DNA macht Schule – Molekulare Biodiversitätsforschung am Fließgewässer für Kinder und Jugendliche

Das Projekt untersucht das Potential eines Citizen Science-Ansatzes mit Beteiligung von Schulklassen für das Monitoring der Biodiversität und des ökologischen Zustands (kleinerer) Fließgewässer in Nordrhein-Westfalen, die bisher kaum überwacht werden. Grundschüler*innen und Schüler*innen der gymnasialen Oberstufe in NRW können hierbei an einem schulnahen Gewässer innovative Umwelt-DNA-Forschungsmethoden zur Untersuchung der Biodiversität erkunden. Hierzu sammeln sie Daten zur chemisch-physikalischen und biologischen Gewässerqualität und nehmen eine Wasserprobe für das eDNA-Metabarcoding. Das DNA-Metabarcoding ist eine innovative Methode, um zahlreiche Arten gleichzeitig zu identifizieren, indem gezielt bestimmte DNA-Abschnitte, sogenannte Barcode-Gene, vervielfältigt und analysiert werden. Durch die Anwendung dieser Technik auf Umweltproben können Artengemeinschaften schnell und effizient bestimmt werden, ohne dass einzelne Organismen direkt erfasst werden müssen. Forscher:innen der Universität Duisburg-Essen analysieren die Gewässerproben und erstellen Listen der nachgewiesenen Arten. Diese werden für die Auswertung im Schulunterricht aufbereitet. Gleichermaßen sollen die Ergebnisse die (behördliche) Umweltbeobachtung ergänzen und einen Beitrag zur Umsetzung der nationalen Wasserstrategie leisten.

Das Citizen Science-Projekt richtet sich an Schüler*innen der Grundschule (JgSt. 3 und 4) und der gymnasialen Oberstufe. Neben klassischen Methoden der Gewässeruntersuchung und -beobachtung nehmen die Schüler*innen zudem eine Wasserprobe für das eDNA-Metabarcoding als innovative Methode der Gewässeranalyse. Ihre Ergebnisse der klassischen Gewässeruntersuchung (z. B. Metadaten zu chemisch-physikalischer Gewässergüte) übermitteln die Lernenden über ein Online-Portal / App-Format. Die Lehrkräfte und Schüler*innen erhalten zur Vorbereitung und Durchführung der Vorhaben adressatengerechte (Video-)Anleitungen sowie Lernmaterialien. Für die Probenahme werden den Schulen Forschungsboxen mit den Materialien zur Beprobung zugeschickt.

Die Wasserproben, die am schulnahen Gewässer genommen werden, werden an die Universität übermittelt. Weitere erhobene Metadaten (z.B. zur chemisch-physikalischen Gewässerqualität) werden über Portal auf der Projekthomepage übermittelt. Im universitären Labor erfolgt die Analyse der Gewässerproben. Die daraus resultierenden Artenlisten werden für die Auswertung im Schulunterricht aufbereitet und den Lehrkräften über eine Appanwendung oder ein Portal auf der Homepage übermittelt. Die Prozesse und Analysen im Labor können von den teilnehmenden Schulklassen über Videos auf der Homepage sowie dem Instagram-Account des Projekts verfolgt werden. Neben den schulklassenspezifischen Ergebnissen der Gewässeruntersuchung können die Schüler*innen Befunde an anderen Messstellen erkunden und vergleichen. Die gewonnenen Ergebnisse unterlaufen durch einen Abgleich mit Daten offizieller Messpunkte (im Gewässermonitoringnetz) und eine Expertenvalidierung eine Qualitätssicherung und können im besten Fall anschließend für die Umsetzung der nationalen Wasserstrategie und Biodiversitätsstrategie genutzt werden. Darüber hinaus sollen sie in Datenbanken eingepflegt und weitere (Trend-)Analysen und der Umweltbeobachtung nutzbar gemacht werden.

Die teilnehmenden Schulklassen tragen im Projekt durch die Beprobung schulnaher kleinerer Fließgewässer, die bisher nur geringfügig überwacht werden, zur Ergänzung des (behördlichen) Gewässermonitorings nach Wasserrahmenrichtlinie bei. Die gewonnenen qualitätsgesicherten Messdaten können dabei einen Beitrag zur Unterstützung der Nationalen Wasserstrategie (z. B. Initiierung und Begleitung von Maßnahmen zur Entwicklung einer nachhaltigen Gewässerbewirtschaftung) sowie Biodiversitätsstrategie leisten. Auf einer Metaebene prüft das Projekt das Potential des Citizen Science-Ansatz zur Unterstützung von Gewässermonitoring und -forschung und perspektivisch eine Ausweitung und Verstetigung dieses Formats. Im Hinblick auf den gesellschaftlichen Nutzen ist es das Ziel des Projekts, durch die natur- und gewässernahen Aktivitäten das Interesse und Bereitschaft der Teilnehmenden für Gewässer- und Umweltschutz zu fördern (Aktionen 70 und 73 der Nationalen Wasserstrategie).