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06/29/2015 11:59

Fischereiliche Evolution lässt Fische schrumpfen

Karl-Heinz Karisch Pressestelle des Forschungsverbundes Berlin e.V.
Forschungsverbund Berlin e.V.

Beim Angeln und Fischen geht es wie so oft darum: Wer zieht den größten Fisch an Land? Die größenselektive Fischerei bevorzugt das Überleben von kleinen, scheuen Fischen. Durch die sogenannte fischereiliche Evolution passen sich die Bestände an. In die Röhre gucken Fischer und Angler, die immer kleinere Fische erbeuten. Darauf weist eine internationale Gruppe von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern unter der Leitung von Prof. Dr. Robert Arlinghaus vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei und der Humboldt-Universität zu Berlin im Fachmagazin Evolutionary Applications (Jahrgang 8, S. 597-620) hin.

Große Fische erzielen am Markt höhere Preise und sind Garant für zufriedene Angler. Doch die großen Fische sind bedroht: Fast alle Fischbestände weltweit werden mit Mindestmaßen bewirtschaftet. Auch wirken Netze und Langleinen in der Regel größenselektiv. Die Folge: Große Fische landen bevorzugt im Kescher oder auf Deck, während die kleinen, noch unreifen bzw. erstmalig geschlechtsreif werdenden Tiere geschont werden. Scharfe Befischung führt zur starken Verjüngung der Bestände, die Durchschnittsgröße der Fische in Fang und Bestand geht zurück. Das ist zunächst ein demografischer Effekt, der bereits innerhalb einer Fischereisaison spürbar wird und nichts mit Evolution zu tun hat. Wenn der Fischereidruck aber über mehrere Fischgenerationen anhaltend hoch ist, kann Fischerei auch zu genetischen (d. h. evolutionären) Veränderungen führen, weil die die Fischerei überlebenden Tiere bestimmte Erbanlagen in sich tragen, die ihnen trotz intensiver Befischung das Überleben und die Vermehrung garantieren. Beispielsweise sollten die Individuen bevorteilt werden, die möglichst lange möglichst klein bleiben.

Allerdings ist das Wachstum von Fischen in der Natur sehr variabel und abhängig von Futterverfügbarkeit, Temperatur und vielen anderen natürlichen Faktoren. Das macht es so schwierig, auf Basis von Freilandstudien im Meer oder in Seen zweifelsfrei zwischen rein demografisch-ökologischen und evolutionären Ursachen für Köpergrößenveränderungen in befischten Beständen zu unterscheiden. Entsprechend kontrovers wird die Hypothese zur fischereilichen Evolution seit dem Anfang des 20. Jahrhunderts in Fachkreisen debattiert.

In einem einmaligen fast zehn Jahre andauernden Selektionsexperiment an Zebrafischen haben die Fischereiwissenschaftler Dr. Silva Uusi-Heikkilä und Prof. Dr. Robert Arlinghaus zusammen mit einem Team von internationalen und nationalen Kooperationspartnern nun klare Belege für die sogenannten fischereiliche Evolution vorgelegt. Größenselektiv befischte Bestände büßten in nur fünf Generationen 7% ihrer Maximalgröße ein. Das ganze hatte auch Auswirkungen auf die Gesamtanzahl abgegebener Eier, die bei den befischten Populationen geringer war als bei den unselektiv befischten Beständen. Auch die Eiqualität litt, die bei den größenselektiv befischten Populationen geringer war als bei den Vergleichsbeständen.

Die Forscherinnen und Forscher wiesen überdies nach, dass in den befischten Populationen Veränderungen in den Erbanlagen stattgefunden hatten – ein zweifelsfreier Beleg für die fischereiliche Evolution. „Dass diese Effekte bereits nach fünf Generationen eintraten, zeigt wie schnell sich scharfe Befischung in den Genen niederschlagen kann“, erläutert die Erstautorin der Studie Silva Uusi-Heikkilä, die jetzt als PostDoc an der University in Turku in Finnland arbeitet. „Weil die meisten kommerziell befischten Populationen längere Generationszeiten haben als Zebrafische, sollten sich Effekte fischereilicher Evolution innerhalb von 100 Jahren in der Natur nachweisen lassen“, ergänzt der Studienleiter Prof. Dr. Robert Arlinghaus. „Natürlich lassen sich die Zebrafischstudien unter Laborbedingungen nicht 1:1 auf die Bedingungen im Freiland übertragen. Der Wert unserer Studie liegt in dem Nachweis von Ursache – Fischerei – und Wirkung – genetische Veränderung. Diese Belegführung ist im Freiland nicht möglich. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Fischerei rasche Evolution auslösen und einen genetischen Niederschlag finden kann“, konstatiert Arlinghaus.

Die Forscherinnen und Forscher vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei und der Humboldt-Universität zu Berlin fanden überdies heraus, dass die sich an den Fischereidruck anpassenden Zebrafische nicht nur kleiner, sondern in ihrem Verhalten auch scheuer waren. Für die genetisch angepassten Fische ist die Evolution übrigens überlebensnotwendig und daher positiv zu bewerten. Computermodelle zeigten, dass die angepassten Zebrafischpopulationen unter befischten Bedingungen eine um 20% erhöhte Populationswachstumsrate aufwiesen als die nicht angepassten Vergleichstiere. „Fischereiliche Evolution, die sich über Körpermerkmale hinaus auch in den Genen niederschlägt, ist also entgegen anderslautenden Behauptungen nicht unbedingt kontraproduktiv für die Populationen. Allerdings dürften Fischer und Angler in die Röhre gucken, weil die gefangenen Tiere nicht mehr ihre maximale Länge erreichen und überdies immer schlechter zu fangen sind“, erläutert Arlinghaus.

