SNF-Projekt: 31003A_149964
Discovering the cold: Are Antarctic fish capable of coping with anthropogenic chemicals?
Die Kälte entdecken: Sind antarktische Fische fähig, die Belastung durch Umweltchemikalien zu
bewältigen?
Lead
Antarktische Eisfische haben sich in der Evolution über 40 Millionen Jahre entwickelt. Sie sind
hochspezialisiert und zeigen Anpassungen an ihren extrem kalten Lebensraum, wie z.B. das Fehlen
des roten Blutfarbstoffes Hämoglobin. Vermutlich wurden sie im Laufe ihrer Entwicklung kaum mit
organischen Stoffen, wie sie beispielweise bei Waldbränden entstehen können oder mit
chlororganischen Chemikalien konfrontiert. Mittlerweile wissen wir jedoch, dass anthropogene
persistente organische Schadstoffe (persistent organic pollutants, POPs) wie z.B. DDT und PCB auch
die Antarktis erreichen und sich in dort lebenden Fischen anreichern. Wir wissen bisher jedoch nicht
ob diese Fische organische Schadstoffe in ihrem Stoffwechsel abbauen können und ob die
Anreicherung dieser Stoffe toxische Prozesse auslöst.
Ziel und Inhalt des Forschungsprojektes
Zentrales Ziel ist es, herauszufinden, ob antarktische Eisfische (Notothenioiden) in der Lage sind,
POPs zu verstoffwechseln. Wir nehmen an, dass antarktische Fischarten eine hoch spezialisierte
ökologische Nische besetzen und an einen engen Bereich von recht konstanten Umweltfaktoren sehr
gut angepasst sind, hingegen nur über eine begrenzte Kapazität zum Umgang mit variablen
Umweltstressoren wie anthropogenen Schadstoffen verfügen. Um diese Hypothese zu prüfen, werden
wir zunächst messen, welche POPs in den Fischen vorkommen und wie hoch ihre Konzentrationen
sind. Anschliessend werden wir untersuchen, ob die antarktischen Fische Enzyme zur Umwandlung
und Ausscheidung von POPs besitzen, wie aktiv diese Enzyme sind, und ob sie, so wie wir es von
Fischen unserer Gewässer kennen, induzierbar sind. Eine geringe Aktivität resp. Induzierbarkeit der
Enzyme wäre ein Hinweis auf eine erhöhte Empfindlichkeit antarktischer Fische gegenüber der
toxischen Wirkung von POPs. Deshalb interessiert uns auch, ob es Hinweise gibt, dass die Fische
Schädigungen, z.B. in der Struktur ihrer Gewebe (Leber, Hoden und Eierstöcke) aufweisen und ob
ihre Fortpflanzungsfähigkeit möglicherweise durch die Belastung mit POPs beeinträchtigt ist.
Für dieses Projekt wurden verschiedene Eisfischarten in einem definierten geographischen Areal
(Südliche Shetlandinseln, Elefantinsel und Spitze der antarktischen Halbinsel) im Rahmen der
Forschungsfahrt ANT-XXVIII/4 des deutschen Forschungsschiffes ‘Polarstern’ gesammelt. Aus dem
Vergleich der verschiedenen Arten erhoffen wir uns Erkenntnisse zur Bedeutung unterschiedlicher
Ernährungsweisen wie auch unterschiedlicher phylogenetischer Stellung für die Anreicherung,
Metabolisierung und Wirkung von Schadstoffen.
Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojektes
POPs werden durch menschliche Aktivitäten in allen geographischen Regionen freigesetzt. Aufgrund
ihrer spezifischen physikalischen Eigenschaften werden sie weltweit verfrachtet und gelangen durch
atmosphärischen Ferntransport auch in die Polargebiete, wo sie abgelagert und angereichert werden.
Die Antarktis steht unter dem Schutz des internationalen Antarktis-Vertrages. Mit diesem
Umweltschutzprotokoll einigten sich die Unterzeichnerstaaten auf den Schutz der antarktischen
Umwelt zur Erhaltung ihrer Eigenart und Ursprünglichkeit. Die Schweiz ist assoziiertes Mitglied
dieses internationalen Staatenverbundes und unterstützt durch das vorliegende Projekt dieses
Protokoll.
Unsere Studie soll Aufschluss darüber geben, wie sich der Eintrag von Umweltchemikalien ins
Ökosystem der antarktischen Meere auswirkt, insbesondere, inwiefern Fische, welche an die dortigen
speziellen Umweltbedingungen angepasst sind, durch diese Chemikalien beeinträchtigt werden.
Kenntnis und Verständnis von Vorkommen und Wirkung solcher Stoffe auf die verschiedenen
Mitglieder des empfindlichen antarktischen Ökosystems sind eine wichtige Basis im Hinblick auf
Bemühungen und Massnahmen zum Schutz der Ökosysteme in der Antarktis.