Die Auswirkungen exotischer Arten auf die Evolution von Stichlingen

Exotische Arten sind Tiere oder Pflanzen, die aus einem anderen Ort stammen und einheimische Wildtiere schädigen können. Sie stellen oft ernsthafte Risiken für lokale Ökosysteme und einheimische Arten dar. Während oft der Fokus auf dem Verschwinden von Arten liegt, können diese eingeführten Arten auch Einfluss darauf haben, wie sich einheimische Arten im Laufe der Zeit entwickeln. Das ist wichtig, weil die Veränderungen es für einheimische Arten schwerer machen können zu überleben. In einigen Fällen sind die Auswirkungen exotischer Arten nicht leicht zu erkennen, insbesondere weil wir nicht genug Langzeitstudien haben, um diese Veränderungen nachzuvollziehen.

Zum Beispiel haben einige einheimische Schlangen in Australien, die einen invasiven und giftigen Kröten fressen, sich über 80 Jahre allmählich verändert, indem sie grösser wurden und kleinere Mäuler bekamen. Diese Veränderung hilft ihnen, die Gifte der Kröten besser zu verarbeiten. Ähnliche Veränderungen wurden in anderen Fällen festgestellt, wo exotische Räuber einheimische Beutetiere bedrohen.

Wenn exotische Arten eindringen, können sie dazu führen, dass die einheimischen Populationen abnehmen. Dieser Rückgang kann zu weniger Fortpflanzungsmöglichkeiten und weniger genetischer Vielfalt unter den verbleibenden Tieren führen. Im Laufe der Zeit kann dies beeinflussen, wie sich einheimische Arten als Reaktion auf den Druck durch exotische Räuber entwickeln, was ihnen möglicherweise langfristig helfen könnte, zu überleben.

#Der Dreistachlige Stichling

Eine Art, die diese Probleme veranschaulicht, ist der dreistachlige Stichling. Dieser kleine Fisch zeigt viele Unterschiede in seiner Körperform, abhängig davon, wo er lebt. Diese Unterschiede resultieren wahrscheinlich aus verschiedenen Umgebungen und den Tieren, mit denen sie zusammenleben. Stichlinge sind in Süss- und Salzwasser auf der Nordhalbkugel verbreitet und haben sich nach dem Abschmelzen der Gletscher aus der letzten Eiszeit an diese Umgebungen angepasst.

In bestimmten Gebieten, wie an der Küste Nordamerikas, zeigen Süsswasser-Stichlinge eine breite Palette von Körperformen zwischen verschiedenen Seen. Diese Variation wird Umweltfaktoren zugeschrieben, wie der Grösse des Sees und den Arten von Räubern, die dort vorkommen. Seen können auch andere Eigenschaften beeinflussen, einschliesslich der Nahrungsaufnahme und der Flucht vor Räubern. Wenn Stichlingspopulationen in verschiedenen Seen isoliert werden, können sie sich bereits nach wenigen Generationen verändern.

Einige Populationen von Stichlingen zeigen auch erhebliche Unterschiede zwischen Männchen und Weibchen. Männchen haben oft grössere Köpfe und Mäuler im Vergleich zu Weibchen. In einigen Seen existieren zwei unterschiedliche Arten von Stichlingen zusammen, anstatt nur einer. Diese Arten sind als benthische und limnetische Stichlinge bekannt.

#Einfluss einheimischer Räuber

Es gibt viele Forschungen darüber, wie einheimische Räuber die Körperform von Stichlingen beeinflussen. Stichlinge können ihre Lebensräume mit verschiedenen einheimischen Räubern teilen, wie Fischen, Vögeln und grösseren Fischen. In bestimmten Gebieten ist eine einheimische Fischart, die Buckelregenbogenforelle, der einzige Räuber vor Ort. Studien haben Beziehungen zwischen der Anzahl der räuberischen Fische in einem See und den Abwehrmerkmalen der dort lebenden Stichlinge aufgezeigt. Zum Beispiel neigen Stichlinge in Seen mit vielen Räubern dazu, grössere Stacheln und mehr Schutzpanzer zu haben.

Ausserdem können Stichlinge, wenn keine Räuber vorhanden sind, weniger Panzerung aufweisen. Diese Veränderung variiert basierend auf anderen Faktoren, wie der Anwesenheit von Kalzium im Wasser.

