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Der Wurm im Fisch - Parasiten als Indiz für Veränderungen in der Barentssee

23.07.2010
Die Vorstellung von Würmern im Fisch dürfte bei den meisten Menschen Ekel hervorrufen. Doch durch Helminthen, so der wissenschaftliche Begriff für Würmer, zu denen auch Nematoden gehören, die als Parasiten im Meer und von Meerestieren leben, lässt sich eine Menge über den Lebensraum herausfinden. Das ist das Ziel von Prof. Dr. Sven Klimpel vom Frankfurter Biodiversität und Klima Forschungszentrum (BiK-F). Bei einer Forschungsexpedition in den Nordatlantik war sein Mitarbeiter Markus W. Busch jetzt den Auswirkungen des Klimawandels in der Barentssee auf der Spur.

Die vierwöchige, in Kooperation mit dem Bundesforschungsinstitut für Ernährung (Max Rubner-Institut (MRI)) durchgeführte Reise mit dem deutschen Fischereiforschungsschiff „Walther Herwig III“ endete am 12. Juli.

Überraschend für das Forscherteam des MRI wie auch für Sven Klimpel und seinen Mitarbeiter Markus W. Busch war, dass mittlerweile auch kleinste Kabeljau-Exemplare von parasitierenden Fadenwürmern befallen sind. Vom Parasitenbefall bei Fischen schließen die Wissenschaftler auf Veränderungen im Nahrungsgefüge. Die Barentssee ist ein ca. 1,4 Millionen Quadratkilometer großes Randmeer des Arktischen Ozeans. Ausläufer des Golfstroms sorgen hier auch im Winter für große eisfreie Zonen. Wegen dieser besonderen Bedingungen und der Vielfalt an Organismen ist die Barentssee vor allem für die Fischerei von Bedeutung.

Zu warm und zu sauer
So lässt sich der Zustand der Weltmeere zusammenfassen. Ein Großteil des während der letzten 200 Jahre durch menschliche Aktivitäten in die Atmosphäre gelangten Kohlendioxids hat sich in den Ozeanen gelöst und den pH-Wert der Weltmeere sinken lassen. Diese Versauerung hat vor allem Folgen für Meeresorganismen mit einem Kalkmantel, wie z.B. Korallen. Schon für das Jahr 2006 verzeichnete das International Council for the Exploration of the Sea (ICES) einen Höhepunkt der Wassertemperatur in der gesamten Barentssee. - Unter solchen, sich verändernden Bedingungen wandelt sich auch das Artengefüge eines Ökosystems. Wissenschaftler sehen in der Erwärmung einen entscheidenden Grund für die ausschließlich polwärts gerichtete Migration Kälte angepasster Arten. Auch Sven Klimpel erklärt: „Die Erwärmung der oberen Wasserschicht der Ozeane kann Veränderungen der Nahrungsnetze und der Artenzusammensetzung zur Folge haben, die wir derzeit noch gar nicht abschätzen können.“

Eine wichtige Nahrungsgrundlage für Fische und andere Meeresbewohner ist vor allem das Zooplankton, zu dem eine Vielzahl kleinster Meerestiere gehört. Dazu erläutert der Leiter des BiK-F-Projekts „Medizinische Biodiversität und Parasitologie“: „Der Rückgang vieler Fischarten hängt signifikant mit einer veränderten Artenzusammensetzung, der Bestandsabnahme mancher Arten und auch mit der kleineren Körpergröße dieser Nahrungsorganismen zusammen.“ Zunehmend gerät das natürliche, fein aufeinander abgestimmte Gefüge der Meere aus der Balance. Da die schmarotzenden Nutznießer über das Nahrungsnetz in ihren Wirt gelangen, wirken Veränderungen im Nahrungsangebot sich auch auf den Parasitenbefall der Fische aus.

Fadenwürmer als Biomarker und Informationsträger
In einem komplexen Ökosystem stehen alle Lebewesen in Wechselwirkung zueinander. Um Störungen entgegen zu steuern oder zumindest ausbalancieren zu können, muss man die einzelnen „Bauteile“ verstehen. Ökosystemforschung untersucht einzelne Komponenten von Lebensräumen und fügt die gewonnenen Ergebnisse zu einem Gesamtbild zusammen. So unappetitlich die Parasiten im Kabeljau der Barentssee sonst auch sein mögen, bei den Untersuchungen von Sven Klimpel übernehmen sie eine „tragende Rolle“. Als Bioindikatoren helfen sie nicht nur regionale Fischbestände zu unterscheiden, sondern sind nach Aussage des Wissenschaftlers auch bedeutende Informationsträger bei der Erforschung des Nahrungsspektrums bestimmter Arten.

