Forellen, die in Flüssen leben, die durch Metall aus alten Minen auf den Britischen Inseln verschmutzt sind, sind genetisch von anderen Forellen „isoliert“, wie neue Forschungsergebnisse zeigen. Die Arbeit erscheint in Diversität und Verteilungen.
Forscher analysierten Bachforellen an 71 Standorten in Großbritannien und Irland, wo viele Flüsse aus stillgelegten Minen ausgewaschenes Metall enthalten.
Obwohl die Forellen in metallverschmutzten Flüssen gesund erscheinen, unterscheiden sie sich genetisch voneinander – und ein Mangel an Vielfalt in diesen Populationen macht sie anfällig für zukünftige Bedrohungen. Durch den Vergleich der DNA von Forellen in Flüssen mit und ohne Metallverschmutzung stellten die Forscher fest, dass sich metalltolerante Forellenpopulationen während Zeiten höchster Bergbauaktivität von der breiteren Art abspalten.
Die Studie der Universitäten Exeter und Cardiff wurde in vier Regionen durchgeführt: Westwales, Nordostengland, Südwestengland und Südostirland.
„Wir haben bei einigen dieser Forellenpopulationen, die in metallhaltigen Gewässern leben, eine massiv reduzierte genetische Vielfalt festgestellt“, sagte Professor Jamie Stevens von der Universität Exeter.
„Diese Fische sind stark mit Metallen belastet, und die toxische Bindung gelöster Metalle an ihre Kiemen führt zu Erstickungsanfällen. In verschmutzten Flüssen sind jedoch Forellen aufgetaucht, die dies vertragen. Wenn Fische ohne diese Toleranz in diese Flüsse schwimmen, müssen sie entweder gehen oder an dieser Belastung sterben. Dies bedeutet, dass die metalltoleranten Fische genetisch isoliert sind und keine Gene mit anderen Forellenpopulationen austauschen. Obwohl diese Fische dort, wo sie sind, gesund sein können, fehlt ihnen jetzt die genetische Vielfalt, die es ihnen ermöglichte, sich an diese raschen Veränderungen ihrer Umwelt anzupassen – was sie anfälliger für zukünftige Veränderungen macht.“
Zu den in ehemaligen Bergbaugebieten häufig vorkommenden Metallschadstoffen zählen Blei und Kupfer; viele Fische und andere Arten in diesen Flüssen sind bereits ausgerottet.
Das Auftreten metallresistenter Forellen mit hoher genetischer Differenzierung von benachbarten Populationen und geringerer Vielfalt wurde in Populationen beobachtet, die in metallverschmutzten Flüssen in Cornwall, Wales und Nordostengland leben.
„Dies ist wahrscheinlich das Ergebnis eines Selektionsdrucks – einer Evolution, die in diesem Fall durch Überleben oder Nichtüberleben vorangetrieben wird, abhängig von der Fähigkeit, Metallverschmutzung zu widerstehen“, sagte Dr. Daniel Osmond vom Westcountry Rivers Trust, der die Forschung im Rahmen seiner Doktorarbeit in Exeter durchführte.
Die Studie ergab, dass die höchste genetische Isolation in Flüssen zu beobachten ist, die sowohl mit Metall verschmutzt als auch durch physische Barrieren wie Dämme und Wehre beeinträchtigt sind. Der Grad der Metallverschmutzung schwankt und steigt häufig in Perioden mit hohem Niederschlag an.
Dr. Osmond erläuterte: „Im Laufe der Geschichte waren diese Bergbauregionen für die industrielle Produktion vieler Metalle von globaler Bedeutung. Dies hat jedoch verschmutzte Landschaften wie West Cornwall hinterlassen, das praktisch eine riesige Wabe aus alten Minen ist. Wenn es regnet, können sich diese mit Wasser füllen, das in Flüsse abfließen kann.“
Die Zahl der Süßwasserwanderfische ist in vielen Gebieten stark zurückgegangen und obwohl die Forelle nicht zu den bedrohten Arten zählt, zeigt die Studie, dass sie möglicherweise stärker gefährdet ist als bisher angenommen.
Die Forscher meinen, dass eine Verringerung der Auswaschung durch Grubenwasser und der Abbau physischer Barrieren in Flüssen dazu beitragen könnten, die genetische Isolation zu verringern.
Die Studie verwendete Simulationen von Populationen im Laufe der Zeit, modellierte verschiedene historische Evolutionsszenarien und deren Auswirkungen auf die genetische Vielfalt von Populationen und verglich diese mit den heute untersuchten Populationen, um vorherzusagen, welche Evolutionsszenarien am glaubwürdigsten sind.
Mehr Informationen:
Leben in einer postindustriellen Landschaft: Wiederholte Muster genetischer Divergenz bei der Bachforelle (Salmo trutta L.) auf den Britischen Inseln. Diversität und Verteilungen (2024). DOI: 10.1111/ddi.13854