Die Erfassung von Makrozoobenthos-Gemeinschaften ist ein wichtiger Bestandteil der ökologischen Bewertung von Fließ- und Standgewässern. Traditionell werden die in Gewässerproben enthaltenen Organismen nach der Probenahme unter dem Mikroskop anhand morphologischer Merkmale und taxonomischer Bestimmungsschlüssel bestimmt. Dieses Vorgehen ist jedoch zeitaufwendig und setzt entsprechende taxonomische Expertise voraus.
Molekularbiologische Methoden wie das DNA-Metabarcoding bieten neue Möglichkeiten für die Erfassung biologischer Gemeinschaften. Eine besonders interessante Anwendung ist die Analyse der DNA, die während der Konservierung der Organismen in den verwendeten Alkohol übergeht. Dadurch könnte der Konservierungsalkohol selbst als Ausgangsmaterial für die molekulare Charakterisierung der Lebensgemeinschaft genutzt werden, ohne die gesamte Probe für die DNA-Analyse aufarbeiten zu müssen. Studien in Fließgewässern zeigen, dass mit diesem Ansatz wesentliche Teile von Makroinvertebraten-Gemeinschaften erfasst werden können, wobei jedoch Unterschiede zur klassischen morphologischen Bestimmung auftreten können.
Im Rahmen der Arbeit sollen klassische taxonomische Bestimmungen des Makrozoobenthos mit Ergebnissen eines Metabarcoding-Ansatzes aus dem Konservierungsalkohol derselben Proben verglichen werden. Im Mittelpunkt steht die Frage, inwieweit beide Methoden zu vergleichbaren Aussagen über die Zusammensetzung und Struktur der Makrozoobenthos-Gemeinschaften in Kleingewässern gelangen.
Ziel und Inhalt der Arbeit
Ziel der Arbeit ist es, die Übereinstimmung zwischen der klassischen morphologischen Bestimmung und der molekularbiologischen Erfassung des Makrozoobenthos mittels Metabarcoding des Konservierungsalkohols zu untersuchen. Die Arbeit ist als datenbasierte Abschlussarbeit angelegt und beinhaltet insbesondere die statistische Auswertung und Visualisierung der vorhandenen Daten mit R.
Mögliche Schwerpunkte der Arbeit sind:
- Einarbeitung in die Literatur zur klassischen Erfassung des Makrozoobenthos sowie zu DNA-Metabarcoding-Ansätzen für das biologische Gewässermonitoring;
- Aufbereitung und Zusammenführung vorhandener Datensätze aus klassischer taxonomischer Bestimmung und Metabarcoding;
- Vergleich der durch beide Methoden erfassten Taxa und Untersuchung von Übereinstimmungen und Unterschieden in der Zusammensetzung der Makrozoobenthos-Gemeinschaften zwischen den beiden Methoden;
- Untersuchung, ob wichtige ökologische Gruppen bzw. Indikatortaxa mit beiden Methoden in vergleichbarer Weise erfasst werden;
- Analyse möglicher methodenbedingter Unterschiede bei der Erfassung einzelner Taxa bzw. taxonomischer Gruppen;
- Untersuchung der Übereinstimmung beider Ansätze hinsichtlich relevanter Gemeinschaftsparameter und ökologischer Bewertungsgrößen;
- statistische Auswertung und Visualisierung der Ergebnisse, beispielsweise mit R;
- Bewertung des Potenzials von Metabarcoding aus Konservierungsalkohol als ergänzende bzw. alternative Methode für die Erfassung von Makrozoobenthos-Gemeinschaften;
- Diskussion der Möglichkeiten und Grenzen molekularbiologischer Verfahren im Vergleich zur klassischen morphologischen Bestimmung.
Je nach Umfang und Ausrichtung der Arbeit können zusätzlich verschiedene taxonomische Ebenen miteinander verglichen und die Auswirkungen unterschiedlicher Nachweisraten einzelner Taxa auf die ökologische Bewertung untersucht werden. Dabei soll insbesondere herausgearbeitet werden, ob Unterschiede zwischen den Methoden lediglich auf der Ebene einzelner Taxa auftreten oder sich auch auf die übergeordnete Charakterisierung der Gewässergemeinschaft auswirken.
Anforderungen an die Kandidat:innen
- Bachelor- oder Masterstudium im Bereich Biologie, Umweltwissenschaften, Gewässerökologie oder einem verwandten Fachgebiet;
- Interesse an aquatischer Ökologie und modernen Methoden des Biodiversitätsmonitorings;
- Interesse an der Arbeit mit biologischen Datensätzen;
- Grundkenntnisse in statistischer Datenauswertung bzw. Bereitschaft, sich in entsprechende Methoden einzuarbeiten;
- idealerweise erste Erfahrungen mit R;
- Interesse an taxonomischen und/oder molekularbiologischen Methoden ist von Vorteil;
- sorgfältige, strukturierte und selbstständige Arbeitsweise.
Wir bieten
- ein aktuelles Thema an der Schnittstelle von Gewässerökologie, Taxonomie und molekularbiologischem Biodiversitätsmonitoring;
- die Möglichkeit, klassische und moderne Methoden zur Erfassung aquatischer Lebensgemeinschaften direkt miteinander zu vergleichen;
- Einblick in die Anwendung von DNA-Metabarcoding für das biologische Gewässermonitoring;
- die Möglichkeit, Kenntnisse in statistischer Datenauswertung und Datenvisualisierung mit R zu vertiefen;
- enge fachliche Betreuung und Integration in ein interdisziplinäres Forschungsteam.
Beginn der Abschlussarbeit: ab 2027
Bewerbungen mit Lebenslauf und kurzem Motivationsschreiben sind an Dr. Stefan Lorenz (stefan.lorenz@julius-kuehn.de) zu richten.
Bei Fragen zur Arbeit melden Sie sich gerne telefonisch unter: 030 8304 2330.