Die Einführung exotischer Arten kann schwerwiegende Konsequenzen für einheimische Arten haben. In einem See sind zwei Fischarten ausgestorben, nachdem eine neue Art von Wels eingeführt wurde. Ein anderer See erlebte eine Hybridisierung von Stichlingen aufgrund der Einführung einer Art von Flusskrebsen, was das Verhalten und die Fortpflanzung der Stichlinge veränderte. Diese Veränderungen wecken Bedenken darüber, wie neue Arten bestehende Ökosysteme stören können.

In Südwest-Britisch-Kolumbien sind Stichlingspopulationen nun durch zwei grosse exotische Arten gefährdet: Flussbarsch und Signal-Krebs. Flussbarsche wurden in den 1950er-Jahren auf Vancouver Island eingeführt und sind dafür bekannt, die Populationen anderer Fische erheblich zu reduzieren. Es gibt Hinweise aus anderen Regionen, dass Flussbarsche einheimische Fischarten zur Ausrottung treiben können.

Die Signal-Krebse sind zwar einheimisch im Festland von Britisch-Kolumbien, wurden aber zu Beginn des 20. Jahrhunderts auf Vancouver Island eingeführt. Diese Flusskrebse können sich schnell ausbreiten und haben einheimische Fische negativ beeinflusst, indem sie um Nahrung und Lebensraum konkurrieren und kleinere Fische und deren Eier fressen.

#Ziele der Studie

Aktuell wissen wir nicht viel darüber, wie Flussbarsche und Signal-Krebse die Stichlingspopulationen beeinflussen. Eine direkte Untersuchung ihrer kombinierten Auswirkungen hat nicht stattgefunden. Einige Studien zeigen, dass die Anwesenheit von Flussbarschen und rostigen Krebsen das Verhalten anderer Fische ändern kann, indem sie aktiver und anfälliger werden.

In dieser Studie wollen wir den Einfluss von Flussbarschen und Signal-Krebsen auf dreistachlige Stichlinge in Britisch-Kolumbien verstehen. Wir wollen herausfinden:

1. Ob sich Stichlinge aus Seen mit unterschiedlichen Kombinationen dieser beiden exotischen Arten in der Körperform von denen in Seen ohne diese Arten unterscheiden.
2. Ob sich im Laufe der Zeit Veränderungen in der Körperform aufgrund der Anwesenheit dieser exotischen Arten ergeben haben.

Wir sagen voraus, dass Stichlinge in Seen mit Flussbarschen mehr Panzerung zum Schutz gegen Räuber haben und mehr Ähnlichkeit mit offenen Wassertypen aufweisen werden. In Seen mit Signal-Krebsen erwarten wir, dass Stichlinge Merkmale annehmen, die denen in hybridisierten Populationen ähnlich sind. Wenn beide Arten vorhanden sind, denken wir, dass Stichlinge mehr wie die aus Seen ohne exotische Arten aussehen würden, da Flussbarsche möglicherweise die Krebse fressen.

#Studiengebiet

Wir haben zehn Seen auf der südlichen Vancouver-Insel, den Golfinseln und an der Sunshine Coast ausgewählt, um dreistachlige Stichlinge zu untersuchen. Diese Seen wurden ausgewählt, weil sie ähnliche Umweltmerkmale wie Grösse und Anwesenheit einheimischer Räuber aufweisen, aber sich in ihren Kombinationen nicht-einheimischer Arten unterscheiden.

Die Seen sind relativ klein, flach und enthalten grösstenteils nur Buckelregenbogenforellen und Regenbogenforellen als einheimische Räuber. Ein See, der Dougan Lake, hatte viele nicht-einheimische Kürbiskernsonnenfische in den Fallen, und ein anderer See, Beaver Lake, hatte Stachel-Sculpin, die die Eigenschaften von Stichlingen beeinträchtigen können.

2016 bestätigten Forscher die Anwesenheit von Signal-Krebsen in fünf dieser Seen, und wir nutzten Seenberichte, um weitere Informationen über die Fischpopulationen zu sammeln.

#Probenahme

Um Stichlinge zu fangen, wurden Fallen in den flachen Gewässern der Seen aufgestellt. Zwischen Mai und Juni 2016 wurden insgesamt 317 erwachsene Stichlinge gefangen, wobei nur die grösseren als 30 mm für die Analyse behalten wurden. Die gefangenen Fische wurden euthanasiert und für weitere Studien konserviert. Ihre Flossen wurden entfernt und separat aufbewahrt, um Männchen und Weibchen durch genetische Tests zu identifizieren.