Arlinghaus fasst die Kernbotschaft zusammen: „Die Art und Weise der Befischung von Süß- und Salzwasserfischen ist vergleichbar einer Zucht durch Auslese, allerdings mit unbeabsichtigten Züchtungsergebnissen“. Es müsse bedacht werden, dass Fischerei-induzierte genetische Veränderungen nur sehr langsam umkehrbar sind.

Im Kern geht es also nicht nur um ein interessantes wissenschaftliches Phänomen, sondern um etwas, das für die globale Fischwirtschaft von Relevanz ist. Das zeigt auch ein populationsdynamisches Modell an den Zebrafischen: Nach einem simulierten Fangmoratorium erholte sich der evolvierte Fischbestand deutlich langsamer als die unselektierten Vergleichspopulationen. „Die an die Fischerei angepassten Tiere haben Probleme, mit natürlichen Umweltbedingungen umzugehen, in der der menschliche Einfluss durch den Fangstopp eliminiert wird“, bemerkt Silva Uusi-Heikkilä.

„Darüber hinaus entziehen sich durch die Evolution die Fische immer besser dem Zugriff durch den Menschen. Dadurch reduziert sich auch die Möglichkeit, auf Basis von Fangmengen und anderen Fangdaten Fangmengen etwas über die Fischmenge in den Ozeanen und Seen auszusagen“, ergänzt Robert Arlinghaus.

Was ist zu tun? Die Autoren schlagen vor, das Management der Fischbestände in den Weltmeeren und andernorts auf einem evolutionsbiologischen Ansatz aufzubauen, sofern sich die in dem Experiment nachgewiesenen Effekte auch in der Natur zeigen. Diesen Beleg muss weiterführende Forschung erst vorlegen. Die entsprechenden Techniken werden derzeit vorsorglich in mehreren Gruppen weltweit erforscht. Arlinghaus: „Es würde zunächst einmal helfen, besonders empfindliche Bestände zu identifizieren." In der Folge sei es wichtig festzustellen, welche Veränderungen genau der Fischereidruck hervorrufe und welchen Einfluss das auf den Wert der Fischbestände für die Fischereiwirtschaft und die hobbymäßige Angelfischerei hat. „Eine Möglichkeit ist, den Fischereidruck insgesamt zu reduzieren und weniger selektiv wirken zu lassen. Man könnte sowohl die kleinen wie auch die sehr großen Tiere von der Fischerei ausnehmen, z. B. durch Entnahmefenster“, so das Fazit von Arlinghaus. Weiterführende Modelle haben nämlich inzwischen gezeigt, dass durch Entnahmefenster im Unterschied zu Mindestmaßen Schnell- statt Kleinwüchsigkeit gefördert wird. Und darüber freuen sich mit Sicherheit die Angler und Fischer.

Quelle
Uusi-Heikkilä, S., Whiteley, A.R., Kuparinen, A., Matsumura, S., Venturelli, P.A., Wolter, C., Slate, J., Primmer, C.R., Meinelt, T., Killen, S.S., Bierbach, D., Polverino, G., Ludwig, A., Arlinghaus, R. (2015). The evolutionary legacy of size-selective harvesting extends from genes to populations. Evolutionary Applications, 8: 597-620. (download unter http://besatz-fisch.de/images/stories/Papers/Papers_2015/uusi-heikkilae_evol_app...).

Kontakt
Wissenschaftler:
Prof. Dr. Robert Arlinghaus
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Pressestelle IGB:
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Die Arbeiten des IGB verbinden Grundlagen- mit Vorsorgeforschung als Basis für die nachhaltige Bewirtschaftung der Gewässer. Das IGB untersucht dabei die Struktur und Funktion von aquatischen Ökosystemen unter naturnahen Bedingungen und unter der Wirkung multipler Stressoren. Forschungsschwerpunkte sind unter anderem die Langzeitentwicklung von Seen, Flüssen und Feuchtgebieten bei sich rasch ändernden globalen, regionalen und lokalen Umweltbedingungen, die Entwicklung gekoppelter ökologischer und sozioökonomischer Modelle, die Renaturierung von Ökosystemen und die Biodiversität aquatischer Lebensräume. Die Arbeiten erfolgen in enger Kooperation mit den Universitäten und Forschungsinstitutionen der Region Berlin/Brandenburg und weltweit. Das IGB gehört zum Forschungsverbund Berlin e. V., einem Zusammenschluss von acht natur-, lebens- und umweltwissenschaftlichen Instituten in Berlin. Die vielfach ausgezeichneten Einrichtungen sind Mitglieder der Leibniz-Gemeinschaft.

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Zebrafisch-Pärchen am Berliner Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei.
Foto: Eva-Maria Cyrus
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Criteria of this press release:
Journalists, all interested persons
Biology, Environment / ecology, Nutrition / healthcare / nursing, Oceanology / climate, Zoology / agricultural and forest sciences
transregional, national
Miscellaneous scientific news/publications, Research results
German

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