locations 2011-2014

Standort der von 2011-2014 aufgestellten Malaisefallen.

Das bayerische Projekt ist vergleichbar mit dem Schwedischen Malaisefallenprojekt, bei dem von 2003 bis 2005 in ganz Schweden 75 Fallen an 50 Standorten aufgestellt wurden. Die Fallen lieferten insgesamt 2.000 Proben mit schätzungsweise 40 Millionen Insekten. Bis zum Jahr 2009 konnten, obwohl erst 35% der Proben nach Ordnungen sortiert worden waren, bereits über 1.000 für Schweden neue Arten nachgewiesen werden, davon waren rund 50% der Arten neu für die Wissenschaft.

Neue Arten in Bayern

In Deutschland ist Bayern das erste Bundesland, in dem ein derart umfangreiches Malaisefallenprojekt durchgeführt wurde. Die bisherigen Auswertungen ergaben bereits Dutzende von Neunachweisen für Bayern, und es ist mit weiteren Entdeckungen zu rechnen. Darüber hinaus zeichnet sich jetzt bereits ab, dass sich unter den Proben viele bisher unbeschriebene und der Wissenschaft unbekannte Arten befinden. Vor allem bei wenig bearbeiteten und kryptischen Tiergruppen, zu den viele Diptera und Hymenoptera zählen, ist mit hunderten neuer Arten zu rechnen. Aufgrund der hohen Probenqualität (Ethanolkonservierung) können diese Proben nun erstmals auch molekulargenetisch analysiert und somit bestimmbar gemacht werden.

Projekt im Projekt: Nationalpark Bayerischer Wald

Mymar

Mit Malaisefallen werden auch die kleinsten Fliegen, Mücken und Wespen gefangen, wie z.B. die sehr seltene parasi­toide Zwergwespe Mymar pulchellum. Die nur ca. einen Millimeter große Art konnte, obwohl bereits 1832 beschrieben, in Deutschland bisher nur wenige Male nachgewiesen werden. Bei derart kleinen Insekten wird das “Voucher Recovery Protocol” eingesetzt, bei dem die DNA zerstörungsfrei aus dem Insekt extrahiert wird und dieses somit für morphologische Untersuchungen erhalten bleibt.

Als Teil dieses Projektes wurden aus einer einzigen, im Jahr 2012 im Nationalpark Bayerischer Wald betriebenen Malaisefalle knapp 30.000 Individuen am Canadian Centre for DNA Barcoding sequenziert. Die bisherigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass die fast 25.000 resultierenden DNA-Sequenzen rund 2.500 Arten zuzuordnen sind. Davon konnten bisher über 1.140 Arten mittels DNA-Barcoding bestimmt werden. Weitere Arten, die bisher nicht genetisch bestimmbar waren, weil noch keine DNA-Barcodes existieren, werden auf klassische Weise durch Spezialisten bearbeitet. Ein Ergebnis, das besonders überrascht hat, ist der hohe Anteil von Arten, die nur durch wenige oder einzelne Individuen auftreten. So sind z.B. bei den Hymenoptera (Bienen und Wespen) die Hälfte der Arten nur durch ein einzelnes Individuum vertreten – ein Hinweis darauf, dass viele Arten deutlich seltener sind als bisher angenommen.

Das Projekt wurde durch die Zusammenarbeit der Zoologischen Staatssammlung mit dem Bayerischen Landesamt für Umwelt einerseits und den bayerischen Naturschutzbehörden andererseits, sowie den Nationalparks in Bayern (insbesondere dem Nationalpark Bayerischer Wald). Die Durchführung des Projektes wäre zudem nicht möglich gewesen ohne die vielen Helfer vor Ort, die für die Betreuung der Fallen verantwortlich waren. Die DNA-Barcoding-Projekte der ZSM werden finanziell unterstützt vom Bayerischen Staatsministerium für Bildung und Kultus, Wissenschaft und Kunst und dem Bundesministerium für Bildung und Forschung.

Ameisenwespen für die ZSM

Die Sektion Hymenoptera der ZSM konnte durch eine wertvolle Sammlung südländischer und tropischer Wespen bereichtert werden. Durch finanzielle Unterstützung der Freunde der Zoologischen Staatssammlung München e.V. konnte eine Spezialsammlung zumeist seltener Wespen von Dr. Guido Pagliano aus Turin in Italien erworben werden. Die Sammlung besteht vor allem aus Vertretern der Famile Mutillidae oder zu deutsch Ameisenwespen. Daneben sind auch Bradynobaenidae vertreten, bei denen es sich um selten gesammelte Wüstenbewohner handelt. Die Arten kommen bei uns nicht vor und es existiert kein deutscher Name für die Familie.

Mutillidae

Ameisenwespen (v.l.n.r): Hoplomutilla uncifera Buysson, Dasymutilla klugii (Gray) und Hoplocrates pompalis Mickel. Fotos: Stefan Schmidt

Mutillidae werden wegen ihrer Ähnlichkeit mit Spinnen oder Bienen auch als Spinnen- oder Bienenameisen bezeichnet. Sie stehen jedoch verwandschaftlich unseren gemeinen Wespen näher als den Bienen oder gar den Spinnen. Ameisenwespen sind oft auffällig gefärbt und die Weibchen ungeflügelt. Die Arten sind vor allem in tropischen und subtropischen Gebieten verbreitet und von den weltweit rund 6000 bekannten Arten kommen nur neun Arten bei uns vor. Die Larven entwickeln sich parasitisch und ernähren sich von den Larvalstadien anderer Insekten wie z.B. Wespen, Schmetterlinge, Käfer oder Schaben.

