Erfassung der Grundwasserflohkrebse

Artenvielfalt im Einzugsgebiet der Töss 

In der hier präsentierten Studie im Einzugsgebiet der Töss wurden in Zusammenarbeit mit 32 Gemeinden und sechs privaten Quellenbesitzern Grundwasserproben gesammelt. Daraus resultierten 1250 gesammelte Proben (Aquarienkescher- und Filternetzproben), die an insgesamt 215 Brunnenstuben im Einzugsgebiet genommen wurden. Die einzelnen Brunnenstuben wurden zwischen ein- bis zwölfmal (Durchschnitt: 4,2; Standardabweichung: 3,9) beprobt. Grundwasserflohkrebse wurden in 295 Proben gefunden, wobei diese fast die Hälfte der untersuchten Brunnenstuben abdecken (95 Brunnenstuben, 44,2%). In den meisten Proben wurden nur ein oder zwei Individuen nachgewiesen (210 Proben). Es gab allerdings auch vereinzelte Proben, in denen 14–22 Tiere gefunden wurden.

Die Funde im untersuchten Gebiet bestätigen die Annahme der hohen Artenvielfalt, es wurden insgesamt sieben verschiedene Grundwasserflohkrebsarten gefunden. Sechs davon zählen zur Gattung Niphargus, die siebte gehört der Gattung Crangonyx an. In Übereinstimmung mit einer früheren Studie [7] wurden die drei Arten Niphargus auerbachi, Niphargus fontanus und Niphargus tonywhitteni im Einzugsgebiet der Töss bestätigt. Zusätzlich wurden in der hier präsentierten Studie vier noch nie in diesem Gebiet nachgewiesene Arten entdeckt, namentlich Niphargus arolaensis, Niphargus puteanus, Niphargus thienemanni und Crangonyx cf. subterraneus (bei letzterer ist die genaue Artzugehörigkeit noch nicht abschliessend geklärt). Hingegen konnte das in den Vorjahren gefundene Vorkommen von Niphargus laisi [13] nicht bestätigt werden. Die Verbreitungen der verschiedenen Arten sind sehr unterschiedlich (Fig. 3). Das zeigt, dass selbst in diesem kleinen Gebiet spezifische Verbreitungsmuster auftreten. Die drei bereits bekannten Arten (N. auerbachi, N. fontanus und N. tonywhitteni) weisen eine relativ homogene Verbreitung über das gesamte Gebiet auf. Das legt nahe, dass man mit breit angelegten Studien die weitverbreitetsten Arten abbildet, wobei die selteneren Arten mit grosser Wahrscheinlichkeit übersehen werden [14].

Doch wie kann das Fehlen von N. laisi erklärt werden? Diese Art wurde in vorgängigen Studien mit einer anderen Beprobungsmethode, einer Bou-Rouch-Pumpe, entdeckt [15]. Bei dieser Methode wird ein perforiertes Rohr in das Flussbett geschlagen und Wasser an die Oberfläche gepumpt. Somit wird ein anderer Lebensraum, das Sediment unter dem Fluss (hyporheisches Interstitial), beprobt. Möglicherweise ist N. laisi im Tösstal auf Lebensräume ausserhalb der für die Trinkwassernutzung genutzten Grundwasserleiter beschränkt, kommt allenfalls also nur im hyporheischen Interstitial vor und kann darum mit der hier verwendeten Methode nicht erfasst werden.

Die Verbreitungsmuster der einzelnen Arten decken sich mit bereits bestehendem Wissen über ihre Habitate. Niphargus thienemanni wurde bisher nur im Osten der Schweiz nachgewiesen [7]. Sie wurde entsprechend auch nur im östlichen Teil des Einzugsgebiets der Töss gefunden. Die Art N. puteanus wurde bisher meist nur nördlich des Rheins und der Aare nachgewiesen [7]. Im Einzugsgebiet der Töss kommt diese Art nur im Unterlauf (in der Nähe zum Rhein) vor. Auch die im Jahr 2021 neu beschriebene Art, N. arolaensis [7], wurde im Rahmen dieser Studie an zwei Standorten im Oberlauf des Einzugsgebietes nachgewiesen. Damit sind in der Schweiz nun fünf Standorte dieser Art bekannt [7]. Alle bisherigen Fundstellen sind sehr nahe an einem Fluss gelegen [7], was möglicherweise auf einen engen Bezug zum Interstitial-Lebensraum entlang von Flüssen hinweist. Unerwartet ist die weite Verbreitung der Gattung Crangonyx. Es handelt sich bei den 70 Individuen sehr wahrscheinlich um die Art Crangonyx subterraneus, allerdings kann aufgrund ungenügender Referenzdaten keine abschliessende Aussage gemacht werden. In der Schweiz wurde C. subterraneus bislang nur an je einem Standort in Graubünden und in Basel nachgewiesen [8].

