News

Aquatisches Leben im Untergrund

29. Juni 2021 | Kaspar Meuli

Auch das Grundwasser stellt ein Ökosystem dar, bloss ist über die Biodiversität im Untergrund bisher wenig bekannt. Forschende der Eawag haben nun in einer Pilotstudie die Vielfalt des Lebens im Schweizer Grundwasser dokumentiert – und dabei bisher unbekannte Flohkrebsarten entdeckt. Sie setzten dabei auf einen Citizen-Science-Ansatz.

Flohkrebse sind mit einer Länge von zwei Zentimetern auch in Oberflächengewässern nicht besonders gross, im Grundwasser jedoch sind sie winzig. Dort messen sie meist zwischen einem und zehn Millimetern. Welche Arten von Flohkrebsen und anderen Organismen im Schweizer Grundwasser zu finden sind, hat ein Team um Prof. Florian Altermatt vom Wasserforschungsinstitut Eawag untersucht – und dabei auch gleich vier neue Flohkrebsarten entdeckt.

Dass auch das Grundwasser einen aquatischen Lebensraum darstellt, ist schon länger bekannt und in gewissen Regionen Europas bereits länger dokumentiert. Doch, so Roman Alther, Erstautor der Studie: «Das Wissen um die Vielfalt unterirdischer Organismen ist immer noch bruchstückhaft, auch in einem Land wie der Schweiz, wo die Tierwelt relativ gut untersucht ist.» Nun soll in der Schweiz Grundlagenwissen zur Vielfalt des Lebens im Untergrund geschaffen werden. «Es wichtig, auch diese Biodiversität zu schützen», sagt Biologe Alther, «denn unterirdische Ökosysteme erbringen für uns wichtige Dienstleistungen wie etwa Trinkwasser.» Zur Erinnerung: In der Schweiz werden rund 80 Prozent des Trinkwassers aus Grundwasser gewonnen.
 

Feldarbeit in einer Grundwasserfassung im Einzugsgebiet der Töss.
(Foto: Roman Alther)

Neue Flohkrebsarten entdeckt

In ihrer Pilotstudie hat die Gruppe von Florian Altermatt nun den ersten Stein einer schweizweiten Bestandsaufnahme gesetzt. Dabei zeigten Grundwasserproben von 313 Standorten in den Kantonen Aargau, Basel-Landschaft, Solothurn und Zürich eine vielfältige bisher nicht dokumentierte Wasserfauna: Unter anderem Organismen von verschiedenen bedeutenden Gruppen von Wirbellosen, vor allem Krebse. Besonders interessiert haben die Forscher dabei die Höhlenflohkrebse (Niphargus), eine Gattung der Flohkrebse. In den Grundwasserproben fanden sich Individuen von acht Arten, zwei davon (N. fontanus und N. kieferi) wurden zum ersten Mal in der Schweiz gefunden. Zudem entdeckten die Forschenden vier phylogenetische Abstammungslinien, die der Wissenschaft bisher unbekannt waren, und bei denen es sich um neue Arten handeln könnte. Eine davon wurde jetzt formell als neue Art Niphargus arolaensis beschrieben, der Aare-Grundwasserflohkrebs.
 

Die Darstellung zeigt die neu gefundene Flohkrebsart Niphargus aroalensis.
(Zeichnung: Roman Alther)

Zusammenarbeit mit Praktikern der Trinkwasserversorgung

Speziell an der Untersuchung der Grundwasserfauna ist nicht zuletzt, wie die Forschenden bei der Datenerhebung vorgegangen sind: Sie setzten bei der Entnahme von Grundwasserproben auf die Unterstützung von Brunnenmeistern. Um das Forschungsvorhaben unter den Trinkwasserversorgern bekannt zu machen, wurde das Projekt in persönlichen Briefen, an einer Fachtagung und in direkten Gesprächen vorgestellt. Mit durchschlagendem Erfolg: Von 130 Brunnenmeistern, die sich näher für das Projekt interessierten, erklärten sich schliesslich 82 zur Probeentnahme bereit.

«Das Interesse und die Hilfsbereitschaft, auf die wir bei den Brunnenmeistern gestossen sind, war fantastisch.»
Roman Alther.

Die Brunnenmeister mussten dabei nach einem genau festgelegten Protokoll vorgehen und von den Forschenden geliefertes Beprobungsmaterial einsetzen. Der wichtigste Schritt: Einen Filterbeutel an den Abflussleitungen anbringen, durch die das Grundwasser in die Brunnenstuben fliest. Darin wurde das gesamte, während einer Woche aus der Grundwasserschicht eingeschwemmte, Material gesammelt. Danach entnahmen die Brunnenmeister den Beuteln alle Lebewesen und schickten sie, in einem mit Ethanol gefüllten Gefäss verpackt, an die Eawag. «Das Interesse und die Hilfsbereitschaft, auf die wir bei den Brunnenmeistern gestossen sind, war fantastisch», erzählt Roman Alther.
 