Deshalb beschränkt sich der Parasitologe nicht nur auf abstrakte Energieflussmodelle. Sein Mittel der Wahl zur Untersuchung klimabedingter Veränderungen ist die detaillierte Analyse des Parasitenbefalls bei Fischen und anderen Meeresorganismen. Da auch die üblichen Mageninhaltsanalysen lediglich punktuell und auch nur zum Zeitpunkt der Probennahme Auskunft über Nahrungsgewohnheiten geben, ermöglicht die detaillierte Analyse der Miniatur-Plagegeister Rückschlüsse auf weiter zurückliegende Interaktionsprozesse zwischen Organismen. Auf diese Weise können auch kurzfristige Veränderungen im Nahrungsgefüge der Wirte wie z.B. bei Fischen berücksichtigt werden. - Da sie ausschließlich „zur Untermiete“ leben, sind Parasiten hocheffizient und ausgesprochen zielstrebig. Kennt man ihre Lebenszyklen und Gewohnheiten sowie ihre Zwischen- und Endwirte, verdichten sich die nahrungsökologischen Untersuchungen zu einem Bild vom Nahrungsspektrum und den Ausbreitungsmechanismen einer Parasitenart. Das ist möglich, da viele Parasiten spezifisch für die jeweiligen Endwirte sind. Von solchen detaillierten Untersuchungen verspricht sich Sven Klimpel weitere Informationen zu Reproduktionserfolgen von Fischbeständen, über deren Migration und Populationsdynamik. Also bisher noch weitgehend offenen Fragen, deren Beantwortung im Hinblick auf die Auswirkungen des Klimawandels und die Überfischung der Meere von großer Bedeutung ist.

Nachbearbeitung im BiK-F-Labor
“Wir vermuten, dass die Distanz zur norwegischen Küste einen wesentlichen Einfluss auf die Parasitierung der dort vorkommenden Konsumfischarten hat. Insbesondere die charakteristischen Gewässerbedingungen in der Barentssee könnten Auswirkungen auf das Vorkommen und die Verbreitung bestimmter Parasitengruppen haben“, sagte Sven Klimpel. Fischproben, die schon an Bord bearbeitet und für parasitologische und molekularbiologische Analysen vorbereitet und konserviert wurden, werden nun im Frankfurter BiK-F-Labor genauer untersucht. Der Wissenschaftler sagte: „Wir gehen davon aus, dass die verschiedenen Parasitenarten bei den Fischen der Barentssee sich von denen in anderen Regionen des nördlichen Atlantiks deutlich unterscheiden. Anhand der genetisch eindeutig identifizierten Fadenwürmer in Fischen sind wir beispielsweise auch in der Lage, genau zu bestimmen, welche Wal- bzw. Robbenarten in dem untersuchten Gebiet vorkommen und welche Populationsgrößen sie theoretisch haben könnten.“ Von den Untersuchungen verspricht sich Sven Klimpel eindeutige Ergebnisse und Erklärungsmuster für Veränderungen in den nördlichen Gewässern.
Die Bedeutung der Ozeane
In der Summe nehmen marine Ökosysteme 71 Prozent der Gesamtfläche der Erde ein. Das entspricht einer Fläche von 361 Millionen Quadratkilometern. Auf Grund seiner enormen Tiefenausdehnung ist der marine Lebensraum um ein Vielfaches größer als alle Lebensräume an Land, zu denen auch Süßwasser-Ökosysteme wie Seen, Bäche und Flüsse zählen. Dabei spielen die Ozeane eine bedeutende Rolle für das Klima auf der Erde. Insbesondere im Rahmen der globalen Erhöhung des Kohlendioxid-Anteils in der Atmosphäre tragen die Meere als so genannte „CO2-Falle“ zur Stabilisierung des Weltklimas bei. Neben der Erwärmung der Meere ist das Gleichgewicht auch durch die Versauerung gestört, die durch die stetig steigende CO2-Konzentration in der Atmosphäre ebenfalls zunimmt.

Im Vergleich zu den Lebensräumen an Land reagieren marine Ökosysteme deutlich sensibler und schneller auf Klimaänderungen. Die Belastungen der Fischpopulationen durch Überfischung kommen hinzu. Fische und Fischprodukte sind bedeutsam für die Welternährung. Deren Anteil an der Eiweißversorgung der Weltbevölkerung beträgt nach Zahlen der Food and Agriculture Organization der Vereinten Nationen (FAO) 15 Prozent. Rund drei Milliarden Menschen sind schon jetzt darauf angewiesen. Hinzu kommen wirtschaftliche Interessen und viele Arbeitsplätze, die an der Fischereiindustrie hängen. Einst galten die Meere als unerschöpfliches Reservoir. Doch selbst wenn die Fischereinationen regelmäßig über Fangquoten und Methoden zur nachhaltigen Befischung der Ozeane diskutieren, verbessert sich für die Meeresbewohner nicht viel. - Nicht mehr und größer, sondern weniger und kleiner werden die Fische, die einer ständig wachsenden Weltbevölkerung zur Verfügung stehen. (dve)

Kontakt: Prof. Dr. Sven Klimpel, E-Mail: sven.klimpel@senckenberg.de

Kartenansicht Barentssee (Download bei UNEP Grid Arendal): http://maps.grida.no/go/graphic/barents_region_topography_and_bathmetry

Biodiversität und Klima Forschungszentrum (BiK-F)
Mit dem Ziel, die komplexen Wechselwirkungen von Biodiversität und Klima anhand eines breit angelegten Methodenspektrums zu entschlüsseln, wird das Biodiversität und Klima Forschungszentrum (BiK-F) seit 1. Juli 2008 im Rahmen der hessischen Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz (LOEWE) gefördert. - Das Senckenberg Forschungsinstitut und die Goethe-Universität Frankfurt sowie weitere, direkt eingebundene Partner kooperieren eng mit regionalen, nationalen und internationalen Institutionen aus Wissenschaft, Ressourcen- und Umweltmanagement, um Projektionen für die Zukunft zu entwickeln und wissenschaftlich gesicherte Empfehlungen für ein nachhaltiges Handeln zu geben.

Doris von Eiff | idw
Weitere Informationen:
http://www.bik-f.de

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