Voraussetzungen für robuste und stressresistente Fische
Die Weltmeere stehen vor enormen Herausforderungen, u. a. durch die klimabedingte Erwärmung, in deren Folge auch der Sauerstoffgehalt in den Meeren zurückgeht. Damit können hypoxische Zustände (Sauerstoffmangel) eintreten, und zwar dann, wenn die Konzentration an gelöstem Sauerstoff zu niedrig wird. „Erwärmung wie auch Hypoxie können Meeresorganismen und die Entwicklung von Fischpopulationen stark beeinträchtigen“, erklärt Julie Nati, deren Projekt an der Universität Montpellier über die Marie Skłodowska-Curie-Maßnahmen gefördert wurde. Für ihre Studie arbeitete sie mit dem französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) und dem Forschungsinstitut für marine Biodiversität, Nutzung und Bestandserhaltung (Website in französischer Sprache) (MARBEC) des französischen Nationalen Instituts für Meereswissenschaften (Ifremer) zusammen. Unterstützt durch das EU-finanzierte Projekt INDITOL untersuchte Nati die Folgen von globaler Erwärmung und Hypoxie auf Fischpopulationen, „um wichtige Erkenntnisse zum Einfluss selektiver Effekte von Hypoxie und starker Erwärmung auf die Populationsdichte zu gewinnen“, so Nati.
Variationen für mehr Toleranz
Populationen variieren ihre Toleranz gegenüber Hypoxie und Erwärmung. „Dass es solche Variationen gibt, lässt Rückschlüsse auf die Überlebensfähigkeit einer Population zu und kann diese bei entsprechendem Stress sogar erhöhen“, erläutert sie. „Die Erforschung dieser Toleranz auf individueller Ebene könnte neuen Aufschluss über grundlegende Prozesse dieser Variation geben.“ Am Europäischen Wolfsbarsch, einem Nutzfisch in Küstenregionen, untersuchte das Projekt, wie individuelle Variationen entstehen und inwieweit sie die Toleranz gegenüber Hypoxie und starker Erwärmung beeinflussen. Mit modernsten physiologischen Messverfahren wurde dies auf Ebene des gesamten Organismus als auch subzellulärer Ebene untersucht. „Anhand subletaler Endpunkte in einer großen experimentellen Population von etwa 900 Fischen untersuchten wir die individuelle Variationstoleranz sehr genau“, so Nati, „was neue Zusammenhänge zwischen Toleranz und individuellen metabolischen Phänotypen sowie der kardiorespiratorischen Leistung enthüllte.“ Die Forschenden bestimmten zudem die mitochondriale Atmung in frischen Gewebeproben aus Leber und Herz bei einer Untergruppe von 95 Einzelfischen. „Auf diese Weise stellten wir den bisher umfassendsten Datensatz zur Fischphysiologie zusammen“, ergänzt Nati. „Unsere Stichprobengrößen werden uns wichtige genetische Informationen (etwa zur Vererbung) für einige unserer gemessenen physiologischen Merkmale liefern.“
Funktionelle Kompromisse
In ihrer Studie untersuchte Nati, welche physiologischen Eigenschaften Voraussetzung für robuste und tolerante Individuen sind. Von Bedeutung ist dies, weil kontinuierliche Variationen der Toleranz in einer Population auf funktionelle Kompromisse hindeuten. So ist Toleranz nicht per se von Vorteil, sondern kann mit Folgen oder Kosten einhergehen. Das heißt, sobald Umweltstressoren individuellen Toleranzphänotypen spezifische Anpassungsvorteile verschaffen, könnte dies Einfluss auf die gesamte Population haben. „Wenn wir Anpassungsreaktionen von Fischpopulationen auf diese beiden wichtigen Umweltstressoren spezifizieren, könnten wir robustere Populationen identifizieren“, so Nati abschließend. „Solche Informationen werden außerordentlich nützlich sein, um Prognosen für künftige Fischbestände abzugeben und die Nachhaltigkeit in der Fischzucht zu verbessern.“
Schlüsselbegriffe
INDITOL, Fisch, Klimawandel, Evolution, Ozeane, Hypoxie, Meereslebewesen, globale Erwärmung, Fischzucht, Aquakultur
