Massive Veränderungen im Ökosystem der Donau

Sie sind Gewinner der Globalisierung: Tier- und Pflanzenarten, die sich neue Lebensräume erschließen. Zu den bekannteren Neuzugängen zählt eine Pflanze – die beifußblättrige Ambrosia, die bei vielen Menschen Allergien auslöst. Auch Flussregionen verändern sich; vor allem mit dem Schiffsverkehr werden nicht-heimische Tierarten eingeschleppt. In der Donau haben Wissenschaftler beobachtet, wie eine Fischart innerhalb kürzester Zeit einen neuen Lebensraum erobert und ein neuartiges Ökosystem entsteht.

von Jonas Völker | 23.09.13

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Eine Auswirkung der Schifffahrt: Uferbefestigungen schützen Fische vor dem Wellenschlag vorbeifahrender Schiffe – und bieten so neu eingewanderten Tierarten ideale Lebensbedingungen. (Foto: J. Brandner/TUM)

Massive Veränderungen im Ökosystem der Donau

Ein schneller Fisch und viele Folgen

Sie sind Gewinner der Globalisierung: Tier- und Pflanzenarten, die sich neue Lebensräume erschließen. Zu den bekannteren Neuzugängen zählt eine Pflanze – die beifußblättrige Ambrosia, die bei vielen Menschen Allergien auslöst. Auch Flussregionen verändern sich; vor allem mit dem Schiffsverkehr werden nicht-heimische Tierarten eingeschleppt. In der Donau haben Wissenschaftler beobachtet, wie eine Fischart innerhalb kürzester Zeit einen neuen Lebensraum erobert und ein neuartiges Ökosystem entsteht.

In den vergangenen Jahrzehnten wurden Flüsse massiv für den Schiffsverkehr ausgebaut: Sie wurden begradigt, ausgebaggert, gestaut, ihre Ufer mit Steinschüttungen befestigt. Mit dem Klimawandel steigen auch die Wassertemperaturen. All dies bietet der Schwarzmundgrundel ideale Bedingungen. Diese Fischart lebt in der unteren Donau und an den Küsten des Schwarzen Meeres. Inzwischen hat sich ihr Lebensraum beträchtlich ausgeweitet: Sie ist im Oberlauf der Donau ebenso anzutreffen wie im Rhein, der Ostsee und den Großen Seen in Nordamerika.

Erstmals haben Wissenschaftler der Technischen Universität (TUM) in Zusammenarbeit mit der Zoologischen Staatssammlung München (ZSM) untersucht, mit welchen Strategien die Schwarzmundgrundel neue Flussregionen erobert. Außerdem erforschten sie die Folgen für das Ökosystem und bestehende Nahrungsnetze.

Besiedlung der oberen Donau

Ihre Studien führten die Wissenschaftler an der Donau durch. „Die Schwarzmundgrundel gelangte erst vor wenigen Jahren in den Oberlauf der Donau. Vermutlich ist sie als blinder Passagier im Ballastwasser von Schiffen eingereist“, erklärt Jörg Brandner vom Lehrstuhl für Aquatische Systembiologie. Seither hat sich die Fischart in der bayerischen Donau von der Landesgrenze bis Regensburg fest etabliert.

Im Herbst 2009 wanderte die Schwarzmundgrundel in die Flussregion bei Bad Abbach ein, wo sie rasch eine stabile Population bildete. Von hier aus zogen einzelne Exemplare weiter flussaufwärts. Brandner: „Bereits im Herbst 2010, also ein Jahr später, haben wir die ersten Grundeln bei Kelheim gesichtet – das sind etwa 15 Kilometer stromaufwärts. Mit einer so schnellen Invasion hatten wir nicht gerechnet.“

Einheimische Arten gehen zurück

Bei den Pionieren handelt es sich um besonders große und kräftige Tiere, die ein breites Nahrungsangebot nutzen und sich im Beutewettbewerb gegen andere Arten durchsetzen können. Nach und nach verdrängen die Neuankömmlinge angestammte Fischarten wie Barbe oder Aitel. Die Grundeln machen in ihren bevorzugten Habitaten – den Blocksteinufern – stellenweise bereits über 70 Prozent des gesamten Fischbestandes aus.

