Nahrungseffekte auf Fettsäuren und Quecksilber in Karpfen

Ziel dieses `translational research` Antrags ist es Effekte von essentiellen Nährstoffen (mehrfach ungesättigte Fettsäuren; PUFA) und potentiell toxischer (Methylquecksilber; MeHg) Fischnahrung auf PUFA und MeHg- Konzentrationen sowie auf den somatischen Wachstumszustand von in Österreich häufig verzehrten Karpfen (Cyprinus carpio) zu untersuchen. Dieser Antrag verbindet verschiedene wissenschaftliche Fragestellungen aus Ökologie, Ökotoxikologie und Ernährung. Basierend auf Fischnahrung aus unterschiedlicher biochemischer Zusammensetzung, werden die Hypothesen getestet, dass A) erhöhte biochemische Qualität (ermittelt durch omega- 3 und -6 PUFA) der Fischnahrung erhöhte PUFA Konzentrationen in C. carpio hervorrufen (Effekt des selektiven Nahrungsrückhalts essentieller Nährstoffe); und B) erhöhte Konzentrationen des Schadstoffs MeHg erhöhte MeHg- Konzentrationen im C. carpio bewirken. Weiters wird untersucht wie sich PUFA-Zusammensetzungen in Fischnahrung auf das somatische Wachstum von C. carpio auswirkt. Dabei wird erwartet, dass hohe RNA:DNA Verhältnisse im Zusammenhang mit hohem somatischen Wachstum stehen, da RNA als Indikator für Biomasseaufbau und DNA für Zellreproduktion dient, was wiederum einen Indikator für den Zustand dieses Fischs darstellt. Ergebnisse dieses Projekts werden unser Verständnis erweitern, wie Fischnahrung den biochemischen und somatischen Fischzustand beeinflusst. Diese Ergebnisse stehen im direkten Anwendungsbereich für Fischfutterhersteller und Fischzüchter, da sie erkennen wie das Futter PUFA-Konzentrationen im C. carpio erhöhen und MeHg-Konzentrationen senken kann. Erstellte Kosten-Nutzen Abschätzungen für MeHg-PUFA Profile im C. carpio werden schließlich Grundlage für hoch erwünschte Ernähungsempfehlungen bilden (Bedeutung für Präventivmedizin). Diese Grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung profitiert von der Zusammenarbeit mit dem Fischfutterhersteller GARANT Austria, der langjährigen Erfahrung der Teichwirtschaft T. Kainz (nicht mit dem Antragsteller verwandt!) und der wissenschaftlichen Expertise in aquatischer Lipidökologie und Ökotoxikologie des Hauptantragstellers.

Das Ziel dieses Projekts war die Rolle von Futterzusammensetzungen auf die Bioakkumulation von potentiell toxischen Methylquecksilber (MeHg) und essentiellen mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFA) in Karpfen zu untersuchen. Ergebnisse dieser 3-jährigen Fütterungsversuche in Karpfenteichen des Waldviertels zeigten, dass Karpfen stets sehr geringe MeHg Konzentrationen aufwiesen, jedochdurch erhöhte PUFA-Nahrungszufuhr deren PUFA Gehalt bioakkumulieren konnten.Futtermittel mit erhöhtem PUFA Gehalt bewirkten geringere MeHg Konzentrationen in Karpfen, da PUFA in der Nahrung zu erhöhtem Wachstum der Karpfen führte und somit das aufgenommene MeHg pro Einheit Biomasse verdünnt wurde. Zooplankton als natürliches Futter für Karpfen hatte stets höhere MeHg Konzentrationen als Futterpellets. Es konnte erstmals nachgewiesen werden, dass 90% der MeHg-Variabilität im Zooplankton durch gelöstes MeHg im Teichwasser vorhergesagt wird und nicht, wie bisher angenommen, durch partikuläre Futterzufuhr etwa über Bakterien und Algen. Diese Erkenntnis ändert fundamental unser konzeptuales Verständnis der MeHg Bioakkumulation für aquatische Metazoen, da wir zeigen konnten, dass trophischer MeHg-Transfer unabhängig vom trophischen Energietransfer zwischen aquatischen Pflanzen und Konsumenten ist. In höheren trophischen Stufen bewirkte Nahrungszufuhr reich an omega-3 Fettsäuren erhöhte omega-3 Fettsäurenkonzentrationen in Karpfen. Diese trophische Transferleistung zeigt, dass omega-3 Fettsäuren an der Basis der aquatischen Nahrungskette effizient zum Karpfen geleitet werden und somit die omega-3 Zufuhr zum Menschen über Karpfen entscheidend beeinflussen können. Wir konnten dadurch weiters erkennen, dass die taxonomische Zusammensetzung der Algen, die langkettige omega-3 Fettsäuren synthetisieren, einen entscheidenden Beitrag zum trophischen omega-3 Fettsäurentransfer bringen. Schliesslich konnten wir in diesem FWF-Projekt nachweisen, dass kurze Fütterungsperioden (30 Tage) mit hochwertigem omega-3 Futter die omega-3 Fettsäurenkonzentrationen im Karpfen verdoppeln konnten. Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass Karpfen sehr wenig MeHg speichern, doch biochemisch hochwertige omega-3 Fettsäuren durch Nahrungsaufnahme zurückbehalten. Diese Erkenntnisse können nun direkte Anwendung für zukünftige und nachhaltige Karpfenzucht im In- wie Ausland finden.