Die Miesmuschel Mytilus edulis, eine häufige Art der Familie Mytilidae, ist in Küstengewässern weit verbreitet und wird dort kultiviert. Es spielt eine wichtige Rolle im Nahrungsnetz und im Kohlenstoffkreislauf.
Da sich jedoch die Küsteneutrophierung in vielen Regionen rapide verschlimmert, nehmen sowohl die Intensität als auch die Dauer von hypoxischen Ereignissen enorm zu und stellen eine große Bedrohung für Miesmuscheln dar. Aber wie hypoxischer Stress das Überleben der Muscheln sowie ihre Populationsdichte beeinflusst, bleibt unbekannt.
Kürzlich hat ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Sun Song vom Institut für Ozeanologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (IOCAS) die kritische Schwelle der Konzentration von gelöstem Sauerstoff (DO) für das Überleben von Miesmuscheln durch ein Experiment bestimmt, das den DO-Bereich abdeckt von 0,5–2,0 mg L-1 während einer 16-tägigen Exposition.
Sie bewerteten ferner die Auswirkungen von DO-Schwankungen und schlechter Wasserqualität und analysierten die Reaktionen der Stoffwechselrate und mehrerer Schlüsselenzyme, um mögliche physiologische Belastungen zu identifizieren.
Die Studie wurde veröffentlicht in Meeresumweltforschung am 15. März.
Den Ergebnissen zufolge lag der kritische DO-Schwellenwert für Versuchsmuscheln, die 16 Tage Hypoxie ausgesetzt waren, bei 0,7–0,8 mg L-1, unterhalb dessen die Überlebensrate drastisch von fast 80 % auf weniger als 38 % sank. Wenn Hypoxie mit DO-Schwankungen oder mit schlechter Wasserqualität kombiniert wurde, könnte der Schwellenwert weiter steigen, da die Muscheln unter kombinierten Bedrohungen eine höhere Sterblichkeit erlitten als diejenigen unter dem einzelnen Stress durch Hypoxie.
In der folgenden physiologischen und biochemischen Analyse fanden die Forscher heraus, dass die Miesmuschel ein Sauerstoffkonformer war, der ihre Atemfrequenz sowie den Gesamtenergiebedarf des Individuums senkte, wenn die DO-Konzentration unter 5–6 mg L-1 fiel.
Unter allen analysierten Enzymen waren die saure Phosphatase und die alkalische Phosphatase die empfindlichsten, was darauf hindeutet, dass eine beeinträchtigte Immunantwort neben einem Energiemangel ein weiterer wichtiger Faktor ist, der das Überleben der Miesmuschel in Frage stellt.
Im Allgemeinen hat die Miesmuschel eine starke Toleranz gegenüber Hypoxie, und ein moderates Hypoxieereignis verursacht weniger wahrscheinlich Massensterben. „Es ist jedoch erwähnenswert, dass die Überlebensrate signifikant niedriger war, wenn der DO auf einem moderaten Niveau von 1,0 mg L-1 lag, aber die experimentellen Bedingungen beinhalteten eine doppelte Populationsdichte, keinen Wasserwechsel, keinen Wasserreiniger und kein Ultraviolett Lampenbeleuchtung“, sagte Li Qiao, Erstautor der Studie. „Daher empfehlen wir dringend, sowohl die DO-Konzentration als auch die Ausbreitung von Krankheitserregern in der Miesmuschelzucht genau zu überwachen und die Besatzdichte bei einem Risiko hypoxischer Bedingungen relativ gering zu halten.“
„Die Ergebnisse werden dazu beitragen, das Schicksal von Miesmuscheln unter vermehrten hypoxischen Ereignissen vorherzusagen und wissenschaftliche Ratschläge für das Marikulturmanagement zu geben“, sagte Prof. Sun.
Qiao Li et al, Das Überleben und die Reaktionen der Miesmuschel Mytilus edulis auf 16 Tage andauernden Hypoxie-Stress, Meeresumweltforschung (2022). DOI: 10.1016/j.marenvres.2022.105601