Malakozoologie
Meine Forschungsinteressen fokussieren sich auf systematische und phylogenetische Studien an Mollusken. Spezialgebiete umfassen die tropische Landschneckenfamilie Helicinidae, zentralamerikanische und pazifische Landschnecken, zentraleuropäische Binnenmollusken mit aktuellen Schwerpunkten auf Grundwasserschnecken und Großmuscheln einschließlich von Schutzaspekten sowie eingeschleppte und invasive Arten von Landschnecken weltweit.
Die Helicinidae sind eine außergewöhnliche Familie von Landschnecken, die in Europa aufgrund ihrer Verbreitungsgrenzen nahezu unbekannt ist. Sie umfasst etwa 1.000 bekannte Arten, die zu ungefähr gleichen Anteilen in den tropischen und subtropischen Regionen der Neuen Welt sowie auf den indopazifischen und pazifischen Inseln einschließlich der Ränder des asiatischen und australischen Kontinents vorkommen. Der Name "Helicinidae" lässt meist sofort an "Helicidae", die populären Schirkelschnecken wie zum Beispiel die Weinbergschnecke Helix pomatia denken. Den entscheidenden Unterschied machen die zwei Buchstaben "ni", die lateinisch die Verkleinerungsform ausdrücken, die sich auf oberflächliche Ähnlichkeiten der Gehäuseformen beider sonst gänzlich verschiedener Familien bezieht. Helicinidae and Helicidae sind mindestens so verschieden wie Fische und Menschen.
Die Helicinidae stellen eine Gruppe von Schnecken, die im evolutionären Sinne als erste das Land erobert haben und das unabhängig von allen anderen und meist besser bekannten Gruppen von Landschnecken, z. B. den Lungenschnecken. Ihre nächsten Verwandten sind unter den marinen und Süßwasser bewohnenden Neritopsinen zu finden. In tropischen Gegenden stellen sie oft einen bedeutenden Anteil der Weichtierfauna sowohl in Diversität als auch Häufigkeit. Trotz dieser interessanten Aspekte wurden sie weitestgehend als Forschungsobjekte vernachlässigt.
Die letzte umfassende Revision der Familie geht auf A. J. WAGNER (1907-1911) zurück. Danach erschienen nur noch einzelne Arbeiten über bestimmte Regionen und die Arbeiten zur systematischen Gliederung neotropischer Arten von H. B. BAKER.
Die Hauptthemen meiner Forschungen an Helicinidae betreffen:
* Beurteilung von Merkmalen in Hinblick auf die Unterscheidung von Arten und höhere Systematik
* phylogenetische Analysen
* biogeographische Fragen (z. B. Karibik und pazifische Inseln)
* Populationsstudien und Diversifikation
* Konvergenzerscheinungen in Gehäusegestalt und Radulaausbildung
* Revision der Costaricanischen Helicinidae
* Revision der Neucaledonischen Helicinidae
* Revision der Helicinidae der Kleinen Antillen (in Arbeit)
* Entdeckung und Beschreibung neuer Arten (z. B. Gambier Inseln)
Neukaledonien ist bekanntermaßen ein Hotspot der Diversität von endemischen Arten. Trotzdem und gerade im Bereich der Invertebraten sind jedoch noch immer viele Arten überhaupt nicht gefunden oder beschrieben, derweil wie in vielen Gegenden der Welt wertvolle Lebensräume durch z. B. Rohstoffabbau, landwirtschaftliche Nutzung oder den Einfluss von invasiven fremdländischen Arten weiter verschwinden. Im Rahmen des Programmes "La Planète Revisitée", das vom Muséum national d’Histoire naturelle Paris (MNHN) und Pro-Natura International organisiert wird, fand 2018 eine erste Expedition statt, die sich ganz speziell der weiteren Erforschung der terrestrischen Molluskenfauna widmete. Zu dieser war ich vom Expeditionsorganisator Prof. Dr. Philippe Bouchet, MNHN, eingeladen, um insbesondere meine zuvor mit aufgrund mangelnden geeigneten Materials nur mit morphologischen Methoden durchgeführte Revision der Helicinidae Neukaledoniens mit modernen Methoden fortzusetzen. Weiterhin werden wir im internationalen Team von Malakologen kurzfristiger auch Fragestellungen zur Gefährdung und damit möglichen Schutz der Malakofauna ausgewählter Lebensräume (terrestrisch und limnisch) bearbeiten. Eine Fortsetzung der die Grundlagen der Forschung schaffenden Expeditionen in internationaler Kooperation ist in Planung.