Das Beprobungsmaterial, mit dem am Forschungsprojekt beteiligte Brunnenmeister ausgerüstet wurden.
(Foto: Nicole Bongni)

Der Citizen-Science-Ansatz mit einer ausgewählten Gruppe von Bürgerforschern soll denn auch Bestandteil der bereits geplanten Ausweitung des Projekts sein. In den nächsten Jahren sollen Daten aus mehreren Hundert über die ganze Schweiz verteilten Brunnenstuben gewonnen werden. Ziel ist ein landesweiter Überblick über die Biodiversität im Grundwasser. Neu soll in Zukunft auch die Umwelt-DNA-Methode eingesetzt werden. Dabei reichen zum Beispiel Hautpartikel oder Fäkalien von Lebewesen aus um deren Vorkommen zu dokumentieren.

Qualitätskontrolle mit Bioindikatoren

Eines der Ziele des ausgeweiteten Projekts ist, Grundlagen zu etablieren, um die Flohkrebse und deren Vorkommen als möglichen Indikator für die Qualität des Grundwassers nutzen zu können. Bisher wird die Qualität des Grundwassers anhand von physikalisch-chemischen Parametern untersucht und die Belastung mit Bakterien festgestellt. In Oberflächengewässern hingegen ist das Monitoring der Gewässerqualität mit Hilfe von Bioindikatoren weitverbreitet. Sie gelten als Sensoren für sehr niederschwellige oder langfristige Belastungen und können mehrere Faktoren integrieren. «Für das Grundwasser gibt es bisher keine Indikatoren», sagt Roman Alther, «doch grundsätzlich ist ein Vorkommen von Flohkrebsen und anderen Arten ein gutes Zeichen.»
 

Titelbild: Nicole Bongni

Originalpublikation

Extbase Variable Dump
array(2 items)
   publications => '22635' (5 chars)
   libraryUrl => '' (0 chars)
Extbase Variable Dump
array(1 item)
   0 => Snowflake\Publications\Domain\Model\Publicationprototypepersistent entity (uid=22635, pid=124)
      originalId => protected22635 (integer)
      authors => protected'Alther, R.; Bongni, N.; Borko, Š.; Fišer, C.; Altermat
         t, F.
' (86 chars) title => protected'Citizen science approach reveals groundwater fauna in Switzerland and a new
         species of <em>Niphargus</em> (Amphipoda, Niphargidae)
' (130 chars) journal => protected'Subterranean Biology' (20 chars) year => protected2021 (integer) volume => protected39 (integer) issue => protected'' (0 chars) startpage => protected'1' (1 chars) otherpage => protected'31' (2 chars) categories => protected'biodiversity; conservation; monitoring; species description; stygofauna; tax
         onomy
' (81 chars) description => protected'Knowledge on the diversity and distribution of subterranean organisms is sti
         ll scattered, even in faunistically relatively well-researched countries suc
         h as Switzerland. This is mostly due to the restricted access to these subte
         rranean habitats. Better knowledge on these organisms is needed, because the
         y contribute substantially to overall biodiversity of a region, often contai
         n unique elements of biodiversity, and can potentially be indicative of the
         ecological status of subterranean ecosystems that are providing important ec
         osystem services such as drinking water. Past research on subterranean organ
         isms has often used highly specialised sampling techniques and expert knowle
         dge. Here, we show that inclusion of non-professionals can be an alternative
          and highly promising sampling strategy. We retrieved citizen science-based
         samples from municipal groundwater wells across Switzerland, mainly from the
          Swiss Plateau. Opportunistic samples from 313 sites revealed a previously u
         ndocumented groundwater fauna including organisms from different major inver
         tebrate groups, with a dominance of crustaceans. Here, we studied amphipods
         of the genus <em>Niphargus</em>. Among all 363 individuals sampled, we found
          in total eight nominal species. Two of them, namely <em>N. fontanus</em> an
         d <em>N. kieferi</em>, are reported for Switzerland for the first time. We a
         lso found four further phylogenetic lineages that are potentially new specie
         s to science. One of them is here formally described as <em>Niphargus arolae
         nsis</em> <em>sp. nov.</em> The description is based on molecular and morpho
         metric data. Our study proves the suitability of citizen science to document
          subterranean diversity, supports groundwater conservation efforts with data
         , and raises awareness for the relevance and biodiversity of groundwater amp
         hipods among stakeholders.
' (1850 chars) serialnumber => protected'1768-1448' (9 chars) doi => protected'10.3897/subtbiol.39.66755' (25 chars) uid => protected22635 (integer) _localizedUid => protected22635 (integer)modified _languageUid => protectedNULL _versionedUid => protected22635 (integer)modified pid => protected124 (integer)
Alther, R.; Bongni, N.; Borko, Š.; Fišer, C.; Altermatt, F. (2021) Citizen science approach reveals groundwater fauna in Switzerland and a new species of Niphargus (Amphipoda, Niphargidae), Subterranean Biology, 39, 1-31, doi:10.3897/subtbiol.39.66755, Institutional Repository

Finanzierung

  • Bundesamt für Umwelt BAFU
  • Schweizerischer Nationalfonds SNF
  • Slowenische Forschungsförderung ARRS