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Entwicklung von neuen, genetischen Methoden für das Monitoring von Fischbeständen am Beispiel des Europäischen Stint (Osmerus eperlanus) (GenMeMo)
Projekt
Förderkennzeichen: 2819102X20
Laufzeit: 01.07.2021
- 31.12.2024
Fördersumme: 530.137 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Stichworte: animal health, fishery, fish, Prevention, animal welfare, marine organisms, indicators
Regelmäßiges Monitoring von Fischbeständen ist die Basis für die alljährlichen Bewertungen des Zustands der europäischen Fischbestände und die Empfehlung von Fangquoten durch den Internationalen Rat für Meeresforschung in Kopenhagen (ICES). Im vorgeschlagenen Projekt soll am Beispiel des Europäischen Stint (Osmerus eperlanus), einer wirtschaftlich interessanten Wanderfischart, eine neuartige genetische Methode für das Monitoring angewendet werden. Über NGS-Verfahren (engl. für Next-Generation-Sequencing) können genomweit SNPs (engl. für Single Nucleotide Polymorphisms) als genetische Marker identifiziert werden, mittels derer Unterschiede zwischen Populationen charakterisiert und sogar Verwandtschaftsverhältnisse zwischen einzelnen Individuen aufgelöst werden können. Im vorgeschlagenen Projekt sollen diese Verfahren in der sogenannten CKMR-Methode (engl. für Close-Kin Mark-Recapture) zum Einsatz kommen, einem völlig neuen, von Fischereidaten unabhängigen Ansatz zur Abschätzung von Populationsgrößen. Hierbei werden die genauen Verwandtschaftsverhältnisse zwischen Individuen ermittelt. Die Verteilung und die Häufigkeit von Eltern-Kind- oder Halbgeschwister-Paaren in einer Population erlauben dann Rückschlüsse auf die absolute Populationsgröße. Zusätzlich liefert CKMR weitere für eine Einschätzung der Populationsdynamik wichtige Parameter wie Fruchtbarkeit und Sterblichkeit. Dieser neuartige genetische Ansatz soll beispielhaft für den Europäischen Stint angepasst und mithilfe klassischer populationsbiologischer Ansätze validiert werden. Die Aufzucht von Stintlarven unter kontrollierten Bedingungen in experimenteller Aquakultur soll zusätzliche Informationen zu Umweltfaktoren liefern, die das Überleben und die Entwicklung von Eiern und Larven beeinflussen.
Aktuelle Verfahren zur Bestandsgrößenerhebung im Fischereimonitoring sind invasiv und tragen zur Umweltbelastung bei. Ein genetischer Ansatz basierend auf Verwandtschaftsmustern innerhalb von Beständen soll Entlastung bringen. Für eine schonende und nachhaltige Bewirtschaftung ist es erforderlich, Fischbestände regelmäßig zu beobachten, um deren aktuelle Größe und weitere Entwicklung abschätzen zu können. Für die vorausschauende Berechnung von Fangquotenempfehlungen werden dabei komplexe, demographische Modelle erstellt und zu Prognosen zukünftiger Bestandsentwicklungen unter verschiedenen Nutzungsszenarien weiterverarbeitet. Grundlage für diese Arbeiten sind neben der Auswertung von Informationen aus Logbuchaufzeichnungen der kommerziellen Fischerei auch regelmäßige Forschungsfänge. Die Methoden zur Gewinnung dieser Fischereiforschungsdaten sind nicht nur arbeitsaufwendig, sondern darüber hinaus invasiv, zumal bei Erhebung mit den klassischen Fischereifanggeräten neben den Zielarten auch unnötiger Beifang in den Netzen landet. Zudem sind die darauf basierenden Berechnungen trotz sorgfältigstem Arbeiten oft mit großen Unsicherheiten behaftet; ökologisch und ökonomisch relevante Fehleinschätzungen können die Folge sein. Neuere Ansätze versuchen daher, molekulargenetische Techniken zu nutzen, um über die Analyse von genetischen Verwandtschaftsverhältnissen in einer Stichprobe Rückschlüsse auf die Größe einer Population zu ziehen. Mittels Next-Generation-Sequencing (NGS) - Verfahren können genomweit sogenannte SNPs (engl. Single Nucleotide Polymorphisms = Einzel-Nukleotid-Polymorphismen) als genetische Marker identifiziert werden, über die Unterschiede zwischen Populationen charakterisiert sowie Verwandtschaftsverhältnisse zwischen einzelnen Individuen aufgelöst werden können. Im GenMeMo Projekt sollen diese Verfahren in der sogenannten CKMR – Methode (engl. Close-Kin Mark-Recapture) zum Einsatz kommen, einem völlig neuen, von Fischereidaten weitestgehend unabhängigen, Ansatz zur Abschätzung von Populationsgrößen. Zusätzlich liefert CKMR einige weitere, für eine Einschätzung der Populationsdynamik wichtige, Parameter, wie Fruchtbarkeit und Mortalität. CKMR konnte in der Vergangenheit bereits erfolgreich an einigen marinen Arten angewendet werden. Als Methode bietet CKMR das Potential, traditionelle Verfahren zur Erfassung der Struktur und Dynamik einer Population zu ergänzen, zu erweitern und zumindest viele der sehr arbeitsaufwendig zu erfassenden biologischen Eingangsdaten zu ersetzen. Im GenMeMo Projekt soll die genetische Methode erstmalig auf ihre Anwendbarkeit auf eine anadrome und in Elbe und Weser auch wirtschaftlich relevante Wanderfischart, den Europäischen Stint (Osmerus eperlanus), getestet werden. Dabei soll die Methode entsprechend angepasst und zu seiner Validierung mit verschiedenen, klassisch erhobenen, populationsbiologischen Parametern verglichen werden.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Seefischerei
- Ressourcenmanagement
