Seeigel haben Schwierigkeiten, sich zurechtzufinden, da der Klimawandel die Ökosysteme verändert

Wenn Sie durch einen Regensturm fahren, ist die Traktion entscheidend. Wenn Ihren Reifen das nötige Profil fehlt, gerät Ihr Fahrzeug ins Rutschen und Sie haben nicht den nötigen Grip, um sicher zu manövrieren. Wenn sintflutartige Regenfälle küstennahe Flachwasserökosysteme treffen, stehen Seeigel vor einer ähnlichen Herausforderung. Starke Niederschläge können die Salzkonzentration im Meerwasser verändern und zu einem geringeren Salzgehalt führen. Selbst eine geringfügige Änderung des Salzgehalts kann die Fähigkeit von Seeigeln beeinträchtigen, ihre Schlauchfüße sicher an ihrer Umgebung zu befestigen – so wie Reifen, die auf der Straße haften. Für die kleinen stacheligen Kreaturen ist dies eine Frage von Leben und Tod, da sie sich auf ihre Haftstrukturen verlassen, um sich in dem wellengepeitschten Felsgebiet nahe der Meeresküste fortzubewegen.

Biologen der Syracuse University haben eine Studie mitverfasst, in der untersucht wurde, wie die Haftfähigkeit von Seeigeln durch unterschiedliche Salzgehalte des Wassers beeinflusst wird. Die Arbeit ist im veröffentlicht Zeitschrift für Experimentelle Biologie.

Das Überleben von Seeigeln ist für die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts innerhalb der Meeresökosysteme von entscheidender Bedeutung. Seeigel sind dafür verantwortlich, etwa 45 % der Algen an Korallenriffen abzugrasen. Ohne Seeigel können Korallenriffe mit Makroalgen überwuchert werden, was das Korallenwachstum einschränken kann. Angesichts der Bedeutung von Korallenriffen für den Küstenschutz und die Erhaltung der Artenvielfalt ist es von entscheidender Bedeutung, die Seeigelpopulation zu schützen.

Da der globale Klimawandel zu Wetterextremen führt, die von Hitzewellen und Dürren bis hin zu starken Regenfällen und Überschwemmungen reichen, verändern die großen Mengen an Süßwasser, die in küstennahe Ökosysteme strömen, Lebensräume. Ein Team von Biologen unter der Leitung von Austin Garner, Assistenzprofessor am Fachbereich Biologie des College of Arts and Sciences, untersuchte die Auswirkungen eines niedrigen Salzgehalts und wie er die Fähigkeit von Seeigeln verändert, sich in ihrem Lebensraum festzuhalten und zu bewegen. Garner, Mitglied des BioInspired Institute der Syracuse University, untersucht aus Sicht der Biowissenschaften und der Naturwissenschaften, wie sich Tiere in unterschiedlichen Umgebungen an Oberflächen festsetzen.

Ziel der Studie des Teams war es zu verstehen, wie sich künftige extreme Klimaereignisse auf die Seeigelpopulationen auswirken werden.

„Während viele Meerestiere die Menge an Wasser und Salzen in ihrem Körper regulieren können, sind Seeigel dabei nicht so effektiv“, sagt Garner. „Daher sind sie in der Regel auf einen engen Bereich des Salzgehalts beschränkt. Sintflutartige Niederschläge können dazu führen, dass entlang der Küste große Mengen Süßwasser in den Ozean gelangen, was zu einem raschen Rückgang der Salzkonzentration im Meerwasser führt.“

Die Forschung der Gruppe wurde in den Friday Harbor Laboratories (FHL) der University of Washington durchgeführt. Der Hauptautor der Studie, Andrew Moura, ein Doktorand in Garners Labor in Syracuse, reiste zusammen mit Garner und Forschern der Villanova University zur FHL, um Experimente mit lebenden grünen Seeigeln durchzuführen. Sie arbeiteten mit der ehemaligen FHL-Postdoktorandin Carla Narvaez, die jetzt Assistenzprofessorin für Biologie am Rhode Island College ist, und den Professoren der Villanova University, Alyssa Stark und Michael Russell, zusammen.

Am FHL teilten die Forscher die Seeigel in zehn Gruppen ein, basierend auf dem unterschiedlichen Salzgehalt in jedem Becken, von normalem bis zu sehr niedrigem Salzgehalt. In jeder Gruppe testeten sie Messgrößen wie die Aufrichtungsreaktion (die Fähigkeit der Seeigel, sich umzudrehen), die Fortbewegung (Geschwindigkeit von einem Punkt zum anderen) und die Adhäsion (Kraft, mit der sich ihre Rohrfüße von einer Oberfläche lösen). In Garners Labor in Syracuse führten er und Moura eine Datenanalyse durch, um die einzelnen Messwerte zu vergleichen.

Das Team stellte fest, dass die Reaktion, die Bewegung und die Haftfähigkeit des Seeigels durch Bedingungen mit niedrigem Salzgehalt negativ beeinflusst wurden. Interessanterweise wurde die Haftfähigkeit von Seeigeln jedoch erst bei sehr niedrigen Salzgehalten stark beeinträchtigt, was darauf hindeutet, dass Seeigel unter schwierigen küstennahen Umweltbedingungen möglicherweise haften bleiben können, auch wenn Aktivitäten, die eine bessere Koordination der Rohrfüße erfordern (Aufrichtung und Bewegung). ) ist möglicherweise nicht möglich.

„Wenn wir diesen Leistungsabfall bei sehr niedrigem Salzgehalt beobachten, könnte es sein, dass sich die Lebensräume der Seeigel verschieben, weil sie in bestimmten Gebieten mit niedrigem Salzgehalt nicht festsitzen können“, erklärt Moura. „Das könnte das Ausmaß der Seeigelbeweidung verändern und tiefgreifende Auswirkungen auf das Ökosystem haben.“

Ihre Arbeit liefert wichtige Daten, die es Forschern besser ermöglichen, vorherzusagen, wie wichtig Tiere wie Seeigel in einer sich verändernden Welt sein werden. Die Adhäsionsprinzipien, die Garner und sein Team erforschen, könnten auch für von Menschen entwickelte Klebematerialien nützlich sein – eine Arbeit, die mit der Mission des BioInspired Institute der Syracuse University übereinstimmt, globale Herausforderungen durch innovative Forschung anzugehen.

„Wenn wir die Grundprinzipien und molekularen Mechanismen erlernen können, die es Seeigeln ermöglichen, einen permanenten Klebstoff abzusondern und ihn zur vorübergehenden Befestigung zu verwenden, könnten wir diese Kraft für die Designherausforderungen unserer heutigen Klebstoffe nutzen“, sagt Garner. „Stellen Sie sich vor, Sie könnten einen Klebstoff haben, der ansonsten dauerhaft ist, aber dann fügen Sie eine weitere Komponente hinzu, die ihn zersetzt und Sie ihn woanders wieder aufkleben können. Das ist ein perfektes Beispiel dafür, wie Biologie genutzt werden kann, um alltägliche Produkte zu verbessern.“ um uns herum.“