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Algen: Chemische Keule gegen Freßfeinde

Abwehrsubstanz stört Fortpflanzung von Krebsen

Kieselalgen © MPG

Die üppige Planktonblüte, Kennzeichen nährstoffreicher Regionen und Jahreszeiten im Meer, wird weltweit von einigen wenigen Kieselalgen-Arten dominiert. Nach der Blüte sinkt ein bedeutender Teil ihrer Biomasse ungefressen zum Meeresgrund, weil sich ihre Fressfeinde – Ruderfußkrebse oder Copepoden – erst nach der Blüte, also unter wesentlich schlechteren Nahrungsbedingungen, besser entwickeln als während der Planktonblüte selbst. Ein internationales Team, darunter Forscher vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena, hat jetzt dieses Paradox aufgeklärt.

Die winzigen Kieselalgen sind in der Lage, durch chemische Abwehrstoffe die Vermehrung ihrer Fraßfeinde wesentlich zu beinträchtigen. Indem einige der Algen sich „opfern“ und die sie fressenden Krebse vergiften, wird der Rest der Population nachhaltig geschützt. Dieser raffinierte Mechanismus hindert also die Feinde nicht direkt am Fressen, sondern behindert ihre Vermehrung in der nächsten Generation.

Nachwuchs leidet

Diatomeen werden in der Regel von Ruderfußkrebsen oder Copepoden gefressen, die wiederum die Futterbasis für höhere Stufen der Nahrungskette, wie Fische, bilden. Doch oft fällt auf, dass nicht alle Massenvorkommen von Kieselalgen von den herbivoren Ruderfußkrebsen konsumiert werden. Gerade im Frühjahr kann man in bestimmten Regionen der Meere beobachten, dass diese Algen wenig gefressen werden, sondern vielmehr am Ende Ihres Lebens zum Meeresgrund sinken. Der marinen Nahrungskette geht auf diese Weise ein Teil ihrer potenziellen Ressourcen abhanden.

Ein internationales Forscherteam um Adrianna Ianora von der Zoologischen Station „Anton Dohrn“ in Neapel hat sich zum Ziel gesetzt, dieser überraschenden Resistenz der Algen gegen Fraßfeinde auf den Grund zu gehen. In Laborversuchen fütterten sie die Krebse mit Kieselalgen und verfolgten dann ihre weitere Entwicklung und ihren Erfolg in der Fortpflanzung. Zu ihrer Überraschung stellte sich heraus, dass sich Ruderfußkrebse dank der Kieselalgen-haltigen Nahrung zwar gut entwickeln, dass aber die Fitness ihres Nachwuchses offenbar stark von der Nahrung der Mutter abhängig ist. Frisst die Krebsmutter vor der Eiablage Kieselalgen-reiche Nahrung, so zeigt der heranreifende Nachwuchs starke Deformationen und kann sich oft nicht einmal bis zur vollen Geschlechtsreife entwickeln.

Chemische Abwehr bei Verletzungen

Einzellige Algen sind in der Lage, im offenen Ozean chemische Substanzen zu produzieren, die keimschädigend auf ihre Fraßfeinde, die Ruderfußkrebse, wirken. Die deutsche Wissenschaftlergruppe um Georg Pohnert vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie fand jetzt heraus, dass die Algen diese schädlichen oder sogar giftigen Stoffe keineswegs permanent produzieren. Vielmehr wird diese Abwehr erst während des Fraßvorgangs durch Verletzungen angekurbelt.

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Allein von 1900 bis 2000 sind die globalen Pegel der Meere durch den Klimawandel um 14 Zentimeter gestiegen. © H Lehnerer/ thinkstock

Dass die dabei freigesetzten Stoffe tatsächlich zu einer Keimschädigung führen, haben wiederum Versuche gezeigt, die von den italienischen und französischen Wissenschaftlergruppen durchgeführt wurden: Diese hatten eine gut als Futter geeignete Alge vor der Verfütterung an die Krebse mit den chemischen Verbindungen, ungesättigten Aldehyden, aus Diatomeen imprägniert. Während der Nachwuchs der Ruderfußkrebse mit unbehandelter Algennahrung gut heranwuchs und auch die volle Reife erlangte, führte der Verzehr der selben Algen, allerdings imprägniert mit einer Substanz aus den Diatomeen, zu den gleichen keimschädigenden Effekten wie bei den Kieselalgen selbst.

Den Forschern ist es somit gelungen, die seit Jahrzehnten offene Frage, warum im Frühjahr einige Arten von Kieselalgen massenhaft vorkommen und nicht von ihren Fraßfeinden „kontrolliert“ werden, beantworten: Diese Algen sind einfach in der Lage, bei Verletzungen chemische Cocktails zu produzieren, die bei ihren Fraßfeinden zu einer Geburtenreduktion bzw. einer starken Beeinträchtigung der Nachkommen führen. „Indem sich einige der Einzeller opfern, gelingt es ihnen den Rest ihrer Population zu erhalten. Denn die Ruderfußkrebse können den vermeintlichen Nahrungsüberfluss nicht nutzen, ohne ihre Nachkommenschaft zu schädigen“, sagt Georg Pohnert, Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena.

(MPG, 28.05.2004 – NPO)

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