Neue Genomsequenzierung zeigt, dass Inzucht zum Rückgang gefährdeter Killerwale beiträgt

Die geringe Größe und Isolation der gefährdeten Population der Killerwale aus dem Süden im pazifischen Nordwesten hat zu einem hohen Maß an Inzucht geführt. Diese Inzucht hat zu ihrem Rückgang beigetragen, der sich fortgesetzt hat, als die Killerwalpopulationen in der Umgebung expandierten, laut einer in veröffentlichten Studie Naturökologie und Evolution.

Die bahnbrechende neue Studie kombinierte moderne Genomik mit jahrzehntelangen sorgfältigen Feldbeobachtungen. Ein internationales Forscherteam hat eine große Lücke in unserem Verständnis darüber geschlossen, warum die im Süden ansässige Killerwalpopulation nicht gedeiht.

Neu sequenzierte Genome der 73-Wal-Population weisen darauf hin, dass Inzucht ein wichtiges Problem ist, zusätzlich zu menschlichen Auswirkungen wie dem Fang von Meeresparks vor Jahrzehnten. Andere bekannte Faktoren, die zu ihrem Niedergang beitragen, sind Störungen, Verunreinigungen und mögliche Beutebeschränkungen.

Durch die Reduzierung ihres Überlebens kann Inzucht die Lebensdauer von Walen fast halbieren. Ohne einen genetischen Zustrom aus anderen Populationen oder eine andere wesentliche Verbesserung der Umweltbedingungen wird die Inzucht wahrscheinlich den Rückgang fortsetzen.

„Diese Ergebnisse zeigen, dass Inzuchtdepression die Erholung gefährdeter Populationen erheblich einschränken kann“, schlussfolgerten die Forscher.

„Das sind harte Neuigkeiten für alle, denen diese einzigartige Killerwalpopulation am Herzen liegt, die so eng mit dem Nordwesten verbunden ist“, sagte Marty Kardos, Forschungsgenetiker am Northwest Fisheries Science Center der NOAA Fisheries und Hauptautor der neuen Studie. „Gleichzeitig beantwortet dies seit langem bestehende Fragen darüber, warum erhebliche Wiederherstellungsbemühungen nicht zu den erhofften Ergebnissen geführt haben und was die zukünftigen Optionen sein könnten.“

Südlich ansässiges Genom sequenziert

Die Forschung umfasst die ersten wichtigen Erkenntnisse aus der Sequenzierung des Southern-Resident-Genoms das im Jahr 2018 begann. Es wurde durchgeführt in Zusammenarbeit mit dem Genomikunternehmen BGI und The Nature Conservancy.

Das Projekt hat die DNA von etwa 100 Killerwalen aus dem Süden entschlüsselt, darunter einige, die in den letzten Jahren gestorben sind. Es untersuchte auch Wale anderer Populationen im Nordostpazifik.

„Lange Zeit haben wir darum gekämpft zu verstehen, warum diese Population durchweg niedrigere Überlebens- und Geburtenraten aufweist als andere Killerwale in der Region, und diese Forschung zeigt einen starken Zusammenhang zwischen Inzucht-Individuen und einem erhöhten Todesrisiko“, sagte Eric Ward , Statistiker am Wissenschaftszentrum und Mitautor der Studie. „Es ist eine Ansicht, die wir noch nie zuvor hatten, und sie beginnt, eine Lücke in unserem Verständnis zu schließen.“

Abwehr bekannter Bedrohungen

In der Vergangenheit haben sich Forscher auf drei Hauptbedrohungen für die im Süden ansässige Bevölkerung konzentriert:

NOAA-Fischerei Wiederherstellungsplan 2008 nannte Inzucht als ein Problem, aber erst seit kurzem verfügen Wissenschaftler über die Technologie, um ihre Auswirkungen auf die Bevölkerung zu messen.

Die neue Forschung zeigt, dass Inzucht das Wachstum und die Erholung der Population stark einschränkt, wodurch die Wale anfälliger für andere Bedrohungen werden. Das unterstreicht die Dringlichkeit, die anderen Bedrohungen für die Wale durch die Wiederherstellung des Lebensraums der Lachse und andere Mittel anzugehen, sagte Brad Hanson, ein Forschungswissenschaftler am Northwest Fisheries Science Center in Seattle, der die Feldforschung zu den Walen leitet.