Jeweils im Frühjahr 2019, 2020 und 2022 fanden bereits drei Folgeexpedition mit den Schwerpunkten der Bergketten und noch nicht erforschter Kalkgebiete statt.
Die Brunnenschnecken der Gattung Bythiospeum sind vorwiegend im Grundwasser, Spalten- und Höhlengewässern lebende Tiere, die nur gelegentlich im quellnahen Bereich auch oberirdisch zu finden sind. In Deutschland werden aktuell 27 Arten unterschieden, das Diversitätszentrum liegt in Baden-Württemberg. Die bisherige Artabgrenzung beruht im wesentlichen auf morphologischen Merkmalen und der Annahme stark isolierter Populationen, was sich durch den sehr speziellen Lebensraum begründet. In dieser Gruppe mit einerseits teils hoher Variabilität innerhalb von Populationen, andererseits schwer fassbaren "Art"unterschieden geraten klassische Methoden an ihre Grenzen.
Das aktuelle Projekt untersucht molekulargenetische Merkmale zur Artdifferenzierung im Kontext der Verbreitungsmuster. Erste Ergebnisse wurden bereits veröffentlicht (Richling et al. 2016). Mehr zu lesen zu diesem Projekt auch in unserem Science Blog.
Unter Mitarbeit von Dr. Boeters (München), Yaron Malkowsky (2013-2014 als Volontär am SMNS) und Juliana Bahia (Volontärin am SMNS, 2018-2019)
Früher häufig und weit verbreitet gehören die meisten Arten der Großmuscheln zu den Verlierern der anthropogenen Veränderungen unserer Umwelt. Die Bachmuschel (Unio crassus) – einst die häufigste Art mit einem beeindruckenden ökologischen Spektrum – ist aktuell in Deutschland und Baden-Württemberg vom Aussterben bedroht. Sowohl zur aktuellen Verbreitung der Arten als auch zur genetischen Struktur der überlebenden Populationen bestehen Wissenslücken.
Obwohl sich verschiedene Erfassungen speziell mit der Bachmuschel befassen, sind die Daten zu ihrer, aber auch der Verbreitung der anderen Großmuschelarten verstreut bis lückenhaft. Neben der Zusammenführung vorhandener Daten wurden im Rahmen des Projektes punktuelle Kartierungen über das ganze Bundesland gestreut durchgeführt.
In der Literatur wird immer wieder für verschiedene Arten (z. B. Unio pictorum, U. crassus, Pseudanodonta complanata) von Unterarten bzw. Rassen gesprochen, die den Einzugsgebieten von Donau und Rhein zugeordnet werden ("Donau-Rasse", "Rhein-Rasse") und sich in der Schalenmorphologie zu unterscheiden scheinen. Einige Autoren interpretieren die Verbreitungsmuster dieser Formen sogar als Hinweise auf frühere Verbindungen der Gewässersysteme. Diese Überlegungen basieren für Südwest-Deutschland bisher nur auf schalenmorphologischen Beobachtungen. Im Projekt wurde zur Beantwortung dieser Fragestellungen eine erste Pilotstudie am Beispiel der Bachmuschel mit populationsgenetischen Methoden durchgeführt (Methodenetablierung und Ergebnisabschätzung an ausgewählten Populationen).
Das Projekt wurde aus Mitteln der Fischereiabgabe gefördert und vom Regierungspräsidium Stuttgart betreut.
