Insekten – noch viel artenreicher als gedacht!

Es gibt viele Insekten, sehr viele sogar. Jedes Kind weiss das, denn es kreucht und fleucht scheinbar überall. Insekten sind aber nicht bloss zahlreich, vielmehr spielen sie auch eine zentrale Rolle im Haushalt der Natur. Trotzdem gibt es kein umfassendes Verzeichnis der Insektenarten – noch nicht einmal in der kleinen und ordentlichen Schweiz. Eine aktuelle Hochrechnung geht davon aus, dass bisherige Schätzungen deutlich nach oben korrigiert werden müssen.

Ein Artikel von Hannes Baur und Stefan Ungricht aus der Zeitschrift des Forum Biodiversität Schweiz «HOTSPOT» Nr. 40/19: Insekten im Fokus der Forschung

Die wichtigen Leistungen, welche Insekten erbringen, sind unbestritten. So bestäuben sie etwa Nutz- und Wildpflanzen, verbreiten deren Samen, beseitigen Kadaver, weisen Schädlinge in die Schranken, tragen zur Bodenfruchtbarkeit bei und sind lebenswichtige Nahrungsgrundlage für Insektenfresser wie Forellen, Schwalben und Fledermäuse. Andererseits sind gewisse Arten verheerende Schädlinge in Feld und Wald oder übertragen gefürchtete Krankheiten auf Pflanzen, Tiere und Menschen.

Und nun dies: Das Heer der Insekten ist bedroht. Spätestens seit 2017 eine Studie aus Deutschland einen Rückgang der Fluginsekten-Biomasse um mehr als 75% in den vorangegangenen 27 Jahren festgestellt hat (Hallmann et al. 2017), ist weltweit vom grossen Insektensterben die Rede. Wissen wir jedoch, was da genau unter unseren Augen verschwindet? Ehrgeizige Stichprobenerhebungen verbunden mit neuen molekularbiologischen Methoden erlauben es uns erstmals, ein relativ unverzerrtes Bild der tatsächlichen Insektendiversität zu gewinnen.

Wie man Insektenarten bisher zählte

Seit Carl von Linné ist das Katalogisieren von Arten die Domäne von Taxonominnen und Taxonomen, welche die Gattungen und Arten beschreiben, benennen und klassifizieren, sowie von Artenkennerinnen und Artenkennern, die mit bestimmten Tieren, Pilzen oder Pflanzen einer Region besonders gut vertraut sind. Sich die notwendigen Kenntnisse über eine Gruppe mit Dutzenden, Hunderten oder gar Tausenden von Arten anzueignen, bedingt eine jahrelange geduldige Einarbeitung.

Die Artenlisten werden von den Spezialistinnen und Spezialisten aufgrund wissenschaftlicher Literatur und Datenbanken sowie der Bestimmung von Exemplaren in wissenschaftlichen Sammlungen und natürlich auch aufgrund eigener Feldarbeit zusammengestellt. Solche traditionellen Kataloge haben den Vorteil, dass die Arten explizit mit ihrem wissenschaftlichen Namen aufgeführt werden. Nachteilig ist hingegen, dass dieser Prozess Jahre oder sogar Jahrzehnte dauert, und dass es für viele Insektengruppen gar keine Expertinnen oder Experten (mehr) gibt.

Neue Methode liefert erstaunliche Zahlen

Hier setzt die Arbeitsgruppe um den Biologen Paul Hebert von der Universität Guelph in Kanada an. Hebert hat vor bald 20 Jahren eine neue Methode entwickelt, mit welcher Arten anhand eines kurzen Abschnitts der mitochondrialen DNA identifiziert werden können (Hebert et al. 2003). Dieser genetische Code – in der Funktion ähnlich dem Barcode für Produkte in Supermärkten (daher spricht man vom DNA-Barcode bzw. der Methode des Barcodings) – erlaubt nun die Bestimmung von Arten durch Abgleich mit einer eigens geschaffenen Datenbank, dem «Barcode of Life Data System» (BOLD). Dort wird jeder genetischen Einheit eine sogenannte «Barcode Index Number» (BIN) zugeordnet. Zahlreiche Studien gut untersuchter Gruppen haben inzwischen gezeigt, dass die BINs zu 90 bis 95% mit den traditionell abgegrenzten Arten übereinstimmen, die anhand von morphologischen Merkmalen bestimmt werden (Schmidt et al. 2015). Daher ist die Gleichung BIN = Art als Arbeitshypothese durchaus vertretbar.

Eines Tages im Jahre 2000 wollte Hebert wissen, wie viele Insektenarten er in seinem Garten finden kann. Er begann zu sammeln und zu sequenzieren. 2010 hatte er 3704 BINs nachgewiesen (Cheshire und Umberti 2016). Da das Barcoding über die Jahre hinweg immer schneller und billiger wurde, war sein nächstes Ziel bald ins Auge gefasst: Zahlen zum ganzen Land. Während vier Jahren sammelten zahlreiche Mitarbeitende über ganz Kanada verteilt mit verschiedenen Sammelmethoden in den verschiedensten Habitaten eine riesige Stichprobe von Insekten. 939 868 Exemplare wurden schliesslich erfolgreich sequenziert und in der BOLD-Datenbank erfasst und veröffentlicht (Hebert et al. 2016).

Das Ergebnis überraschte selbst Fachleute: Während bei den bereits verhältnismässig gut bekannten Insektengruppen die Artenzahl annähernd der Anzahl genetischer Einheiten entspricht, übertreffen die BINs insbesondere bei gewissen Hautflüglern und Zweiflüglern die Erwartungen um ein Vielfaches. Dabei handelt es sich typischerweise um vernachlässigte Familien mit kleinen, unauffälligen Arten. Als besonders divers entpuppten sich die winzigen Gallmücken. Von dieser Familie waren bislang 243 Arten in Kanada nachgewiesen worden. In ganz Nordamerika gibt es seit Jahrzehnten nur einen einzigen aktiven Taxonomen für diese Gruppe; er ist heute 84 Jahre alt. Dass die Familie der Gallmücken sehr artenreich ist, wusste man zwar schon lange. Einer der ersten, der sich intensiv mit ihr beschäftigte, war der Zürcher Drechsler und Autodidakt Johann Jakob Brei (1971 – 1857). Die Resultate des Barcodings zeigen aber, dass man offenbar erst die Spitze des Eisberges kennt: Nicht weniger als 98 438 Ballmücken mit 8467 verschiedenen BINs wurden in der kanadischen Stichprobe gefunden.

Auch für die Schweiz gibt es verlässliche Checklisten für viele der bekannteren Insektengruppen. Aber wie in Kanada gibt es artenreiche Familien, die erst fragmentarisch bekannt sind. Im Gegensatz zu Kanada existiert aber hierzulande leider noch keine vergleichbare Barcoding-Studie, die auf einer möglichst repräsentativen Stichprobe beruhen würde. Wenden wir aber Hochrechnungen aufgrund des Barcodings in Kanada auf die bisherigen Artenschätzungen für die Schweiz an, ergibt sich ein überraschendes Bild für die grossen Gruppen der Insekten: Es muss davon ausgegangen werden, dass in der Schweiz 45 000 bis 60000 leben, statt «nur» 30000 Insektenarten, die aus der Literatur bekannt sind. Damit wird das ganze Ausmass unserer Unkenntnis deutlich. Nein, wir wissen tatsächlich nur annähernd, was uns für immer abhanden zu kommen droht.

Literatur: www.biodiversity.ch/hotspot