Historische Proben von Stichlingen aus denselben Seen wurden aus einem Museum entnommen, was uns ermöglichte, vergangene und gegenwärtige Eigenschaften zu vergleichen. Die Fische wurden gleich behandelt, um mögliche Verzerrungen in den Messungen zu reduzieren.

#Messung der Merkmale

Wir untersuchten eine Vielzahl von Körpermassen und zählten Merkmale wie Stachelänge und die Anzahl der Platten. Die Messungen wurden mit spezieller Software und Werkzeugen durchgeführt. Ausserdem bestimmten wir das Geschlecht jedes Fisches durch genetische Tests, um eine bessere Analyse der Unterschiede zwischen Männchen und Weibchen zu ermöglichen.

#Verständnis der Körperform

Die Körperform ist wichtig, um zu verstehen, wie sich Stichlinge an ihre Umwelt anpassen. Mit geometrischen Techniken beschrieben wir die Körperform von Stichlingen, indem wir spezifische Punkte an ihren Körpern identifizierten. Dies half uns, den Einfluss ihrer Umgebung auf ihre Form zu analysieren und zu quantifizieren.

#Analyse der Merkmale

Um die Körpermerkmale zwischen Populationen zu vergleichen, analysierten wir die Daten mit statistischen Werkzeugen. Wir suchten nach signifikanten Unterschieden basierend auf Seen-Gruppen und den spezifischen Kombinationen nicht-einheimischer Arten, die vorhanden waren. Die Analyse zeigte, dass bestimmte Seen Stichlinge mit einzigartigen Merkmalen produzierten, und wir konnten identifizieren, welche Merkmale die wichtigsten waren, um vorherzusagen, woher die Fische kamen.

Die Studie ergab, dass Stichlinge aus Seen mit Flussbarschen und Signal-Krebsen signifikante Abwehrmerkmale im Vergleich zu solchen aus Seen ohne exotische Arten aufwiesen.

#Veränderungen über die Zeit

Wir untersuchten auch historische und zeitgenössische Proben, um zu sehen, wie sich die Merkmale im Laufe der Jahre verändert hatten. Dies beinhaltete die Betrachtung von sechs Merkmalen aus der Vergangenheit und den Vergleich mit 16 Merkmalen in der Gegenwart. Die Ergebnisse zeigten, dass die Grösse in bestimmten Seen zunahm, während andere unterschiedliche Trends zeigten, wie zum Beispiel abnehmende Panzermerkmale.

Insgesamt unterstrich die Daten die signifikanten Veränderungen in der Morphologie von Stichlingen im Laufe der Zeit und zeigte den Einfluss exotischer Arten auf einheimische Populationen.

#Geometrische Analyse

Die Untersuchung der Körperform mit geometrischen Techniken erlaubte es uns zu sehen, wie sich individuelle Merkmale unter den Seen und im Laufe der Zeit veränderten. Die Analyse bestätigte, dass die Körperform erheblich variierte, basierend auf der Anwesenheit nicht-einheimischer Arten.

Zum Beispiel zeigten Stichlinge in Seen mit sowohl Flussbarschen als auch Signal-Krebsen einzigartige Formen im Vergleich zu denen, die nur eine Art von exotischer Spezies hatten.

Die Vergleiche zwischen zeitgenössischen und historischen Daten zeigten bestimmte Trends. Seen mit Flussbarschen produzierten tendenziell Stichlinge mit einer anderen Struktur im Vergleich zu denen ohne sie. Diese Struktur hatte Auswirkungen auf ihr Überleben und ihre Interaktion mit Räubern.

#Fazit

Die Studie hebt die komplexen Wechselwirkungen zwischen einheimischen Arten und invasiven Arten hervor. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass nicht-einheimische Arten die Morphologie und das Verhalten einheimischer Fischpopulationen erheblich beeinflussen können. Angesichts der wachsenden Bedenken zum Verlust der Biodiversität ist es entscheidend, diese Beziehungen und ihre Auswirkungen auf den Naturschutz zu verstehen.

Eine kontinuierliche Überwachung und Forschung sind notwendig, um die langfristigen Auswirkungen dieser Interaktionen zu bewerten und die einheimischen Stichlingspopulationen in Britisch-Kolumbien und darüber hinaus zu schützen. Es ist wichtig, dass wir auf diese Veränderungen achten, um die Biodiversität und die Gesundheit aquatischer Ökosysteme zu erhalten.