Links zu Verbreitungskarten der einzelnen Arten:
(bitte Hinweise zur Datengrundlage beachten)
Bachmuschel (Unio crassus)
Malermuschel (Unio pictorum)
Große Flussmuschel (Unio tumidus)
Gemeine Teichmuschel (Anodonta anatina)
Große Teichmuschel (Anodonta cygnea)
Abgeplattete Teichmuschel (Pseudanodonta complanata)
Chinesische Teichmuschel (Sinanodonta woodiana) (diese Art ist nicht einheimisch und invasiv)
Mitarbeit im Projekt: Cornelia Krause und Christina Schüßler
Weichtiere (Mollusken) sind eine wichtige Indikatorgruppe für den aktuellen Zustand von Lebensräumen und deren Veränderungen, weil sie eine geringe Mobilität und viele Arten sehr spezifische Ansprüche haben. Darüber hinaus sind über die Erhaltung von Leergehäusen auch Rückschlüsse in die Vergangenheit von Habitaten möglich. Trotz dieser Bedeutung und fast 43 % Anteil von gefährdeten Arten fehlen bis heute Grundlagendaten über die Verbreitung dieser Tiergruppe in Baden-Württemberg.
Zusammen mit der 2014 wiederbegründeten "Arbeitsgemeinschaft Mollusken BW am Staatlichen Museum für Naturkunde Stuttgart" und in Kooperation mit der LUBW ist es das übergeordnete Ziel verschiedener Teilprojekte, diese Kenntnisdefizite schrittweise zu beheben. Weiterhin laufen gezielte Forschungsprojekte über einzelne Arten, deren Artstatus und -abgrenzung noch unklar ist (siehe auch unter "Artdifferenzierung und Verbreitungsmuster mitteleuropäischer Brunnenschnecken").
Dieses von der Stiftung Naturschutzfonds Baden-Württemberg im Zeitraum Mitte 2017 bis Mitte 2019 geförderte Projekt hatte zum Ziel, verschiedene Quellen von Verbreitungsdaten einheimischer Weichtiere digital zu erschließen und online zugänglich zu machen. Der bisher einzige Anfang einer bundeslandweiten Kartierung von vor ca. 30 Jahren lieferte als Resultat einen Vorläufer zu einem Verbreitungsatlas und stellte den aktuellsten verfügbaren Stand dar. Die aus dem abgeschlossenen Projekt resultierenden Verbreitungskarten mit einer Aktualisierung um weitere ca. 26.500 Datensätze im April 2021 sind in statischer Form über die Seiten der Arbeitsgemeinschaft Mollusken BW aufrufbar.
In dem Projekt, dass das Staatliche Museum für Naturkunde Stuttgart in Kooperation mit der Arbeitsgemeinschaft Mollusken BW und der LUBW durchgeführt hat, wurden die nicht mehr digital verfügbaren Daten aus dem genannten Prodromus zu einem Verbreitungsatlas von 1982, die Datenbestände der Museumssammlung sowie Angaben aus der noch nicht ausgewerteten Literatur (ca. die letzten 30 Jahre) erfasst, durch Experten fachlich geprüft und in öffentlich zugängliche Internet-Karten überführt (siehe oben). In größerem Kontext über das beantragte Projekt hinaus und in gleicher Kooperation ist beabsichtigt bzw. wird bereits daran gearbeitet, weitere verfügbare Datenquellen zusammenzuführen (teilsweise im update 2021 erfolgt), um so eine kritische und aktuelle Datenmenge zu haben, um sinnvolle übergreifende Auswertungen der vorhandenen Daten durchführen zu können. Ebenso wird es erst dann möglich sein, Defizite in den Datenbeständen sowohl regional als auch für bestimmte Arten zu erkennen.