„Die Wale sterben nicht unbedingt an Inzucht selbst, sie sterben vorzeitig, weil die Inzucht sie anfälliger für Krankheiten oder andere Probleme gemacht hat“, sagte er. „Wir müssen das Potenzial minimieren, dass sich diese Faktoren auswirken.“

Inzucht verkürzt die Lebensdauer

Killerwale pflanzen sich zum ersten Mal im Alter von etwa 10 Jahren fort und erreichen ihre reproduktive Blütezeit in ihren frühen Zwanzigern. Südliche Bewohner mit hoher Inzucht hatten weniger als die Hälfte der Chance, diese besten Jahre zu überleben, um 40 zu erreichen, verglichen mit den Individuen mit der geringsten Inzucht, wie die neue Analyse zeigte. Weibliche Wale mit geringer Inzucht leben lange genug, um im Laufe ihres Lebens durchschnittlich 2,6 Nachkommen zu zeugen. Diejenigen mit einem hohen Maß an Inzucht bringen in ihrem kürzeren Leben durchschnittlich 1,6 Nachkommen hervor.

Tierpopulationen müssen mindestens zwei überlebende Nachkommen pro Weibchen hervorbringen, um stabil zu bleiben oder an Zahl zuzunehmen.

Wildtiermanager gehen oft gegen Inzucht in kleinen Populationen vor, indem sie in Gefangenschaft in Zoos oder Aquarien züchten oder indem sie genetische Vielfalt hinzufügen, indem sie Tiere aus anderen Gebieten einführen. Allerdings ist es unwahrscheinlich, dass dies den Bewohnern des Südens hilft, die sich dafür entscheiden, sich nicht mit anderen Killerwalen zu paaren. Es ist bekannt, dass sie in ihren Heimatgewässern anderen Killerwalen begegnen, sich aber nur innerhalb ihrer eigenen Population vermehren.

In den 1960er und 1970er Jahren entfernten Meeresparks etwa 50 ansässige Killerwale aus der Salish Sea. Andere starben bei den Gefangennahmen. Die meisten waren Killerwale aus dem Süden. Das verringerte die genetische Vielfalt einer ohnehin isolierten Population. Es hätte auch einen Wettbewerbsnachteil für die Population bedeuten können, da sich die Zahl anderer fischfressender Killerwalpopulationen im Nordostpazifik verdreifacht und mehr Konkurrenz um die Lachsbeute geschaffen hat.

Wenige Wale dominieren

Frühere Genforschung wurde von dem leitenden Wissenschaftler Michael Ford vom Northwest Fisheries Science Center geleitet, einem Mitautor der aktuellen Studie. Es zeigte sich, dass sich die Bewohner des Südens oft innerhalb ihrer Familiengruppen paaren. Die Analyse von 2018 ergab, dass zwei männliche Wale mehr als die Hälfte der seit 1990 geborenen Kälber gezeugt hatten, von denen Wissenschaftler Proben haben. Diese dominierende Rolle einiger weniger Wale verhindert eine genetische Vermischung, die ansonsten dazu beitragen könnte, Inzucht zu vermeiden und sich an Umweltveränderungen anzupassen.

Zu dieser Zeit brüteten nur etwa 26 der 76 gefährdeten Wale in der Population der südlichen Residenten. Die Verringerung der effektiven Größe der Population erhöhte das Potenzial für Inzucht und gefährdete das Überleben einzelner Tiere. Dieses reduzierte Überleben hat zu einem Mangel an beständigem Bevölkerungswachstum beigetragen, einschließlich eines Rückgangs von fast 100 Walen Mitte der 1990er Jahre auf jetzt 73.

Wissenschaftler verwendeten Modelle, um die Zukunft der Bevölkerung zu prognostizieren, wobei sie von Umweltbedingungen ausgingen, die für den Durchschnitt der letzten Jahrzehnte typisch sind. Als sie annahmen, dass alle Wale die gleiche Überlebenswahrscheinlichkeit hätten wie die Tiere mit der geringsten Inzucht, stieg die Population. Als sie jedoch die tatsächlichen Überlebenschancen der Bevölkerung mit Inzucht anwendeten, ging die Zahl zurück.

„Es wäre ein Fehler, dies als alleinige Inzucht zu sehen, die den Niedergang verursacht“, sagte Ward. „In den letzten 50 Jahren wurde diese Population von mehreren Stressoren beeinflusst, und die relativen Auswirkungen verschiedener Bedrohungen auf die im Süden ansässige Bevölkerung schwankten im Laufe der Zeit. Diese kombinierten Auswirkungen, gekoppelt mit dem Paarungssystem von Killerwalen – wo nur wenige Männchen tragen zum Genpool bei – Inzucht könnte in den letzten Jahren zu einer größeren Bedrohung geworden sein.“