Historisch gesehen gab es in den Seen in den Wind River Mountains in Wyoming keine Fische, aber der Forellenbesatz, der Anfang des 20. Jahrhunderts begann, hat eine Umgebung geschaffen, in der Hunderte dieser Seen heute starke Fischpopulationen aufweisen – einige werden seit Jahrzehnten durch natürliche Fortpflanzung aufrechterhalten.
Diese Umgebung diente Forschern auch als Labor zur Untersuchung der Ökosystemveränderungen in den einst fischlosen Alpenseen, zu denen Angler heute lange Wanderungen unternehmen, um Halsabschneiderforellen und relativ seltene Goldforellen zu jagen.
Frühere Untersuchungen ergaben, dass die Einführung von Fischen in den Seen der Wind Rivers zu einer Verringerung der Größe des Zooplanktons geführt hat, der kleinen Wasserorganismen, von denen sich die Forellen ernähren. Jetzt haben Forscher der University of Wyoming herausgefunden, dass sich die Fische selbst an ihre Umgebung angepasst haben – eine „schnelle Evolution“, die weiteres Licht auf die Einführung invasiver Arten wirft.
„Diese Ergebnisse haben wichtige Auswirkungen auf das Verständnis der Fähigkeit selbst kleiner Gründungspopulationen, angesichts rascher Umweltveränderungen auf neuartige ökologische und evolutionäre Belastungen zu reagieren“, schrieben die UW-Forscher in einem in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel Evolution.
In den Sommern 2018–2021 sammelten die Forscher Fische aus 18 Seen in den Wind Rivers, die zuvor mit Yellowstone-Cutthroat-Forellen aus dem Nordwesten Wyomings und Goldforellen bestückt waren, die ursprünglich aus dem Einzugsgebiet des Kern River in Kalifornien stammen, aber zuerst besatzt wurden in den Wind Rivers im frühen 20. Jahrhundert. In den Seen befanden sich sowohl Fischbestände, die vor Jahrzehnten entstanden waren, als auch Bestände aus jüngerer Zeit. Anschließend verglichen die Forscher die Fische der Wind Rivers mit Gold- und Halsabschneiderforellen, die in Brutstätten des Wyoming Game and Fish Department gezüchtet wurden.
Die Forscher fanden heraus, dass die Forellen aus Seen, die vor Jahrzehnten in den Wind Rivers befischt wurden, eine größere Anzahl von Kiemenharken aufweisen. Dabei handelt es sich um knöcherne oder knorpelige Strukturen in den Speiseröhren der Fische, die als Siebe dienen, um Zooplankton zurückzuhalten und die Forellen zu ernähren. Die Wissenschaftler sagen, dass der Unterschied wahrscheinlich darauf zurückzuführen ist, dass sich die Forellen an die Nahrungsquellen der Hochgebirgsseen angepasst haben – eine Veränderung, die in relativ kurzer Zeit und mit einer Geschwindigkeit stattgefunden hat, die im Allgemeinen mit dem historischen Zeitpunkt von übereinstimmt Besatz für jeden der Seen.
Die Ergebnisse seien „ein Beweis dafür, dass ökoevolutionäre Interaktionen eine entscheidende Rolle in der Ökosystemökologie spielen“, schrieben die Forscher.
„Unsere Beobachtungen liefern Einblicke in das Muster und den Zeitpunkt adaptiver Veränderungen, die sich aus (menschlichen) Eingriffen ergeben, und … informieren unser Verständnis über die Rolle, die die Evolution bei der Erleichterung der Anpassung an dynamische, ressourcenarme Umgebungen spielen kann“, schlussfolgerten sie.
Die Arbeit des UW-Teams in den Alpenseen der Wind River Range geht weiter. In dieser ersten Arbeit werden einige Fragen zur Ökologie und Entwicklung von Organismen in diesen Umgebungen beantwortet, aber noch viel mehr aufgeworfen. Die laufenden Arbeiten konzentrieren sich auf die Untersuchung von Einzelheiten der Veränderungen in Zooplanktongemeinschaften durch die Einführung von Fischen sowie auf die Verwendung genetischer Daten zur Identifizierung der Quellpopulationen, aus denen Halsabschneiderforellen in den Winden gehalten wurden.
Mit Verbindungen zum UW-Projekt WyACT: Wyoming Anticipating Climate Transitions untersucht die Arbeit der Wissenschaftler auch die Art und Weise, wie klimabedingte Veränderungen die Ökologie und Entwicklung alpiner Seeökosysteme beeinflussen können.
„Die Alpenseen der Winds sind ein wahrer Schatz von Wyoming“, sagt Wagner. „Es ist ein Privileg und ein Nervenkitzel, an diesen wunderschönen Orten arbeiten zu dürfen – und ein besseres Verständnis der ökologischen und evolutionären Prozesse zu erlangen, die sie zu dem machen, was sie heute sind.“
Mehr Informationen:
Lucia L. Combrink et al., Parallele Verschiebungen in der Forellenfütterungsmorphologie deuten auf eine schnelle Anpassung an alpine Seeumgebungen hin, Evolution (2023). DOI: 10.1093/evolut/qpad059