Seeigel geben Aufschluss über die Reaktion von Organismen auf Veränderungen der Meeresumwelt
Die Weltmeere verändern sich heute schneller als jemals zuvor in den vergangenen 300 Millionen Jahren. Infolgedessen sind Meerestiere verschiedenen rasanten Umweltveränderungen ausgesetzt. Gleichzeitig nehmen jahreszeitliche und tägliche Schwankungen der Umweltbedingungen wie Temperatur und Versauerung der Meere zu. Das EU-finanzierte Projekt TERMS-Ocean begegnete diesen Herausforderungen durch die Erforschung transgenerationaler Plastizität (TGP), ein möglicher Mechanismus, den Meeresorganismen zur Anpassung an Umweltveränderungen nutzen könnten. Unterstützt wurde das Forschungsvorhaben durch das Marie-Skłodowska-Curie-Programm. TGP tritt auf, wenn sich die Umwelteinflüsse, denen die Eltern während der Fortpflanzung ausgesetzt waren, auf das Erscheinungsbild (wie etwa die Größe) der Nachkommen auswirken. „Nachkommen, die TGP zeigen, sind den Umweltbedingungen, denen ihre Eltern ausgesetzt waren, besser gewachsen, als wenn ihre Eltern diese Bedingungen nicht erfahren hätten“, sagt Forschungsstipendiatin Kathryn Smith.
Vergleich von Gegenwart und Zukunft
Im Rahmen der Initiative wurde der Einfluss der TGP auf die Reaktion einer Schlüsselart wirbelloser Meerestiere, des Seeigels Paracentrotus lividus, auf die kombinierten Auswirkungen von Klimawandel und Meeresversauerung untersucht. Es sollte festgestellt werden, ob TGP bei der Abmilderung der Auswirkungen dieser in Kombination erlebten Stressoren eine Rolle spielt. Auch wenn in der Wissenschaft häufig eine Variable wie beispielsweise die Temperatur für sich genommen untersucht wird, spiegelt das nicht die Realität wider, denn es verändern sich stets viele verschiedene Variablen gleichzeitig. „Die an TERMS-Ocean beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschten daher, wie P. lividus auf gegenwärtige Temperatur- und Versauerungswerte im Meer reagiert. Zur Simulation der Veränderungen während eines Gezeitenzyklus wurden variable Messwerte verwendet. Die beiden Variablen wurden dann unter Verwendung der für das Jahr 2110 prognostizierten Temperatur- und Versauerungswerte erneut untersucht", erklärt Smith.
Wirkung verschiedener Stressoren
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler stellten fest, dass die Eiergröße der Weibchen sowohl von der Temperatur und der Meeresversauerung als auch der Umweltvariabilität (die Variabilität während eines Gezeitenzyklus, die in den Untersuchungsverlauf eingeschlossen wurde) beeinflusst wurden. Im Gegensatz dazu wurde das Schwimmen der Spermien lediglich von der Umweltvariabilität beeinflusst. Innerhalb verschiedener Untersuchungsverläufe variierte der Befruchtungserfolg nicht, innerhalb jedes Untersuchungsaufbaus lag jedoch eine enorme individuelle Variabilität zwischen dem Anteil der befruchteten Eier verschiedener Weibchen vor. Die Überlebensrate und die Entwicklung der Larven wurden sowohl von der Temperatur und der Meeresversauerung als auch der Umweltvariabilität beeinflusst. Das spannendste Ergebnis von TERMS-Ocean ist die Bedeutung der individuellen Variabilität der Reaktion von Organismen auf Umweltveränderungen. „Bei der Betrachtung der Reaktionen von Individuen anstatt von Populationen wird deutlich, dass nicht alle Individuen gleichermaßen von den Umweltveränderungen beeinflusst werden: Auf manche Individuen wirken sich Umweltveränderungen negativ aus, andere wiederum gedeihen unter den prognostizierten zukünftigen Bedingungen im Meer sehr gut“, so Smith. TERMS-Ocean erweitert unser Verständnis der Auswirkungen des Klimawandels (Temperatur und Versauerung) auf Meeresarten. „Diese Ergebnisse kommen Fischereien zugute, die das Potenzial der Konzentration auf spezifische individuelle Abstammungslinien ermitteln können, mit denen sich zukünftig höhere Erträge erzielen lassen. Außerdem tragen die Ergebnisse zur Information von Entscheidungsträgern bei und sind sowohl für die Wissenschaftsgemeinde als auch die breite Öffentlichkeit von Interesse“, betont Smith.
Schlüsselbegriffe
TERMS-Ocean, Meer, Temperatur, Versauerung, Umweltveränderung, Meeresversauerung, Klimawandel, Umweltvariabilität, transgenerationale Plastizität (TGP), Paracentrotus lividus