Die Sammlung von G. Pagliano stellt eine wertvolle Bereicherung der Hymenopterensammlung der ZSM dar. Die Sektion Hymenoptera beherbergt mit rund drei Millionen Sammlungsobjekten die mit Abstand größte Hymenopterensammung Deutschlands und gehört damit zu den weltweit bedeutendsten Sammlungen.

Stefan Schmidt

Kleinster Käfer Europas genetisch erfasst

Mit knapp 0.5 mm ist der Käfer Baranowskiella ehnstromi der kleinste Käfer Europas. Neben dem Käfer zum Größenvergleich ein menschliches Haar

Mit knapp 0.5 mm ist der Käfer Baranowskiella ehnstromi der kleinste Käfer Europas. Neben dem Käfer zum Größenvergleich ein menschliches Haar

Die kleinste Käferart Europas ist der weniger als einen halben Millimeter messende Zwergkäfer oder Federflügler mit dem wissenschaftlichen Namen Baranowskiella ehnstromi. Forschern der Zoologischen Staatsammlung München gelang es, in wahrer Detektivarbeit mehrere Exemplare des Käfers zu finden. Im Labor konnten sie erstmals seinen Gen-Code entschlüsseln und im Internet als sogenannten DNA-Barcode für alle Wissenschaftler weltweit kostenlos verfügbar machen.

Der Käferkundler Mikael Sörensson entdeckte die Art erst 1997 in seinem Heimatland Schweden. Inzwischen gibt es auch Funde aus Norwegen, Dänemark, der Schweiz und Österreich sowie auch aus Deutschland. Der Zwergkäfer entzog sich lange dem Zugriff der Wissenschaftler, weil das winzige Tier – es ist nur ein Zehntel Millimeter breit und damit so dünn wie ein menschliches Haar – in den Poren von Baumpilzen lebt, von deren mikroskopisch kleinen Sporen es sich ernährt. Hier bevorzugt es vor allem den muschelförmigen Feuerschwamm, der wiederum parasitisch an Weiden lebt.

Der Käferkundler Franz Wachtel bei der Suche nach dem Käfer.

Der Käferkundler Franz Wachtel bei der Suche nach dem Käfer.

Der Erstnachweis der Art für Bayern gelang dem erfahrenen Käferforscher Franz Wachtel. In einem Weidenurwald in den Isarauen südlich des Georgensteins spürte er den Käfer auf, indem er Baumpilze einsammelte und diese dann im Labor austrocknen ließ. Die Käfer sammelten sich in einer darunter befindlichen Schale. “Mit dieser Methode lässt sich der Zwergkäfer von Experten relativ leicht finden. Weitere Untersuchungen dürften zeigen, dass er in weiten Teilen Mitteleuropas im Verbreitungsgebiet seines Wirtspilzes vorkommt”, fasst Dr. Lars Hendrich, Käferexperte an der Zoologischen Staatsammlung München, den bisherigen Wissenstand zusammen.

Die Gensequenzierung erfolgte im Rahmen der Projekte “Barcoding Fauna Bavarica” und “German Barcode of Life”, bei denen alle deutschen Tierarten genetisch erfasst und in einer globalen Online-Bibliothek für Interessenten zur Verfügung gestellt werden. Das Projekt ist Teil des internationalen Barcoding-Projektes iBOL mit Sitz in Kanada, welches das ehrgeizige Ziel verfolgt, alle Tierarten weltweit genetisch zu erfassen. Oliver Hawlitschek, Projektkoordinator in München, beschreibt den Zweck des Projektes: “Insbesondere  bei kleinen und selten beobachteten Insekten wie dem Zwergkäfer erleichtert die Methode den Wissenschaftlern die Arbeit enorm, da solche Arten ohne genetische Hilfe meist nur von einer Handvoll Experten weltweit identifiziert werden können und so zum Beispiel bei Naturschutzprojekten kaum Beachtung fanden”. DNA-Barcoding soll das in Zukunft ändern.

Ichneumonidae collection of Klaus Horstmann transferred to the ZSM

High-res images of the excess collection now available online!

Ichneumonidae ex coll. Horstmann (Photo: Olga Schmidt)

Ichneumonidae ex coll. Horstmann (Photo: Olga Schmidt)

The excellent ichneumonid collection of Klaus Horstmann has recently been transferred to the ZSM. Horstmann was one of the most highly respected specialists of Ichneumonidae in the last and the current century.  He published around 200 publications, about 160 of them dealing with Ichneumonidae. Many of these are comprehensive revisions, often in some of the taxonomically most difficult groups that ichneumonids have to offer. The collection is internationally one of the most valuable and important collections of ichneumonid wasps. It contains many primary type specimens and and virtually all identifications are based on comparison with types and therefore highly reliable.

The collection consists of two parts, viz. 1) the main collection that is set up as a reference collection, and 2) an excess collection with duplicates, represenatatives of undescribed species, series of specimens of the same species, and material that Horstmann had on loan. High-resolution images of the excess collection will allow owners of borrowed material to locate their specimens in the excess collection and assist the curators in returning the loans. The images are publicly available as Picasa web album and on Google+

Stefan Schmidt