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Montag, 26.09.2016
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Klimawandel: Muscheln verlieren den Halt

Versauerung des Meeres schwächt die Haltefäden der Miesmuscheln

Haltlos im Ozean: Wird das Wasser der Meere nur ein wenig saurer, bekommen Miesmuscheln ernste Probleme. Denn ihre stabilen Haltefäden härten dann nicht mehr richtig aus, wie ein Experiment belegt. Als Folge reißen die Fäden und die Muscheln verlieren in der turbulenten Gezeitenzone den Halt. Den bisher als eher robust und unempfindlich geltenden Miesmuscheln könnten demnach schwere Zeiten bevorstehen.
Miesmuscheln halten sich mit ihren stabilen Byssusfäden am Untergrund fest. Doch diese Anker drohen künftig zu schwächeln.

Miesmuscheln halten sich mit ihren stabilen Byssusfäden am Untergrund fest. Doch diese Anker drohen künftig zu schwächeln.

Meeresmuscheln wachsen mit Vorliebe in der turbulenten Gezeitenzone des Meeres – denn so entgehen sie am ehesten ihren Fressfeinden. Allerdings hat das einen Haken: Überleben können die Muscheln nur, wenn sie fest genug am Untergrund haften und sich nicht durch Strömung und Wellen wegreißen lassen. "Eine feste Bindung ist buchstäblich der Lebensanker der Muscheln", erklärt Emily Carrington von der University of Washington.

Geniale Haftkraft


Dank eines genialen Patents der Natur ist dies für die Muschel normalerweise kein Problem: Sie verklebt sich ihren langen, stabilen Byssusfäden mit dem Untergrund. Diese bestehen aus Proteinfasern, die von einer sehr dehnbaren und strapazierfähigen Schutzhülle aus Biopolymer mit eingebetteten Eisenionen umgeben sind.

Die Muscheln erzeugen diese Fäden in einer Grube an ihrem Fuß. Drüsen setzen dort verschiedene Proteine frei, die sich unter den in dieser Grube künstlich sauer gehaltenen Bedingungen vermischen. Kommt diese Mischung dann mit dem neutralen oder leicht alkalischen Meerwasser in Kontakt, bilden sich feste Bindungen zwischen den Proteinen und der Faden härtet erst dadurch aus.


Lebten die Muscheln in Wasser mit einem pH-Wert von weniger als 7,6, waren ihre Haltefäden messbar schwächer.

Lebten die Muscheln in Wasser mit einem pH-Wert von weniger als 7,6, waren ihre Haltefäden messbar schwächer.

Muscheln im Härtetest


Genau an diesem Punkt setzt das Experiment von Carrington und ihren Kollegen ein. Sie wollten wissen, ob die Stabilität der Byssusfäden durch die zunehmende Versauerung der Meere beeinträchtigt wird. Dafür hielten sie verschiedene Miesmuschelarten (Mytilus) zwölf Tage lang in Meerwasser, dessen Säuregrad je nach Ansatz von pH 8 – normal – bis zu pH-Werten von nur noch 5 variierte.

Anschließend ermittelten die Forscher die Reißfestigkeit der Byssusfäden: Sie schnitten sie vorsichtig ab und spannten sie in eine eigens dafür angepasstes Gerät ein. Dieses dehnte die Fäden und maß dabei die Kraft, die sie aushielten, bevor sie rissen.

25 Prozent schwächere Haltefäden


Das Ergebnis: "Schon wenn das Meerwasser unter pH 7,6 sank, produzierten die Muscheln schwächere Byssusfänden", berichtet Carrington. Die Reißtests ergaben, dass die unter diesen Bedingungen erzeugten Fäden 25 Prozent weniger haltbar waren als normal. "Wir schließen daraus, dass die Muscheln den höheren pH-Wert des Meerwassers benötigen, um ihre Haltefäden genügend auszuhärten und so starke Verbindungen mit dem Untergrund zu schaffen", erklärt die Forscherin.

Eine der untersuchten Muschelarten, die im Nordpazifik verbreitete Miesmuschel Mytilus trossulus, reagierte auch auf die Erwärmung des Meerwassers empfindlich: Ihre Fäden wurden bereits dann schwächer, wenn das Wasser bei gleichbleibenden pH-Wert wärmer wurde als 18 Grad Celsius, wie die Wissenschaftler berichten.

Keine guten Aussichten


Was aber bedeutet dies für die Zukunft der Miesmuscheln? Den Prognosen der Klimaforscher nach wird sich der pH-Wert in den meisten Meeresgebieten bis zum Ende des Jahrhunderts von pH 8 auf 7,8 verringern – also knapp oberhalb der Schwelle, ab der die Muscheln Probleme bekommen.

Doch ein Grund zur Entwarnung ist dies nicht, wie Carrington betont: "Die Muscheln leben in hochdynamischen Küstengewässern, in denen die pH-Werte ohnehin um bis zu 0,5 pH-Einheiten nach oben oder unten fluktuieren", so die Forscherin. "Das bedeutet, dass die Muscheln schon jetzt zeitweise Bedingungen ausgesetzt sind, die ihre Haltefäden schwächen – und diese Phasen könnten in Zukunft länger und schwerwiegender werden."

Tatsächlich verlieren bereits jetzt bis zu 20 Prozent der Miesmuscheln in kommerziellen Muschelbänken während ihrer sechs bis zwölfmonatigen Reifezeit ihren Halt und gehen so verloren. Selbst wenn die Ozeanversauerung die Schalenproduktion der Miesmuscheln wenig tangiert, könnte sie die Schwächung ihrer Fäden künftig ernsthaft in Schwierigkeiten bringen. (Annual Meeting for the Society for Experimental Biology)
(Society for Experimental Biology, 06.07.2016 - NPO)
 
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