Es lebe der Fisch

Österreichisches Know-how fließt ein, um australische Ökosysteme zu schützen. Der WasserCluster Lunz untersucht für die Regierung von Queensland, welche Nahrungsmittel die Leitfische im Auengebiet des Mitchell Rivers benötigen, um in einem sich wandelnden Ökosystem nicht auszusterben.

Von Christian Scherl

QueenIsFat lautet das knackige Akronym des Forschungsprojektes, das den WasserCluster Lunz derzeit mit der Regierung von Queensland kooperieren lässt. Der offizielle Projekttitel ist komplex: “Critical water needs to sustain freshwater ecosystems and aquatic biodiversity in the Mitchell River – investigating stream food webs in Queenland’s floodplain ecosystems using stable isotopes and fatty acids”. In dem Akronym verschmelzen die Begriffe „Queensland“, „Isotopes“ und „Fatty Acids“. Im Fokus steht der Mitchell River, ein nichtregulierter Fluss im Nordosten Australiens, umgeben von unberührten Auwäldern. Das Umweltministerium von Queensland ist besorgt, dass Veränderungen des Klimas und auch der Landwirtschaft zu Lasten gefährdeter Spezies im Mitchell River gehen könnten. Weil Limnologe Dr. Martin Kainz und sein Team vom WasserCluster Lunz international einen exzellenten Ruf in der trophischen Ökologie genießen, baten die Australier die österreichischen Forscher zur Kooperation.

Isotope & Fettsäuren

Isotope sind Atomarten, deren Atomkerne gleich viele Protonen, aber eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen enthalten. Aufgrund der atomaren Gewichtsunterschiede lässt sich der Ursprung des Atoms feststellen. In der Nahrungskettenforschung zeigen stabile Isotope von Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Schwefel auf, wie ein Nahrungsnetz auf gebaut ist. Jedoch gibt die Isotopenzusammensetzung immer nur Auskunft darüber, woher Elemente in Organismen, etwa Fischen, selbst kommen. Deshalb bedarf es auch der Fettsäuren. Sie können als Biomarker verwendet werden und bestehen nicht nur aus einem Element, sondern aus mehreren und sind viel spezifischer. „Mit ihnen lässt sich etwa sagen, mit welchem Bakterium man es zu tun hat“, erklärt Kainz. „So kann man zum Beispiel die Fettsäurestruktur von Algen auslesen und genau zuordnen, um welche Alge es sich handelt.“ Die sogenannte Biomarkerforschung ist sogar in der Lage, genau zu bestimmen, wie viel Milligramm von einer bestimmten Alge ein Fisch gefressen hat. Der WasserCluster Lunz gilt weltweit als einziges Labor, das komponentenspezifische Wasserstoffisotope in der trophischen Ökologie analysiert und zum Beispiel die Isotopenzusammensetzung von Wasserstoff in Fettsäuren untersucht. Kein Wunder, dass es die Regierung von Queensland auf ihrer Suche nach nachhaltigen  Lösungen nach Österreich verschlägt.

Detektivarbeit

Fett liefert Energie. Wichtige Fette, die ein Fisch zum Überleben braucht, werden in Algen produziert, aber auch in terrestrischen Pflanzen. Im ersten Schritt soll mithilfe komponentenspezifischer Isotope die Antwort geliefert werden, woher ein und dieselbe Fettsäure stammt. „Mit unserer Forschung bestimmen wir die Nahrungsherkunft und wie diese Nahrung in Organismen, wie  Fischen, verwertet wird.“ Es wird auch analysiert, welche Nahrungsmittelquelle die effektiveren Bausteine für Zellen liefert. Um nachhaltig zu helfen, reicht es nicht, nur zu wissen, was und wie viel die Fische fressen, wichtig wäre auch die Erkenntnis, wo sie ihre Nahrung vorfinden. „Nur dann lassen sich die Ökosysteme schützen, die die Grundlage fürs Überleben gefährdeter Spezies liefern“, sagt Kainz. „Eine echte Detektivarbeit, denn es kann sein, dass die Fressstellen kilometerweit von den Plätzen entfernt liegen, an denen man die Fische vorfindet.“

Über Kohlenstoffisotope wisse man heute schon sehr viel, aber noch sehr wenig über komponentenspezifische Wasserstoffisotope. Dennoch zeigt sich Kainz optimistisch, die Projektziele zu erreichen. Lediglich ein Hindernis könnte sich in den Weg stellen. „Wenn sich die Natur so schnell ändert, dass wir mit dem Tracking der Energie nicht nachkommen und nicht mehr bestimmen können, wo die Energie, die wir in den Fischen gefunden haben, herstammt.“

Vom Fisch zum Mensch

Übertragen lassen sich die Ergebnisse aus Queensland nicht so ohne weiteres auf andere Regionen. „Die Methodik ist natürlich kopierbar, aber jeder Fall ist anders“, sagt Kainz. Trotzdem liegt in den Erkenntnissen des Projektes der Stoff für eine echte Revolution. „Weil wir nicht nur heraus finden wollen, wie Fische überleben. Vergegenwärtigen wir uns, dass der Homo sapiens aus dem Wasser kam.“ Betrachtet man Fischlarven, fällt der überproportional große Kopf auf. „Wollen wir den Ursprung des Lebens besser verstehen, müssen wir wissen, wie sich das Gehirn entwickelt.“ Kainz interessiert vor allem, wie sich Gehirne von Wasserorganismen in  einer sich verändernden Umwelt entwickeln. „Mit Isotopen, Lipiden und deren Fettsäuren und komponentenspezifischen Isotopen beleuchten wir die Energie an der Basis der Nahrungskette bis zur Bildung von Gehirn, Augen und Reproduktionsorganen der Fische und können herausfinden, wie das Überleben dieser Konsumenten gewährleistet werden kann.“ Durchaus möglich, dass die Erkenntnisse aus QueenIsFat auch für die menschliche Gehirnforschung von Bedeutung sein werden.