SalmoPUFA

"Du bist, was du isst" ist eine langjährige Annahme in der ökologischen Nahrungsnetzforschung. Es wird allerdings noch nicht gut verstanden wie sich die biochemische Nahrungsqualität sowie Wassertemperatur auf Fische und deren Verhalten auswirken. Dies ist vor allem in Zeiten des Klimawandels von großer Bedeutung. Das Forschungsprojekt SalmoPUFA untersucht, wie biochemische Nahrungsqualität, insbesondere der Gehalt an langkettigen mehrfach ungesättigten Fettsäuren (LC-PUFA) sowie unterschiedliche Wassertemperatur das Gehirn- und Augengewebe biochemisch beeinflussen, sowie die Lernfähigkeit und Verhaltenseigenschaften von Fischen. LC- PUFA sind essentiell in der Ernährung für Fisch und Mensch und ihr Mangel kann negative Konsequenzen auf die Fischentwicklung haben, insbesondere auf deren neuronale Entwicklung, da Fischgehirn sehr reich an LC-PUFA ist. Das Ziel von SalmoPUFA ist, i) den Einfluss von LC-PUFA und Wassertemperatur auf den Fischmetabolismus sowie die biochemische Zusammensetzung und Morphologie von Fischgehirn und, ii) die Auswirkungen von LC-PUFA und Wassertemperatur auf das Verhalten und Lernvermögen von Bachforellen (Salmo trutta) zu untersuchen. Bachforellen werden als Modellspezies für diverse Fütterungsversuche bei unterschiedlichen Wassertemperaturen wie folgt verwendet: erst werden Individuen diesen unterschiedlichen Behandlungen ausgesetzt, um standardisierte Verhaltensstudien durchzuführen und ihre Fähigkeit, neue Aufgaben zu lernen, festzustellen. Folglich wird gemessen wie viel Sauerstoff die Fische verbrauchen, um ihren Stoffwechsel im Ruhezustand aufrechtzuerhalten und um zu erkennen, wie viel sie unmittelbar nach einem Training verbrauchen. Diese Informationen werden die Basis liefern, den Energiehaushalt ihres Stoffwechsels besser zu verstehen. Darüber hinaus werden in diesen beiden Arbeitspaketen die Auswirkungen dieser Behandlungen auf das somatische Wachstum, der Fischgröße und den Konditionsfaktor sowie auf die Lipidzusammensetzung von Leber, Muskelfleisch und Gehirn mittels Gas-chromatographie gemessen und die Morphologie des Gehirns anhand einer Bildanalyse untersucht. Diese Forschung wird wichtige Grundlagen schaffen wie sich ändernde Nahrungsqualität und Wassertemperatur auf die Entwicklung von Salmoniden auswirkt. Forschungsergebnisse dieses Projekts werden auch hilfreiche Hinweise für die Bewirtschaftung von Salmoniden geben, die im großen Umfang den Menschen als Nahrungsquelle und fischereilichen Aktivitäten zur Verfügung stehen. Schließlich können die Ergebnisse dieser Forschung dazu beitragen, ein besseres Gleichgewicht zu schaffen zwischen den ökologischen Kosten der Fischproduktion und Fisch als hochwertiges Lebensmittel, das reich an LC-PUFA für Menschen sein soll.

Die frühe Gehirnentwicklung bei den meisten Wirbeltieren einschließlich Fischen hängt von der Versorgung mit langkettigen mehrfach ungesättigten Omega-3-Fettsäuren (n-3 LC-PUFA) und insbesondere von Docosahexaensäure (DHA) ab. Diese Nährstoffe können dem Gehirn über die Ernährung oder eine energetisch kostspielige interne Synthese zugeführt werden. Obwohl sich die aktuelle Forschung zur Evolution des Verhaltens und der Kognition von Tieren zunehmend auf ökologische Faktoren konzentriert, die die Variation dieser Merkmale fördern und aufrechterhalten, wurde die Rolle des allgegenwärtigen Kompromisses zwischen der Ernährungsqualität und den energetischen Kosten der Synthese wichtiger Nährstoffe nicht untersucht. Dabei wird übersehen, dass die Verfügbarkeit von diätetischem DHA in Süßwasserökosystemen aufgrund des fortschreitenden Klimawandels abnehmen wird. Diese neue Kombination von Selektionsdruck auf Süßwasserfische könnte eine große Veränderung in der Gehirnentwicklung und im Verhalten hervorrufen und den Ressourcenbedarf, die Widerstandsfähigkeit und die Reaktionen der Population auf den Klimawandel direkt bestimmen. Die Ergebnisse des SalmoPUFA-Projekt haben gezeigt, dass sowohl die Temperatur als auch die Nahrungsqualität einen erheblichen Einfluss auf die Gehirnentwicklung und das Verhalten von wilden Süßwasserfischen haben. Es hat sich gezeigt, dass die hohe Wassertemperatur zu Veränderungen in der Gehirnmorphologie einer europäischen Elritze führen und zu einer Verringerung der kognitiven Fähigkeiten führen kann. Das SalmoPUFA-Projekt hat ferner gezeigt, dass die geringere Qualität der Ernährung zur Entwicklung eines kleineren Gehirns bei wilden Bachforellen und Atlantischen Lachsen führt. Schließlich haben wir in einer Studie, die die Auswirkungen der Ernährungsqualität und der Wassertemperatur vergleicht, festgestellt, dass die Ernährungsqualität die Gehirnentwicklung und die kognitiven Fähigkeiten von Regenbogenforellen stärker beeinflusst als die Erhöhung der Wassertemperatur. Wichtig ist, dass wir herausgefunden haben, dass die unter Laborbedingungen gemessenen Veränderungen der kognitiven Fähigkeiten das Körperwachstum von Wildfischen in ihrer natürlichen Umgebung beeinflussen könnten. Daher liefert das SalmoPUFA-Projekt zum ersten Mal Beweise dafür, wie Ernährungsqualität, Gehirnentwicklung, Verhalten und Fitness bei Wildtieren zusammenhängen. Wir wissen noch wenig über die Rolle der Biosynthese von DHA und ihre Verbindung zu Futtersuchstrategien und Gehirnentwicklung von Wildtieren. Daher ist dieses Projekt der erste Schritt, um die Lücke zwischen ökologischer Labor- und Feldforschung zu schließen. Das im Rahmen dieses Projekts erworbene Wissen kann auch praktische Anwendungen im Hinblick auf das Management von Salmonidenpopulationen sowie auf eine nachhaltige Aquakulturproduktion und das kognitive Training von Brutfischen von Fish-Zucht zur Steigerung ihres Überlebens in freier Wildbahn haben.