Einst häufig und weit verbreitet gehört die Fließgewässer bewohnende Bachmuschel Unio crassus zu den am stärksten gefährdeten Arten des Landes (FFH Anhang II und IV, RL Stufe 1, streng geschützt). Trotz Schutzmaßnahmen wird ihr aktueller Zustand laut FFH-Bericht als "schlecht" bewertet mit ebenfalls schlechten Zukunftsaussichten. Unabdingbare Grundlage für den Schutz und Erhalt dieser Art ist die Kenntnis der genetischen Struktur der oft stark fragmentierten und isolierten Restpopulationen.
Aufbauend auf den Erkenntnissen einer ersten Pilotstudie (siehe unter "Verbreitung und Kenntnis der Großmuscheln in Baden-Württemberg") soll diese Wissenslücke im laufenden Projekt unter Einsatz verschiedener populationsgenetischer Methoden geschlossen werden. Die Ergebnisse werden im Kontext der Historie der Populationen ausgewertet, um Maßnahmen, Priorisierungen und Handlungsempfehlungen ableiten zu können. Das Projekt wird somit eine wichtige Grundlage für die zukünftige Entwicklung von Schutz- und gezielte(re)n Erhaltungskonzepten für die Bachmuschel in Baden-Württemberg liefern und damit direkt der Umsetzung der Naturschutzstrategie im Punkte Erhalt der genetischen Vielfalt dienen.
Das Projekt wird von der Stiftung Naturschutzfonds Baden-Württemberg und aus Mitteln der Fischereiabgabe gefördert.
Mitarbeit im Projekt: Cornelia Krause
Theoretische Arbeiten sagen voraus, dass während einer Arteninvasion Gene einer heimischen Art oft in das Genom der invasiven Art gelangen, was möglicherweise ihre Anpassung an lokale Umweltbedingungen erleichtert. Eine solche asymmetrische Introgression wurde in verschiedenen Taxa wie Pflanzen, Fischen und sogar Menschen bestätigt. Es ist noch unklar, ob Introgression selektiv adaptiv ist und die Invasivität fördert oder ob sie neutral ist und die demografische Geschichte widerspiegelt. Wir liefern Einblicke in diese Frage, indem wir die Divergenz und den Genaustausch von Arion-Schnecken studieren. Innerhalb der letzten 100 Jahre, wahrscheinlich begünstigt durch Veränderungen im Klima und in der Landnutzung, breitete sich die Schneckenart Arion vulgaris von Südwestfrankreich auf ganz Europa und kürzlich auch nach Nordamerika aus, wo sie zu einer bedeutenden Plage in der Landwirtschaft wurde. In diesem Prozess hybridisierte diese invasive Art mit mehreren einheimischen Schneckenarten, was zu ihrer Zerstörung in den meisten Teilen ihres Verbreitungsgebiets führte. Wir verwenden genomische Methoden, um zu verstehen: 1) wie sich Arten in der Vergangenheit voneinander unterscheiden, 2) ob die demografische Geschichte der Invasion zu Introgression führte, und 3) ob es eine Signatur für adaptiven Genaustausch in lokal adaptiven Genen gibt.
In Zusammenarbeit mit Niloofar Alaei Kakhki & Ricardo Pereira im Haus und Dr. Heike Reise und John M. C. Hutchinson vom Senckenberg Museum für Naturkunde Görlitz
Forschungsreisen nach Costa Rica, Hawaii, Jamaica, Indonesia, Malaysia, Mexico, New Caledonia, Territoire des îles Wallis et Futuna, USA mainland und diverse europäische Länder
Aufenthalte als Gastforscher (v. a. in den malakozoologischen Sammlungen): Universidad Nacional Autónoma de México, México City, México; Natural History Museum, London, UK; Academy of Natural Sciences of Philadelphia, Bernice Pauahi Bishop Museum, Honolulu, Florida Museum of Natural History, Gainesville, all USA; Muséum National d'Histoire Naturelle, Paris, France; Museum and Institute of Zoology of the Polish Academy of sciences, Warszawa, Poland; Naturhistorisches Museum Bern, Switzerland; Instituto Nacional de Biodiversidad de Costa Rica, San Isidro, Costa Rica; Atmosphere and Ocean Research Institute, University of Tokyo, Kashiwa, Japan