Im Einzugsgebiet der Töss wurde Crangonyx cf. subterraneus, der an 22 Standorten entdeckt wurde, besonders häufig zusammen mit N. tonywhitteni (12 gemeinsame Standorte) und N. auerbachi (11 gemeinsame Standorte) beobachtet. An 23 Standorten wurde N. auerbachi (an 49 Standorten nachgewiesen) zusammen mit N. tonywhitteni (an 41 Standorten nachgewiesen) gefangen, diese beiden Arten wurden somit am häufigsten gemeinsam entdeckt. Die Artenvielfalt in den einzelnen Brunnenstuben variierte zwischen einer und vier Arten. Wobei die maximale Artenanzahl von vier nur in einer Brunnenstube gefunden wurde. In dieser Brunnenstube kommen Crangonyx cf. subterraneus, N. auerbachi, N. fontanus und N. tonywhitteni zusammen vor. Wie weit diese gemeinsamen Vorkommen auch auf Interaktionen zwischen diesen Arten hinweisen, ist bisher noch nicht untersucht.

Zusammenfassend konnten mit diesen intensiven und kleinräumigen Bepro­bungen sieben Grundwasserflohkrebsarten nachgewiesen werden. Vier davon wurden in diesem Gebiet noch nie detektiert. Weiter war es möglich zu zeigen, dass auch auf kleinem Raum spezifische Verbreitungsmuster erkennbar sind. Damit stellt das Einzugsgebiet der Töss das schweizweit, wenn nicht sogar weltweit, höchst aufgelöste Gebiet in Bezug auf die untersuchte Vielfalt und Verbreitung der Grundwasserflohkrebse dar.

Vergleichsanalyse

Für die hier präsentierte Analyse zur Vergleichbarkeit wurden die von Wasserversorgungen gesammelten Proben mit denen von Forschenden verglichen. Rund 780 Proben wurden von Wasserversorgungen und rund 180 Proben von Forschenden erhoben, wobei zwecks Vergleichbarkeit nur Filternetzproben analysiert wurden. Die Proben enthielten insgesamt 493 Grundwasserflohkrebse, 377 davon wurden von Wasserversorgungen gesammelt und 116 von Forschenden. Um die Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen den beiden Sammlergruppen sichtbar zu machen, wurden die Daten auf die Fundwahrscheinlichkeit (Detektionswahrscheinlichkeit), die Grösse der Tiere und die Vielfalt der gefundenen Arten untersucht. Die Fundwahrscheinlichkeit gibt an, wie gut man eine vorkommende Art effektiv entdecken kann. Eine perfekte und vollständige Detektion der Grundwasserflohkrebse ist aufwendig, da beispielsweise gewisse Individuen selten oder nie ausgespült werden. Für die Interpretation der Daten sollte man aber unterscheiden können, ob eine Art lokal wirklich nicht vorkommt oder einfach (noch) nicht entdeckt wurde. Durch wiederholte Beprobungen an einer Stelle lassen sich Schätzungen der Fundwahrscheinlichkeit ermitteln, welche die Wahrscheinlichkeit des Vorkommens berechnen lassen. Diese wurde mithilfe hierarchischer Modelle errechnet (Softwarepaket «eDNAoccupancy» in der Programmiersprache R). In der vorliegenden Studie wurden bis zu zehn Beprobungen (Filternetz) in der gleichen Brunnenstube durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass kein signifikanter Unterschied der Fundwahrscheinlichkeiten zwischen Wasserversorgungen und Forschenden besteht (Fig. 4a). Die Fundwahrscheinlichkeiten lagen zwischen 26 und 46% für beide Sammlergruppen. Umgerechnet bedeutet dies, dass zwischen sechs (bei 46%) und zehn (bei 26%) Proben in einer Brunnenstube genommen werden müssen (ohne einen Flohkrebs zu entdecken), um mit 95-prozentiger Sicherheit zu sagen, dass keine Grundwasserflohkrebse vorkommen. Auch bei der Grösse waren keine erheblichen Unterschiede zwischen den Sammlergruppen ersichtlich (Fig. 4b). Im Mittel waren die von Wasserversorgungen wie auch Forschenden gesammelten Tiere zwischen 5 bis 6 mm gross. Die Grösse der gefangenen Tiere ist relevant, da die verschiedenen Arten sich in der Grösse unterschieden, und dadurch einzelne Arten mehr oder weniger leicht übersehen werden können. Crangonyx cf. subterraneus ist die kleinste gefangene Art und im Schnitt nur ca. 3,3 mm gross, zu dieser Art gehört auch das kleinste gefundene Individuum mit einer Länge von 1,46 mm. Die grösste Art, N. puteanus, ist durchschnittlich ca. 8,3 mm gross. Der grösste in dieser Studie gefundene Grundwasserflohkrebs (13,19 mm) ist dieser Art zugehörig. Dank dieser Ergebnisse kann man sagen, dass auch kleine Arten von beiden Sammlergruppen zuverlässig entdeckt werden. In Figur 4c sieht man die Artakkumulationskurven für Wasserversorgungen und Forschende (Softwarepaket «vegan» in der Pro­grammiersprache R). Diese Kurve bildet ab, bei welcher Anzahl Proben im Mittel wie viele Arten gefunden wurden. Man kann sehen, dass die Kurve für beide Sammlertypen ähnlich verläuft. Das bedeutet, dass – unabhängig vom Sammler – bei gleichem Aufwand ähnlich viele Arten entdeckt werden. Bei den Forschenden ist die Kurve kürzer und erreicht total nicht die gleich hohe Anzahl Arten wie bei den Wasserversorgungen. Das ist auf die reduzierte Anzahl Proben zurückzuführen, die von Forschenden genommen wurden. Im Überlappungsbereich der Anzahl genommener Proben sind die Daten aber sehr vergleichbar. Weiter ist bei den von den Wasserversorgungen erhobenen Daten ersichtlich, dass sich die Kurve abflacht. Dies deutet darauf hin, dass mit grosser Wahrscheinlichkeit alle an den untersuchten Standorten vorkommende Arten gefunden wurden.

