30.06.2016 | Fokus | Stefan Markus Linzmaier

Vom Aquarium in den See: Wie tierischen Einwandererinnen der Sprung in die Freiheit gelingt

Meine Doktorarbeit: Stefan Linzmaier
Im Laufe der Evolution haben sich viele Tier- und Pflanzenarten perfekt an ihre Umwelt angepasst. Sie ernähren sich von dem Futter, das sie in ihrem Lebensraum vorfinden und haben Strategien und Manöver gegen ihre Konkurrenten und Feinde entwickelt. So bildeten sich in den meisten Ökosystemen perfekt eingespielte Lebensgemeinschaften. Doch was passiert, wenn plötzlich eine neue Art ins Spiel kommt?

Der rein weibliche Marmorkrebs (Procambarus fallax forma virginalis) pflanzt sich klonal fort und gelangte ursprünglich aus der Aquarienhaltung in natürliche Gewässer. | Foto: Bernd Wolfram

Über die globalen Handels- und Verkehrsströme gelangen Tiere und Pflanzen immer wieder in Regionen, in denen sie nicht heimisch sind. Viele dieser gezielt eingebürgerten oder auch unbewusst eingeschleppten Arten verschwinden wieder. Sie scheitern in ihrer neuen Umwelt, weil es ihnen zum Beispiel zu kalt, zu warm oder zu trocken ist. Anderen Arten jedoch gelingt es, Populationen aufzubauen und sich auszubreiten. Seit Jahrzehnten steigt die Anzahl sogenannter „invasiver Arten“. Einige davon vermehren sich sogar so stark, dass sie erhebliche wirtschaftliche und ökologische Schäden verursachen.

Ich möchte deshalb herausfinden, wie es Tier- und Pflanzenarten gelingt, sich innerhalb kürzester Zeit an eine neue Umgebung anzupassen und dabei manchmal sogar heimische Arten zu verdrängen. Um zu verstehen, was einen Neuankömmling erfolgreich macht und wie er die bestehende Lebensgemeinschaft beeinflusst, untersuche ich, wie er sich im Vergleich zu einer ähnlichen, bereits etablierten Art verhält und wie er die vorhandenen Ressourcen für sich nutzt.

Der Marmorkrebs – ein Sonderfall mit Vorzügen

Für meine Studie nutze ich einen sehr speziellen Flusskrebs, den Marmorkrebs (Procambarus fallax forma virginalis). Weltweit gehören Flusskrebse zu den erfolgreichsten Invasoren und haben mit Ausnahme der Antarktis auf allen Kontinenten Fuß fassen können. Die meisten von ihnen stammen ursprünglich aus Nordamerika. Der Marmorkrebs jedoch ist ein Sonderfall: Er kommt ursprünglich nicht in der Natur vor, sondern stammt aus privaten Aquarien und einigen Laboren. Die genaue Herkunft der Tiere ist immer noch ungeklärt, jedoch wird vermutet, dass sie sich einst in den Aquarien von Züchtern oder Händlern aus dem Everglades Sumpfkrebs (Procambarus fallax) entwickelten. Der entscheidende Unterschied zwischen den beiden Krebsarten: Alle Marmorkrebse sind Weibchen, die das gleiche Erbgut aufweisen. Sie vermehren sich durch Jungfernzeugung („klonen“). Diesem Umstand verdanken sie es wohl auch, dass sie in den letzten Jahren immer häufiger von Aquarianern, die ihrer überdrüssig wurden, in natürliche Gewässer ausgesetzt wurden.

Doch was passiert nun, wenn Marmorkrebse in ein natürliches Gewässer wie beispielsweise den Müggelsee gelangen? Wovon ernähren sie sich und mit wem konkurrieren sie dabei? Sind sie vielleicht sogar effektiver darin, die vorhandenen Nahrungsquellen zu nutzen als zum Beispiel Kamberkrebse (Orconectus limosus), die sich bereits vor über 100 Jahren in unseren Gewässern ausbreiteten? Um diese Fragen zu beantworten, führte ich zunächst Laborversuche durch, in denen ich Marmor- und Kamberkrebsen Nahrungsquellen anbot, wie sie für die Seen der Region Berlin-Brandenburg typisch sind. Als klassische Allesfresser vertilgen die Tiere anteilsmäßig ähnliche Mengen an Wasserpflanzen, Laub, toten Fischen, Schnecken und Muscheln, sodass ich in meinen Versuchen keine Unterschiede feststellen konnte. Auch zeigten die Tiere dieselbe Vorliebe für kleinere Schnecken und Muscheln, die sie mit ihren Mundwerkzeugen gut knacken können. Auffällig war lediglich, dass Marmorkrebse mehr Muscheln knackten als sie tatsächlich auffraßen (sog. „wasteful killing“).

Stefan Linzmaier Stefan Linzmaier arbeitet in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Jonathan Jeschke an seiner Doktoarbeit "Mechanisms of exploitation and interference competition in a novel invader – the marbled crayfish". | Foto: Bernd Wolfram

Um herauszufinden, wie effizient die Neuankömmlinge die für sie womöglich noch unbekannte Nahrung nutzen, berechnete ich für die beiden Krebsarten ihre sogenannte „funktionelle Reaktion“. Diese gibt an, wie viel Nahrung während einer definierten Zeit bei einer bestimmten Nahrungs- bzw. Beutedichte gefressen wird. Ein Beispiel: Wie viele Muscheln kann der Krebs in einer Stunde fressen, wenn 30 oder gar 100 Muscheln in seinem Aquarium liegen? Die Beziehung zwischen Beutedichte und Erfolgsquote des Räubers ermöglicht Rückschlüsse auf die die Interaktionen und die zu prognostizierenden Veränderungen innerhalb eines Nahrungsnetzes.

