Eine erhöhte Aufnahme von Kohlendioxid durch die Ozeane könnte den Fisch ängstlich machen, so eine neue Studie.
Bildnachweis: Scripps Institution of Oceanography
Eine neue Forschungsstudie, die Meeresphysiologie, Neurowissenschaften, Pharmakologie und Verhaltenspsychologie kombiniert, hat ein überraschendes Ergebnis der erhöhten Kohlendioxidaufnahme in den Ozeanen ergeben: ängstliche Fische.
Wachsende wissenschaftliche Erkenntnisse haben gezeigt, dass die Aufnahme von Kohlendioxid aus menschlicher Produktion in die Weltmeere dazu führt, dass der pH-Wert von Oberflächengewässern sinkt und der Säuregehalt steigt. Es ist bekannt, dass diese Ozeanversauerung das Wachstum von Muscheln und Skeletten bestimmter Meerestiere stört, andere Konsequenzen wie Verhaltensauswirkungen sind jedoch weitgehend unbekannt.
Die Forscher verfolgten die Bewegungen von Fischen in stark sauren Gewässern, wie oben in einer "Heatmap" dargestellt.
In einer in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Verfahren der Royal Society B (Biological Sciences), Wissenschaftler der Scripps Institution of Oceanography an der UC San Diego und der MacEwan University in Edmonton, Kanada, haben zum ersten Mal gezeigt, dass steigende Säurewerte die Angst bei Jungfischen, einer wichtigen kommerziellen Art in Kalifornien, erhöhen. Unter Verwendung eines kamerabasierten Tracking-Softwaresystems verglichen die Forscher eine Kontrollgruppe von in normalem Meerwasser gehaltenen Steinfischen mit einer anderen Gruppe in Gewässern mit einem erhöhten Säuregehalt, der dem für das Ende des Jahrhunderts prognostizierten Wert entsprach. Sie maßen die Präferenz jeder Gruppe, in hellen oder dunklen Bereichen eines Testbeckens zu schwimmen. Dies ist ein bekannter Test für Angstzustände bei Fischen. Die Forscher fanden heraus, dass sich normale Jungfische ununterbrochen zwischen den hellen und dunklen Bereichen des Beckens bewegten. Experimente haben jedoch gezeigt, dass Fische, denen ein angstauslösendes Medikament (anxiogen) verabreicht wurde, den dunkleren Bereich bevorzugen und sich selten ins Licht wagen. Daher weist die Dunkelpräferenz auf eine erhöhte Angst bei Jungfischen hin.
Als nächstes stellten die Forscher fest, dass Steinfische, die eine Woche lang angesäuerten Meeresbedingungen ausgesetzt waren, auch den dunklen Bereich des Beckens bevorzugten, was darauf hinweist, dass sie deutlich ängstlicher waren als ihre normalen Seewasser-Gegenstücke. Steinfische, die angesäuerten Meeresbedingungen ausgesetzt waren, blieben auch eine Woche nach dem Eintauchen in Meerwasser mit normalem Kohlendioxidgehalt besorgt. Erst nach dem zwölften Tag in normalem Meerwasser verhielten sich die ängstlichen Fische wie die Kontrollgruppe und nahmen ihr normales Verhalten wieder auf.
Die Forscher sagen, dass die Angst auf das sensorische System des Fisches und insbesondere auf die „GABAA“ -Rezeptoren (neuronale Gamma-Aminobuttersäure Typ A) zurückzuführen ist, die auch an den Angstzuständen des Menschen beteiligt sind. Die Einwirkung von angesäuertem Wasser führt zu Änderungen der Ionenkonzentrationen im Blut (insbesondere Chlorid und Bicarbonat), wodurch der Ionenfluss durch die GABAA-Rezeptoren umgekehrt wird. Das Endergebnis ist eine Veränderung der neuronalen Aktivität, die sich in den in dieser Studie beschriebenen veränderten Verhaltensreaktionen widerspiegelt.
"Diese Ergebnisse sind neuartig und regen zum Nachdenken an", sagte Martín Tresguerres, ein Meeresbiologe und Mitautor von Scripps. "
Laut Tresguerres ist ängstliches Verhalten ein Problem für Jungfische, da sie in hochdynamischen Umgebungen wie Seetangwäldern und Drift-Seetang-Reisfeldern leben, die variable Licht- und Schattenbedingungen bieten.
"Wenn das Verhalten, das wir im Labor beobachtet haben, auf die Wildnis während der Versauerung der Ozeane zutrifft, könnte dies bedeuten, dass Jungfische mehr Zeit in den schattierten Gebieten verbringen, anstatt herumzusuchen", sagte Tresguerres. "Dies hätte negative Auswirkungen unter anderem auf die Verkürzung der Nahrungssuche oder auf Änderungen des Ausbreitungsverhaltens."
Eine Veränderung der GABAA-Rezeptorfunktion in Fischen, die der Versauerung des Ozeans ausgesetzt waren, wurde ursprünglich von Phil Munday (James Cook University, Australien), Göran Nilsson (Universität Oslo) und Mitarbeitern beschrieben. Die Studie von Hamilton, Holcombe und Tresguerres erweitert die Liste der biologischen Funktionen, die für eine künftige Versauerung der Ozeane anfällig sind, um das Angstverhalten. Sie beschreibt erstmals die Auswirkungen der Versauerung der Ozeane auf die Physiologie und das Verhalten kalifornischer Fische.
„Die Verhaltensneurowissenschaften bei Fischen sind ein relativ unerforschtes Gebiet, aber wir wissen, dass Fische zu vielen komplizierten kognitiven Lern- und Gedächtnisaufgaben fähig sind. Erhöhte Angstzustände bei Steinfischen können sich nachteilig auf viele Aspekte ihrer täglichen Funktionsweise auswirken “, sagte Trevor James Hamilton, Neurobiologe an der MacEwan University und Mitautor der Studie.
Tresguerres stellte fest, dass Labortests den stetigen Verlauf des Säuregehalts, der in der Natur über Jahre und Jahrzehnte beobachtet werden kann, nicht vollständig modellieren können. "Unsere Ergebnisse legen jedoch nahe, dass die Versauerung des Ozeans einen wichtigen Aspekt des Fischverhaltens beeinflussen kann."
Neben Tresguerres und Hamilton hat Adam Holcombe von der MacEwan University die Studie mitautorisiert.
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