Die Vergleichbarkeitsanalyse hat gezeigt, dass von Wasserversorgungen erhobene Daten mit jenen von Forschenden vergleichbar sind. Es wurde in keinem der untersuchten Parameter ein Unterschied festgestellt. Dies zeigt, dass bei enger Betreuung und einem grossen vorhandenen Grundinteresse mit Bürgerwissenschaften robuste und vergleichbare Daten zu Grundwasserorganismen erhoben werden können. Wichtig dabei war eine genaue Anleitung sowie ein enger persönlicher Kontakt. Die meisten Wasserversorgungen wurden persönlich besucht und bezüglich des Beprobungsvorgangs instruiert. Für zukünftige Untersuchungen oder Überwachungsprogramme bedeutet das, dass sich eine Zusammenarbeit mit Wasserversorgungen sehr gut eignet, um Grundwasserflohkrebse zu sammeln. Für die Wissenschaft ist es von entscheidender Bedeutung, auch in Zukunft mit Personen aus der Praxis zusammenzuarbeiten. Und für viele Wasserversorgungen ist es interessant zu erfahren, welche Grundwasserflohkrebsarten in ihren Brunnenstuben vorkommen.

Ausblick

Die Ergebnisse zeigen, dass es zur Artenvielfalt und dem Vorkommen von Organismen im Grundwasser in der Schweiz noch viel zu entdecken gibt. Beispielsweise ist noch unklar, wieso gewisse Grundwasserflohkrebsarten nur an spezifischen Standorten vorkommen und andere weit verbreitet sind. Es ist anzunehmen, dass gewisse Arten nur in eisfreien Regionen die letzte Eiszeit überlebt haben [17]. Doch wie genau sich die einzelnen Populationen seitdem entwickelt haben, ist noch unklar. Auch die genauen zwischenartlichen Beziehungen sind weitestgehend unbekannt. Es ist beispielsweise möglich, dass gewisse Arten unterschiedliche ökologische Nischen besetzen und gehäuft zusammen auftreten [18]. Denkbar ist auch, dass sich gewisse Arten konkurrieren und deshalb selten oder nie zusammen vorkommen [18]. Diese Fragen zur Ökologie der Grundwasserflohkrebse können beantwortet werden, wenn eine weiträumige, fundierte Datenlage zur Vielfalt und Verbreitung besteht. An dieser Datenlage wird im Moment weiter im Projekt AmphiWell gearbeitet.

Bibliographie

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