Noch genauer lassen sich die Zusammenhänge modellieren und vorhersagen, wenn man dabei die einzelnen Schritte zwischen  der Suche und der Aufnahme von Nahrung beobachtet. Dieser Prozess, auch Prädationszyklus genannt, läuft bei allen Organismen nach demselben Schema ab: suchen, begegnen, erkennen, angreifen und fressen. Mithilfe der  gemessenen Parameter können wir verstehen, wie die funktionellen Reaktionen zu Stande kommen.

Krebse mit Persönlichkeit

Doch in meinen Versuchen geht es nicht nur um die Art, sondern auch um das einzelne Individuum. Wie wirkt sich das individuelle Verhalten auf die Interaktion mit der etablierten Art aus? Und welche Rolle spielen unterschiedliche Verhaltenstypen und bereits gemachte Erfahrungen bei der Nahrungsaufnahme? Um das herauszufinden, untersuche ich beispielsweise, wie aggressiv sich ein invasiver Krebs gegenüber einer bereits etablierten Art verhält , wie oft er zur Nahrungssuche seinen Unterschlupf verlässt oder wie er auf eine potentielle Gefahrensituation reagiert. Das gezeigte Verhalten setze ich dann in Beziehung zu den funktionellen Reaktionen und dem Ablauf der Nahrungssuche. Finden aggressivere oder aktivere Krebse mehr Nahrung als zurückhaltende oder passive Krebse? Sind die komplett weiblichen und weniger stark gebauten Marmorkrebse den Kamberkrebsmännchen in Auseinandersetzungen unterlegen?

Interessant ist dabei auch, welche Rolle die Erfahrung spielt, die Krebse in einem See gesammelt haben. Sind beispielsweise wildlebende Krebse schneller darin, eine Muschel zu knacken und zu fressen? Um das zu testen, vergleiche ich eine Gruppe von Marmorkrebsen aus einer wildlebenden Population mit Labortieren. Da alle Marmorkrebse aufgrund ihrer bemerkenswerten Fortpflanzungsweise genetisch identisch sind, müssen Unterschiede zwischen den wilden und in Gefangenschaft gehaltenen Tieren verhaltensbedingt sein oder auf einer anderen Form von phänotypischer Plastizität beruhen.

Nördlichste bekannte Population lebt in Berlin

Um besser verstehen zu können, warum sich Marmorkrebse erfolgreich ausbreiten und welche Folgen diese Invasion hat, untersuche ich abschließend das Nahrungsnetz eines besiedelten Sees. In Deutschland gibt es bereits einige wildlebende Populationen, so zum Beispiel im Moosweiher bei Freiburg i. B. Vergleiche zwischen verschiedenen Gruppen aus dem Nahrungsnetz des Moosweihers sowie eines marmorkrebsfreien Kontrollsees mittels chemischer Analysen des Gewebes der Tiere ermöglichen Rückschlüsse darauf, wie sich die Tiere ernähren und wie erfolgreich sie sich an ihren neuen Lebensraum angepasst haben.

Die bislang nördlichste bekannte Population von Marmorkrebsen konnten wir bei unseren Untersuchungen im Berliner Raum nachweisen: Sie haben in der Krummen Lanke und wahrscheinlich auch im Schlachtensee ihr Domizil gefunden. Die Marmorkrebse dort scheinen, ähnlich wie ihre Artgenossen im Moosweiher, mit den Kamberkrebsen zu koexistieren.

Die neue EU-Verordnung zum Umgang mit invasiven Arten räumt Marmor- und Kamberkrebsen einen prominenten Platz ein. Wissen über ihre Ausbreitung ist deshalb von großer Bedeutung. Meine Doktorarbeit soll einen Beitrag dazu leisten, die möglichen Auswirkungen von Marmorkrebsen in Nahrungsnetzen vorherzusagen. Zusammen mit ähnlichen Untersuchungen könnten die Ergebnisse helfen, Veränderungen innerhalb neuartiger Lebensgemeinschaften besser zu verstehen.

Exkurs: Ein Blick ins Aquarium

Seit den 2000er Jahren erfreuen sich Krebse bei Aquarianern zunehmender Beliebtheit. Dies hat zu einer Welle  neuer invasiver Krebse  geführt, die hauptsächlich über den Aquarienhandel eingeführt wurden. Im deutschen Aquarienhandel, dem größten Importeur von Zierkrebsen in Europa, werden inzwischen über 120 Arten gehandelt. Seit 2005 steigt die Importrate um sieben neue Arten pro Jahr. Werden Tiere dann von ihren Haltern ausgesetzt, können sie sich in deutschen Gewässern ansiedeln. Zuvor – im Laufe des letzten Jahrhunderts – gelangten invasive Krebse vor allem durch die Zucht für den Teller in unsere Gewässer. Obwohl insgesamt nur wenige Krebsarten für den Verzehr eingeführt wurden, konnten viele der meist aus Nordamerika stammenden Tiere entkommen und sich erfolgreich in Europa ausbreiten, hierzu gehören zum Beispiel der Kamberkrebs, der Signalkrebs oder der Rote Amerikanische Sumpfkrebs.

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