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Die Kälte entdecken – Sind antarktische Fische fähig, die Belastung durch Umweltchemikalien zu bewältigen?
Über Jahrmillionen hinweg galt der antarktische Ozean als ein von den anderen Weltmeeren durch die Polarfront isoliertes und daher sehr stabiles und unberührtes Ökosystem. Die dort heimischen Fischarten konnten sich somit über lange Zeit optimal an die dortigen, extrem kalten Umweltbedingungen anpassen. Es ist mittlerweile bekannt, dass anthropogene persistente organische Schadstoffe (POPs) antarktische Gewässer erreichen und sich in den Geweben der dort lebenden Tiere anreichern. Bisher wissen wir jedoch nicht, ob antarktische Fische solche organische Schadstoffe verstoffwechseln und abbauen können, und ob die Anreicherung dieser Stoffe toxische Prozesse auslöst. Dies ist besonders unter den Bedingungen der zunehmenden Globalisierung und des Klimawandels von hoher wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Relevanz.
In diesem Projekt interessieren wir uns insbesondere dafür, inwiefern antarktische Eisfische durch Umweltchemikalien beeinträchtigt werden. Besonders interessant sind dafür die sogenannten Eisfische oder Weissblutfische. Diese haben kein Hämoglobin und zeigen weitere Anpassungen an die besondere Umgebung der Antarktis. Dabei verfolgen wir folgende zentrale Fragen:
- Welche Schadstoffe akkumulieren in den Geweben antarktischer Fische? Hier nutzen wir neueste chemisch-analytische Methoden, um die Konzentrationen verschiedener Schadstoffklassen in den Geweben zu messen.
- Wie hoch sind die Umsatzraten der schadstoffabbauenden Enzyme in antarktischen Fischen, und wie unterscheiden sie sich zwischen Arten mit unterschiedlichen Ernährungs- und Lebensweisen? In diesem Teil unserer Studie messen wir die Aktivitäten und Umsatzraten verschiedenster schadstoffabbauender Enzyme.
- Wie biologisch aktiv ein organischer Schadstoff im Tier werden kann, wird durch die Aktivierung des Arylhydrocarbon-Rezeptors bestimmt. Daher interessieren wir uns besonders dafür, ob und ich welchen Formen dieser Rezeptor in antarktischen Fischen vorkommt, und welche funktionellen Eigenschaften er besitzt.
- Weiterhin stellen wir uns die Frage, ob es durch organische Schadstoffe zu gewebespezifischen Veränderungen kommt, und ob dadurch die Fortpflanzungsfähigkeit der Fische beeinträchtigt werden kann. Hierfür werden Gonaden und Leber der Eisfische histologisch untersucht.
Anhand dieser Analysen soll unsere Studie Aufschluss darüber geben, wie sich der Eintrag von persistenten organischen Schadstoffen auf verschiedene Fischarten des empfindlichen antarktischen Ökosystems auswirkt. Solche Kenntnisse bilden eine wichtige Basis im Hinblick auf zukünftige Bemühungen und Maßnahmen zum Schutz der Antarktis vor steigender Belastung durch Umweltchemikalien.
Diese Studie ist ein Kooperationsprojekt mehrerer Forschungsinstitutionen, der Universität Basel, der Universität Bern und der EMPA.
Projektteam: Prof. Dr. Patricia Holm, Dr. Anneli Strobel
Wissenschaftliche Publikationen
2015
Benzo(a)pyrene Metabolism and EROD and GST Biotransformation Activity in the Liver of Red- and White-Blooded Antarctic Fish
Strobel A., Burkhardt-Holm P., Schmid P., Segner H. - Environmental Science & Technology
doi: 10.1021/acs.est.5b00176
2012
The expedition of the research vessel "Polarstern" to the Antarctic in 2012 (ANT-XXVIII/4), Berichte zur Polar- und Meeresforschung = Reports on polar and marine research
Lucassen M. et al. - Bremerhaven, Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research
hdl: 10013/epic.40372