Doch auch unter den wirbellosen Tieren geht die Artenvielfalt zurück. Dies gilt insbesondere für Stein-, Köcher- und Eintagsfliegen, im neuen Siedlungsraum eine bevorzugte Beute der Eroberer. „Die Schwarzmundgrundel stellt sich schnell auf neue Lebensbedingungen ein, zum Beispiel, indem sie ihr Ernährungsverhalten ändert“, sagt Prof. Jürgen Geist, Ordinarius am Lehrstuhl für Aquatische Systembiologie. „Das macht diese Art so erfolgreich.“

Exportartikel Ökosystem

Die Schwarzmundgrundel wanderte allerdings nicht allein aus dem Schwarzmeerraum ein. In deutschen Fließgewässern sind derzeit fünf Grundelarten aus dem Donauunterlauf auf dem Vormarsch. Und bereits vor diesen Fischen kamen viele exotische Schnecken-, Muschel- und Flussflohkrebsarten auch aus anderen Kontinenten in die obere Donau. Wie die Grundeln sind manche von ihnen gegenüber den heimischen Arten im Vorteil.

Geist erläutert die Zusammenhänge: „Ab einer gewissen Körpergröße ernährt sich die Schwarzmundgrundel von Mollusken und Flussflohkrebsen. Die einheimischen Arten sind oftmals die leichtere Beute, da sie noch keine Abwehrstrategien gegenüber den Neuankömmlingen entwickelt haben. Davon profitieren die zugewanderten Spezies.“

Im Oberlauf der Donau hat sich so ein neuartiges Ökosystem mit bisher unbekannten Artenkombinationen etabliert – und nicht nur dort: Ähnliche Entwicklungen gibt es auch im Rhein und in den Großen Seen in Nordamerika. „Wir haben es mit einem besonders flexiblen und widerstandsfähigen Netzwerk verschiedener Arten zu tun, das sich perfekt in der neuen Umgebung einrichtet“, sagt Geist. Mit gravierenden Folgen: „Die Artenvielfalt geht zurück – und der Verlust des ursprünglichen Ökosystems lässt sich nicht rückgängig machen.“

Publikation:
Bigger is better: Characteristics of round gobies forming an invasion front in the Danube River, Joerg Brandner, Alexander F. Cerwenka, Ulrich K. Schliewen and Juergen Geist, PLOS ONE, dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0073036

Kontakt:
Prof. Dr. Jürgen Geist
Technische Universität München
Lehrstuhl für Aquatische Systembiologie
T: +49 8161 71-3767
E: geist@tum.de
W: fisch.wzw.tum.de

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Eine Auswirkung der Schifffahrt: Uferbefestigungen schützen Fische vor dem Wellenschlag vorbeifahrender Schiffe – und bieten so neu eingewanderten Tierarten ideale Lebensbedingungen. (Foto: J. Brandner/TUM)

Massive Veränderungen im Ökosystem der Donau

Ein schneller Fisch und viele Folgen

Sie sind Gewinner der Globalisierung: Tier- und Pflanzenarten, die sich neue Lebensräume erschließen. Zu den bekannteren Neuzugängen zählt eine Pflanze – die beifußblättrige Ambrosia, die bei vielen Menschen Allergien auslöst. Auch Flussregionen verändern sich; vor allem mit dem Schiffsverkehr werden nicht-heimische Tierarten eingeschleppt. In der Donau haben Wissenschaftler beobachtet, wie eine Fischart innerhalb kürzester Zeit einen neuen Lebensraum erobert und ein neuartiges Ökosystem entsteht.

In den vergangenen Jahrzehnten wurden Flüsse massiv für den Schiffsverkehr ausgebaut: Sie wurden begradigt, ausgebaggert, gestaut, ihre Ufer mit Steinschüttungen befestigt. Mit dem Klimawandel steigen auch die Wassertemperaturen. All dies bietet der Schwarzmundgrundel ideale Bedingungen. Diese Fischart lebt in der unteren Donau und an den Küsten des Schwarzen Meeres. Inzwischen hat sich ihr Lebensraum beträchtlich ausgeweitet: Sie ist im Oberlauf der Donau ebenso anzutreffen wie im Rhein, der Ostsee und den Großen Seen in Nordamerika.

