Auswirkungen der Lachs-Aquakultur auf das benthische Ökosystem küstennaher Flach- und Tiefwasserstandorte: Grundlagenforschung für eine DNA-basierte Umweltverträglichkeitsanalyse

• Antragsteller: Professor Dr. Thorsten Stoeck
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 324331398

Aquakultur ist weltweit einer der am schnellsten wachsenden Zweige der Lebensmittelproduktion, wobei der Atlantische Lachs (Salmo salar) zu den wichtigsten marinen Aquakulturarten zählt. Das rasche Wachstum dieses Industriezweigs hat zu erheblichen sozioökonomischen Vorteilen geführt, geht jedoch auch mit einer zunehmenden Umweltbelastung einher. In der ersten Förderperiode des DFG-Projekts (GZ entfernt) konnte ich zeigen, dass DNA-Metabarcoding von mikrobiellen benthischen Lebensgemeinschaften in Kombination mit überwachtem maschinellem Lernen (ML) eine sehr leistungsfähige Methode ist, um (a) eine Bewertung von Stressfaktoren, welche durch Aquakultur auf Küstenökosysteme einwirken, vorzunehmen, und (b) um den Belastungsgrad von Küstenökosystemen unter dem Einfluss von Lachszuchten zu quantifizieren. Die Ergebnisse legen nahe, dass diese Technologie in Zukunft das wesentlich teurere, langwierigere, fehleranfällige und mühsamere traditionelle Biomonitoring ersetzen kann, welches sich auf die mikroskopische Identifizierung benthischer Makroinvertebraten als Bioindikatoren stützt. Projekt (GZ entfernt) hat jedoch auch gezeigt, welche entscheidenden ökologischen Grundkenntnisse über den Einfluss von Aquakultur-Stressoren auf benthische Küstenökosysteme uns zu diesem Schritt noch fehlen. Ziel des beantragten Fortsetzungsprojektes ist es, diese Wissenslücke so weit zu schließen, so dass die neue Technologie in routinemäßige Umweltüberwachungsprogramme implementiert werden kann. Im Speziellen soll das beantragte Folgeprojekt zum einen darüber aufklären, welche Veränderungen in benthischen mikrobiellen Lebensgemeinschaften auf natürliche saisonale Sukzessionsmuster zurückzuführen sind, und welche spezifisch durch Aquakultur-Stressoren verursacht werden. Ergebnisse aus (GZ entfernt) lassen vermuten, dass in flacheren Küstengewässern natürliche saisonale Einflüsse ein deutlich stärkerer Co-Faktor zur Strukturierung benthischer Organismengemeinschaften unter Aquakulturstress sind als in tiefen Küstengewässern. Die erwarteten Erkenntnisse aus dieser ökologischen Grundlagenforschung sind von hoher Relevanz für die Identifizierung spezifischer DNA-Bioindikatoren in Flachwasser- und Tiefwasser- Aquakulturstandorten weltweit. Deshalb sollen vergleichende Untersuchungen in beiden Küstensystemen erfolgen. In einem anschließenden DFG-Wissenstransferprojekt könnten diese neuen Erkenntnisse dann, mit dem Ziel der Implementierung der DNA-Metabarcoding/ML-Technologie in offizielle Regularien zur ökologischen Überwachung von Küstengewässern unter Einfluss von Aquakultur getestet werden. Ein solches wissenschaftliches Konzept und ein solcher methodischer Ansatz werden in großem Umfang anwendbar sein, einschließlich Umweltverträglichkeitsprüfungen von Offshore-Bohrungen, Meeresbodenbergbau, Offshore-Windparks, Grundschleppnetzfischerei und verschiedenen anderen Arten von Industrie- und Freizeitaktivitäten in Küstengewässern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen