Darum geht’s
Schmetterlinge gehören zu den schillerndsten Tieren der Schweiz doch sind rund die Hälfte aller einheimischen Arten gefährdet*. Dies gilt vor allem für alpine Arten zu denen die meisten Erebien zählen. Da Erebien erst vor kurzem entstanden und auf viele Lebensräume angepasst sind (Abbildung 1**), weiss man nicht genau wie viele Arten es eigentlich bei uns eigentlich gibt. Da viele Erebien zudem nur in der Schweiz vorkommen oder hier als erstes beschrieben wurden, trägt die Schweiz eine besondere Verantwortung zur Erforschung und zum Erhalt dieser Arten.
Genau das wollen wir – Kay & Selim - Abbildung 2! Mit diesem Projekt betreten wir Neuland für die Schmetterlingsforschung und bringen sie anhand der Erebien auf den Stand des 21. Jahrhunderts. Für unser Projekt werden wir Exemplare aller in der Schweiz bekannten Arten und Unterarten sammeln um mittels einer Erbgutanalyse einen Stammbaum erstellen.
Wer wir sind
Dr. Kay Lucek – Forscht am Departement für Umweltwissenschaften der Universität Basel daran wie Arten entstehen und bestehen können.
Selim Bouaouina – Macht seinen Master bei Kay und erforscht inwieweit zwei kryptische Unterarten (Erebia euryale adyte & isarica) eigentlich Arten sind und was sie auseinander hält.
Warum eine Stammbaumanalyse?
Ein phylogenetischer Stammbaum ist eines der wichtigsten Hilfsmittel um die Artenvielfalt und die Verwandtschaftsgrade einer Artgruppe zu bestimmen. Weil viele Erebien aber erst vor kurzem entstanden sind, existiert bis heute kein schlüssiger Stammbaum. Das wollen wir mit Hilfe vieler übers ganze Erbgut verteilter genetischer Marker ändern und zum ersten mal eine Übersicht der in der Schweiz vorhandenen Arten und Unterarten generieren, damit diese auch entsprechend geschützt werden können.
Was macht die Erebien so speziell?
• Man weiss nicht wie viele Arten von Erebien es in der Schweiz gibt, da je nach Quelle */** Arten unterschiedlich abgetrennt werden.
• Sie sind kryptisch, das heisst vielfach schwer auseinander zu halten. Entsprechend existieren neben den beschriebenen 24-27 Erebienarten noch viele kryptische Unterarten bei denen es unklar ist, ob sie eigene Arten sind.
• Der Lebensraum einiger Arten, wie Erebia nivalis oder Erebia christi ist auf ein paar wenige Quadratkilometer beschränkt - Abbildung 3. Sie sind somit stärker als andere Arten von der Klimaerwärmung betroffen.
• Der Hotspot für Erebien ist das Gebiet um Grindelwald, kommen hier doch 18 der 24-27 bekannten Arten vor**.
• Viele Arten sind erst vor kurzer Zeit entstanden. Die schnelle Artbildung wird dadurch begünstigt, das Erebien ihre Chromosomen zerstückeln und zusammenfügen können. Wie das genau funktioniert, weiss man allerdings noch nicht.
Quellen: *Rote Liste Tagfalter und Widderchen. Gefährdete Arten der Schweiz, Stand 2012. Bundesamt für Umwelt, BAFU, Bern. **Die Erebien der Schweiz, 2005, Peter Sonderegger.
Abbildung 1: 24 Erebien Arten und ihr bevorzugtes Habitat (nach Sonderegger **). 
Abbildung 2: Selim & Kay beim Suchen nach der Kontaktzone von Erebia euryale adyte & isarica auf dem Gitschen, Kanton Uri. Kay auf der Suche nach Erebia nivalis in Grindelwald. 
Abbildung 3: Das Faulhorn (Bern) – der Ort wo E. nivalis zum ersten Mal beschrieben wurde und einer der wenigen Orte wo die Art heute noch vorkommt.
Das Besondere an unserem Projekt
Man weiss viel über das Aussehen und Vorkommen unserer Schmetterlinge, genetisch betreten wir jedoch Neuland! Dank Deinem Beitrag finden wir heraus, ob es nicht noch unbeschriebene und schützenswerte Arten gibt!