Erstmals haben Wissenschaftler der Technischen Universität (TUM) in Zusammenarbeit mit der Zoologischen Staatssammlung München (ZSM) untersucht, mit welchen Strategien die Schwarzmundgrundel neue Flussregionen erobert. Außerdem erforschten sie die Folgen für das Ökosystem und bestehende Nahrungsnetze.

Besiedlung der oberen Donau

Ihre Studien führten die Wissenschaftler an der Donau durch. „Die Schwarzmundgrundel gelangte erst vor wenigen Jahren in den Oberlauf der Donau. Vermutlich ist sie als blinder Passagier im Ballastwasser von Schiffen eingereist“, erklärt Jörg Brandner vom Lehrstuhl für Aquatische Systembiologie. Seither hat sich die Fischart in der bayerischen Donau von der Landesgrenze bis Regensburg fest etabliert.

Im Herbst 2009 wanderte die Schwarzmundgrundel in die Flussregion bei Bad Abbach ein, wo sie rasch eine stabile Population bildete. Von hier aus zogen einzelne Exemplare weiter flussaufwärts. Brandner: „Bereits im Herbst 2010, also ein Jahr später, haben wir die ersten Grundeln bei Kelheim gesichtet – das sind etwa 15 Kilometer stromaufwärts. Mit einer so schnellen Invasion hatten wir nicht gerechnet.“

Einheimische Arten gehen zurück

Bei den Pionieren handelt es sich um besonders große und kräftige Tiere, die ein breites Nahrungsangebot nutzen und sich im Beutewettbewerb gegen andere Arten durchsetzen können. Nach und nach verdrängen die Neuankömmlinge angestammte Fischarten wie Barbe oder Aitel. Die Grundeln machen in ihren bevorzugten Habitaten – den Blocksteinufern – stellenweise bereits über 70 Prozent des gesamten Fischbestandes aus.

Doch auch unter den wirbellosen Tieren geht die Artenvielfalt zurück. Dies gilt insbesondere für Stein-, Köcher- und Eintagsfliegen, im neuen Siedlungsraum eine bevorzugte Beute der Eroberer. „Die Schwarzmundgrundel stellt sich schnell auf neue Lebensbedingungen ein, zum Beispiel, indem sie ihr Ernährungsverhalten ändert“, sagt Prof. Jürgen Geist, Ordinarius am Lehrstuhl für Aquatische Systembiologie. „Das macht diese Art so erfolgreich.“

Exportartikel Ökosystem

Die Schwarzmundgrundel wanderte allerdings nicht allein aus dem Schwarzmeerraum ein. In deutschen Fließgewässern sind derzeit fünf Grundelarten aus dem Donauunterlauf auf dem Vormarsch. Und bereits vor diesen Fischen kamen viele exotische Schnecken-, Muschel- und Flussflohkrebsarten auch aus anderen Kontinenten in die obere Donau. Wie die Grundeln sind manche von ihnen gegenüber den heimischen Arten im Vorteil.

Geist erläutert die Zusammenhänge: „Ab einer gewissen Körpergröße ernährt sich die Schwarzmundgrundel von Mollusken und Flussflohkrebsen. Die einheimischen Arten sind oftmals die leichtere Beute, da sie noch keine Abwehrstrategien gegenüber den Neuankömmlingen entwickelt haben. Davon profitieren die zugewanderten Spezies.“

Im Oberlauf der Donau hat sich so ein neuartiges Ökosystem mit bisher unbekannten Artenkombinationen etabliert – und nicht nur dort: Ähnliche Entwicklungen gibt es auch im Rhein und in den Großen Seen in Nordamerika. „Wir haben es mit einem besonders flexiblen und widerstandsfähigen Netzwerk verschiedener Arten zu tun, das sich perfekt in der neuen Umgebung einrichtet“, sagt Geist. Mit gravierenden Folgen: „Die Artenvielfalt geht zurück – und der Verlust des ursprünglichen Ökosystems lässt sich nicht rückgängig machen.“

Publikation:
Bigger is better: Characteristics of round gobies forming an invasion front in the Danube River, Joerg Brandner, Alexander F. Cerwenka, Ulrich K. Schliewen and Juergen Geist, PLOS ONE, dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0073036

Kontakt:
Prof. Dr. Jürgen Geist
Technische Universität München
Lehrstuhl für Aquatische Systembiologie
T: +49 8161 71-3767
E: geist@tum.de
W: fisch.wzw.tum.de