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UVB-Strahlung beeinflusst Verhalten von Stichlingen

13.12.2017

Fische können Ultraviolett-B-Strahlen nicht sehen, ändern aber trotzdem ihr Verhalten, wenn sie unter erhöhter UVB-Intensität aufwachsen. Nach Untersuchungen von Biologen der Universität Bonn an Dreistachligen Stichlingen (Gasterosteus aculeatus) führt mehr UVB zu einer geringeren Körpergröße und zu risikofreudigerem Verhalten Fressfeinden gegenüber. Durch den Klimawandel wird die UVB-Intensität absehbar noch zunehmen, möglicherweise mit Konsequenzen für die Ökosysteme und die Fischzucht. Die Ergebnisse erscheinen nun im Journal „Biology Letters“ der „Royal Society“.

Der Dreistachlige Stichling (Gasterosteus aculeatus) kommt fast überall auf der Nordhälfte der Erde vor und ist ein beliebter Modellorganismus in der experimentellen Biologie. Mit einer Länge von bis zu zehn Zentimeter verfügt er über eine überschaubare Größe.


Nahaufnahme: Dreistachliger Stichling (Gasterosteus aculeatus).

© Foto: Simon Vitt


Dr. Ingolf Rick (links) und Simon Vitt vom Institut für Evolutionsbiologie und Zooökologie der Universität Bonn.

© Foto: Timo Thünken

Sein Name rührt von drei aufstellbaren Stacheln der Rückenflosse her. Auf der niederländischen Wattenmeerinsel Texel verbringen Stichlinge den Winter im Meer und wandern zur Fortpflanzung ins Süßwasser. Von dieser Insel stammen die Exemplare, die die Wissenschaftler vom Institut für Evolutionsbiologie und Zooökologie der Universität Bonn für ihre Zucht nutzten.

Anhand der Stichlinge gingen die Forscher der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Theo C. M. Bakker der Frage nach, welchen Einfluss natürliche Ultraviolett-B-Strahlung (UVB) hat. „In zahlreichen Studien wurde nachgewiesen, dass diese energiereiche Strahlung etwa das Erbgut und die Zellen schädigen kann“, berichtet der Evolutionsbiologe Dr. Ingolf P. Rick. Inwiefern das für Fische unsichtbare UVB ihr Verhalten verändert, sei dagegen noch weitgehend unerforscht.

Die Wissenschaftler teilten den aus künstlich befruchteten Eiern hervorgehenden Nachwuchs in unterschiedliche Behandlungsgruppen auf. Von 28 Geschwistergruppen wuchs jeweils die eine Hälfte jeder Gruppe zur Kontrolle unter natürlichen Lichtbedingungen auf, die andere Hälfte wurde künstlich erhöhter UVB-Strahlung ausgesetzt. „Die intensivere Ultraviolettstrahlung blieb jedoch deutlich unter den Maximalwerten in der Natur“, berichtet Simon Vitt, Erstautor der Studie. Eine Schädigung der Fische durch unrealistische Überdosierung sei dadurch ausgeschlossen.

Nach sieben Monaten Behandlungsphase stellten die Forscher fest, dass die Fische in den Wasserbecken mit den erhöhten UVB-Bedingungen deutlich kleiner waren als die unter natürlicher Einstrahlung. „Vermutlich haben die Stichlinge bei stärkerer UVB-Dosis einen erhöhten Reparaturaufwand etwa für Gewebeschäden“, sagt Vitt. Dies gehe offenbar zulasten ihrer Körpergröße und zeige, dass mehr UVB eine beeinträchtigende Wirkung habe.

Konfrontation mit einem Fressfeind

In einem dreiteiligen Aquarium testeten die Forscher das Verhalten der beiden Stichlings-Gruppen. In einer Kammer schwamm eine Forelle als typischer Fressfeind. Am anderen Ende des Wasserbeckens befand sich in einem eigenen Kompartiment einer der Stichlinge und eine künstliche Wasserpflanze als Versteck. Zwischen Forelle und Stichling war die eigentliche Experimentierarena. Die Forscher entfernten gleichzeitig eine transparente Absperrung zum Versteck und einen Sichtschutz zur Kammer mit der Forelle. Dann kam der Fressfeind hinter der Glasscheibe zum Vorschein. Der Stichling konnte nun sein Kompartiment verlassen und die mittlere Kammer erkunden.

„Bemerkenswert war, dass der Stichling sich nicht durch Flucht der Gefahr entzog, sondern sich in Kreisen auf die Forelle zu- und wieder wegbewegte“, berichtet Rick. Es handelte sich dabei um ein bekanntes Erkundungsverhalten aus sicherer Distanz: Fische lösen sich aus Schwärmen und dringen näher zu einem unbekannten Tier vor, um dessen Gefährlichkeit zu testen. Überraschend war, dass die nach monatelang erhöhter UVB-Strahlung kleineren Stichlinge fast doppelt so lange in der Erkundungszone verharrten wie die unter natürlichen Bedingungen aufgewachsenen. Je kümmerlicher, desto ängstlicher – diese landläufige Meinung traf offenbar bei diesen Dreistachligen Stichlingen nicht zu.

Die größere „Risikofreude“ könnte den Forschern zufolge verschiedene Ursachen haben. „Die unter höherem UVB-Stress stehenden Exemplare unternehmen zunächst einen ausführlicheren Risikocheck als ihre größeren Artgenossen, um sich anschließend ganz der Futteraufnahme widmen zu können“, schildert Vitt eine Möglichkeit. Es könne aber auch sein, dass die physisch eingeschränkten Individuen per se ein stärkeres Erkundungsverhalten an den Tag legen, da für sie Informationen über potentielle Gefahren eine größere Bedeutung haben. Als dritte Möglichkeit könne es aber auch eine Strategie kleinerer, wendigerer Tiere sein, der Forelle als Fressfeind ausführlich zu zeigen, dass sie als Gefahr erkannt wurde – anpirschen zwecklos!

„Das Ergebnis ist eindeutig: Erhöhte UVB-Intensität führt zu einer deutlichen Verhaltensänderung, obwohl die Fische diese Strahlung nicht sehen können“, fasst Vitt zusammen. Angesichts von Klimaveränderungen wird die UVB-Belastung absehbar noch weiter zunehmen. „Dies kann weltweit Ökosysteme beeinflussen, da kleine Änderungen im Räuber-Beute-Verhalten über komplexe Nahrungsnetze weithin spürbare Konsequenzen nach sich ziehen können“, erklärt Rick. Durch mehr UVB könnten auch Aquakulturen in Flachwasserzonen möglicherweise Einbußen haben.

Publikation: Simon Vitt, Janina E. Zierul, Theo C. M. Bakker & Ingolf P. Rick: Long-term UVB exposure promotes predator-inspection behaviour in a fish, Biology Letters, DOI: 10.1098/rsbl.2017.0497

Kontakt für die Medien:

Simon Vitt
Institut für Evolutionsbiologie und Zooökologie
Universität Bonn
Tel. 0228/735759
E-Mail: svitt@evolution.uni-bonn.de

Dr. Ingolf Rick
Institut für Evolutionsbiologie und Zooökologie
Universität Bonn
Tel. 0228/735749
E-Mail: irick@evolution.uni-bonn.de

Johannes Seiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de/

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