Ist Bythotrephes daheim nicht invasiv wegen Beuteanpassung?

INHALT DES FORSCHUNGSPROJEKTES Bythotrephes longimanus ist ein großer räuberischer Wasserfloh und in Europäischen Seen beheimatet. Vor etwa 30 Jahren ist diese Art in Nordamerika eingewandert und hat starke Veränderungen in den Nahrungsnetzen NA- Seen hervorgerufen. Die Folgen der Einwanderung dieser Art sind in ihrer neuen Heimat gut untersucht. Im Vergleich dazu wissen wir wenig über die ökologische Rolle dieser Art in heimischen Gewässern, welche Seen im Alpenraum umfassen. Es wird angenommen dass der vergleichsweise geringe Einfluss von Bythotrephes auf seine Beute in heimischen Gewässern auf Koevolution zurückzuführen ist, jedoch wurde diese Annahme nie getestet. Wir erwarten jedoch, dass Bythotrephes in heimischen Gewässern eine größere Rolle spielt als bisher angenommen. Wir wollen seinen Einfluss auf das Zooplankton in österreichischen Bergseen untersuchen, und dabei den Fokus auf Verteidigungsmechanismen seiner Beute legen. HYPOTHESEN Verändert Bythotrephes die Zooplanktongemeinschaft in österreichischen Bergseen? Ist Bythotrephes in heimischen Seen ähnlich abundant wie in Nordamerika, und hat er hier einen vergleichbaren quantitativen Einfluss? Führt die Koexistenz von Zooplankton mit Bythotrephes zum Erwerb von Verteidigungsmechanismen? METHODEN Wir werden eine Kombination aus erprobten und neuen Methoden anwenden. Konventionelle Seenbeprobung mit Netzen wird mit zeitlich hochaufgelösten Sonar/ADCP und IR-Video Messungen ergänzt, um Tiefenverteilung und Vertikalwanderung erfassen zu können. Wir werden die Zusammensetzung der Beute im Verdauungstrakt anhand neuester molekulare Methoden untersuchen. Laboruntersuchungen zur Anpassung der Beute an Bythotrephes werden die Freilandarbeit ergänzen NEUHEITEN/BESESONDERHEITEN Aktuell haben wir ein sehr begrenztes Verständnis wie Bythotrephes das pelagische Nahrungsnetz in den hochgradig sensitiven Ökosystemen heimischer Bergseen beeinflusst. Wir postulieren dass die Rolle von Bythotrephes bisher eher unterschätzt worden ist und im Zuge des Globalen Wandels weiter zunehmen könnte.

Hintergrund Bythotrephes longimanus ist ein großer, räuberischer Wasserfloh (Körperlänge bis zu ~ 3 mm + Stachel von bis zu 6 mm Länge) mit natürlichem Vorkommen in klaren Seen um die Alpen und in Nordeuropa. Vor einigen Jahrzenten wurde die Art aufgrund menschlicher Tätigkeit in Nordamerikanischen Seen eingeschleppt und verursachte substantielle und bleibende Veränderungen in den dortigen Nahrungsnetzen. Jedoch ist das Wissen über ökologische Auswirkungen dieser Art in ihrer heimischen Region begrenzt. Gerade diese Information kann jedoch nützlich sein um Kurz- und Langzeitprognosen über betroffene Seengemeinschaften in Nordamerika zu erstellen. Ziel dieses Projekts war, diese Wissenlücke zu füllen und die Rolle von Bythotrephes inklusive der Verteidigungsmechanismen seiner Beute in mehreren österreichischen Seen zu untersuchen. Behandelte Fragen: 1) Verändert Bythotrephes die Zooplanktongemeinschaft österreichischer Seen? 2) Führt langjährige Koexistenz von Bythotrephes und deren Beute in ihrer heimischen Region zur Entwicklung von Beuteeigenschaften die Prädation verhindern oder reduzieren? Methoden Um diese Fragen zu behandeln nutzten wir eine Kombination von Feldarbeit, sowie experimenteller und laborbasierter Methodik. 2018 wurden intensive Probenahmen mittels Standard- sowie neuartiger Methoden in zwei Paaren von Seen durchgeführt. Zwei der vier Seen beheimateten Populationen von Bythotrephes. Auf diese Art konnte die Entwicklung der Planktongemeinschaften unter Einfluss beziehungsweise Ausschluss des Prädators verglichen werden. Die Feldstudien wurden begleitet von Laborexperimenten zur Anpassung der Beute auf die Anwesenheit von Bythotrephes. Zusätzlich wurden Beutepreferenz und Nahrungsspektrum von Bythotrephes mittels molekularer Methoden analysiert. Hauptergebnisse Erstens wurde festgestellt, dass die Individuendichte und daher der Einfluss von Bythotrephes auf das Nahrungsnetz des Plankton österreichischer Seen aufgrund suboptimaler Probenahmemethoden früherer Studien unterschätzt wurde. Zweitens dürfte Bythotrephes imstande sein Zooplankton signifikant zu beeinflussen. Dies wurde in Form von 1) direkten lethalen Effekten - Änderungen in Abundanzen und Populationsgrößen der Beute und 2) indirekten, nicht-konsumtiven Effekten - beispielsweise dem Erzwingen vertikaler Migration von Zooplankton in tiefere und kältere Schichten während des Tages (und dadurch der negativen Beeinflussung der Reproduktion), gemeinsam mit Veränderungen im Größenspektrum der Beutepopulationen, beobachtet. Drittens bestätigte die in-situ Studie des Nahrungsspektrums frühere Beobachtungen, dass Bythotrephes ein Generalist ist, der imstande ist ein breites Spektrum an Beute zu greifen. Zusätzlich zeigte sich, dass hauptsächlich Beutespezies konsumiert wurden die bevorzugt im Epilimnion vorkommen und nicht täglich in tiefere Schichten migrieren. Interessanterweise handelt es sich um Spezies die bekannt sind für schnelle Fluchtreaktionen (Eudiaptomus gracilis und Diaphanosoma brachyurum). Im Rahmen des BythoAlps-Projektes wurden Indizien gesammelt um die Hypothese zu untermauern, dass Bythotrephes signifikante Effekte auf Zooplanktongemeinschaften hat, selbst in Seen in denen diese Art heimisch ist.