Der Alpine Lebensraum ändert sich durch den Klimawandel rasant, entsprechend müssen wir jetzt handeln und herausfinden was wir an einzigartiger Biodiversität haben, damit weiterreichende Massnahmen ergriffen werden können, um diese zu schützen.
Unser Projekt ist wegweisend für die Biodiversitätsforschung in der Schweiz, bei welcher noch selten die Möglichkeiten der neuen Sequenziertechnologien angewandt werden. Ebenso gibt es neben den Erebien noch andere Schmetterlingsgruppen, wie zum Beispiel die Bläulinge bei denen ebenfalls noch kryptische Arten vermutet werden.
Unser Projekt ist nachhaltig – alle Resultate werden den entsprechenden Kantonalen und Nationalen Behörden zugänglich gemacht. Sowohl die Daten wie auch die daraus resultierende Studie werden publiziert und stehen allen für weitere Forschung zur Verfügung.
Dafür brauchen wir Unterstützung
Wir können die Kosten für das Sammeln der Schmetterlinge dank unserer Generalabonnemente selber tragen. Für die genetischen Analysen steht uns das Labor des Departements für Umweltwissenschaften der Universität Basel zur Verfügung. Weiter kommt die Universität für die benötigte Rechenkapazitäten (rund 10’000 Stunden reine Rechenleistung) und Datensicherung auf. Das Sequenzieren des Erbguts übersteigt jedoch unsere finanziellen Mittel.
Hierfür brauchen wir deine Unterstützung: Für unsere Analysen wollen wir sogenannte restriktionsspezifische Abschnitte des Erbgutes analysieren. Hierbei wird das Erbgut eines jeden Individuums mittels eines Enzyms, das nur an bestimmten Stellen das Erbgut schneidet, zerstückelt. Die Regionen um die Schnittstellen werden anschliessend sequenziert und analysiert.
Das Sequenzieren eines einzelnen Individuums inklusive aller Laborarbeit kostet 100.- CHF. Dafür kriegen wir im Schnitt für jedes Individuum etwas mehr als 2 Millionen Erbgutfragmente mit einer Länge von 100 Basenpaaren sequenziert. Mit diesen Erbgutfragmenten können wir etwa 10’000-20’000 genetische Marker für unsere Analysen erwarten. Unser Ziel ist es im Ganzen 100 Individuen zu sequenzieren, um alle uns bekannten Arten und Unterarten mit jeweils zwei Individuen einzuschliessen. Entsprechend beträgt der finanzielle Aufwand für das Sequenzieren 100 * 100.- = 10’000.- CHF, wovon die Hälfte vom Science Booster getragen werden kann.
Und falls wir noch mehr Geld bekommen? Mit zusätzlichem Geld werden wir das Erbgut von noch mehr Individuen unserer beiden laufenden Projekte sequenzieren um spannende Entdeckungen noch vertiefter anzuschauen:
Beim ersten Projekt werden die drei nahverwandten Arten Erebia tyndarus, Erebia cassioides und Erebia nivalis in Grindelwald – dem einzigen Ort wo sich ihr Lebensraum überschneidet – untersucht. Ziel ist es zu verstehen, wie sich die drei Arten genetisch und ökologisch unterscheiden. Die ersten genetischen Daten zeigen Überraschendes – können sich die Arten doch kreuzen, allerdings nur in einer sehr lokalen Kontaktzone. Entsprechend haben wir dieses Jahr noch mehr Individuen in dieser Kontaktzone gesammelt. Dank deren Analyse können wir feststellen, ob die Arten in Zukunft stabil sind, oder eventuell durch genetisches Verschmelzen verschwinden könnten.
Beim zweiten Projekt untersuchen wir zwei kryptische Unterarten von Erebia euryale im Detail. Diese kommen an mehreren Orten in der Schweiz zusammen und wir testen inwieweit diese Unterarten eigentlich Arten darstellen. Somit leisten wir einen wertvollen Beitrag zur Erforschung und letztendlich dem Erhalt der Schmetterlingsvielfalt.
