Abteilung Aquatische Ökologie

Application of environmental DNA (eDNA) in biomonitoring

Alle Organismen geben DNA an ihre Umgebung ab. Diese sogenannte Umwelt-DNA (eDNA) kann gesammelt und extrahiert werden. Mithilfe molekularer Fortschritte sequenzieren wir eDNA, um Informationen über die Biodiversität zu gewinnen – von Mikroben bis zu Wirbeltieren – und so Organismengemeinschaften und ganze Nahrungsnetze in aquatischen Ökosystemen zu charakterisieren. 

Unsere Arbeit umfasst ein breites Spektrum der eDNA-Forschung, von der landesweiten Erkennung invasiver Arten über die Erstellung von Interaktionsnetzwerken und die Vorhersage der Biodiversität in Flussnetzen bis hin zur Erforschung schwer zu untersuchender Ökosysteme wie Grundwasser. Wir untersuchen grundlegende Fragen der eDNA, indem wir die Herkunft, den Transport und den Verbleib von DNA in großen Flussnetzen modellieren. Darüber hinaus integrieren wir neue Technologien für ein zukunftssicheres Hochfrequenz-Biomonitoring, das Einblicke in die Dynamik der Biodiversität und die Struktur von Lebensgemeinschaften liefert. Wir verknüpfen unsere Überwachung eng mit bestehenden nationalen und kantonalen Programmen und setzen eDNA-Biodiversitätsdaten in Beziehung zu Chemie und Hydrologie.

Neben unseren gemeinsamen Forschungsinteressen spielen wir eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung und Akzeptanz von eDNA-Techniken durch Endnutzer. Durch die Zusammenarbeit auf lokaler, nationaler und internationaler Ebene haben wir zu nationalen Richtlinien und methodischen Handbüchern zum Thema DNA beigetragen und Workshops durchgeführt, um Anleitung und Unterstützung bei der Implementierung von eDNA für das Biomonitoring zu bieten.

Key Publications

Altermatt F, Couton, M, Carraro L, Keck F, Lawson-Handley L, Leese F, Zhang X, Zhang Y & Blackman RC (2025). Utilising aquatic environmental DNA to address global biodiversity targets. Nature Reviews Biodiversity 1: 332–346. https://doi.org/10.1038/s44358-025-00044-x

Blackman RC, Cereghetti E, Couton M, Keck G, Kirschner D, Carraro L, Brantschen J, Bossart R, Perrelet R, Zhang Y & Altermatt F. 2024. Environmental DNA: the next chapter. Molecular Ecology 33: e17355.

Blackman, R. C.; Ho, H. C.; Walser, J. C.; Altermatt, F. (2022) Spatio-temporal patterns of multi-trophic biodiversity and food-web characteristics uncovered across a river catchment using environmental DNA, Communications Biology, 5, 259 (11 pp.), doi:10.1038/s42003-022-03216-z, Institutional Repository
Carraro, L.; Mächler, E.; Wüthrich, R.; Altermatt, F. (2020) Environmental DNA allows upscaling spatial patterns of biodiversity in freshwater ecosystems, Nature Communications, 11, 3585 (12 pp.), doi:10.1038/s41467-020-17337-8, Institutional Repository
Keck, F.; Blackman, R. C.; Bossart, R.; Brantschen, J.; Couton, M.; Hürlemann, S.; Kirschner, D.; Locher, N.; Zhang, H.; Altermatt, F. (2022) Meta-analysis shows both congruence and complementarity of DNA and eDNA metabarcoding to traditional methods for biological community assessment, Molecular Ecology, 31(6), 1820-1835, doi:10.1111/mec.16364, Institutional Repository