Wissenschaftler verwenden die ungewöhnlichen Mägen von Lancetfish, die kaum verdaute Nahrungsmittel enthalten, um mehr über die Kreaturen zu erfahren, aus denen die mitten im marinen Nahrungsnetz und über die Verbreitung von Kunststoffen im Ozean. Video produziert von Joseph Bennington-Castro.
Mit seinem breiten Mund, der mit dolchartigen Zähnen gefüllt ist, der stacheligen Segelflosse, die an einige Dinosaurier erinnert, und dem langen, schlanken Körper, der sich bis zu 2 Meter (6,6 Fuß) erstreckt, sieht der Lanzettenfisch nicht wie eine Kreatur aus, mit der sich jeder verheddern möchte. Dennoch fangen Fischer manchmal mehr Lanzettenfische als der Großaugenthunfisch oder Schwertfisch, auf den sie tatsächlich abzielen.
An der Oberfläche scheinen diese prähistorisch aussehenden Fische nicht viel Wert zu haben. Sie sind nicht sehr lecker und ihr gallertartiges Fleisch ist für die lokale Küche ungeeignet. Und ihr bevorzugter Lebensraum — die dunklen Tiefen des Ozeans – und ihre potenzielle Größe schließen sie aus Aquarien aus. Daher behalten Fischer normalerweise nicht den Lanzettenfisch, den sie fangen. Aber Forscher am NOAA Pacific Islands Fisheries Science Center (PIFSC) haben zusammen mit ihren Mitarbeitern am Monterey Bay Aquarium Research Institute, der Stanford University, der University of Hawai’I und dem NOAA Pacific Islands Regional Office (PIRO) einen besonderen Zweck für den scheinbar wertlosen Lanzettenfischfang gefunden: Als einzigartige Werkzeuge, um die Mitte des marinen Nahrungsnetzes besser zu verstehen.
„Wenn wir in die Mägen von Lanzettenfischen schauen, ist ihre Beute wirklich unverdaut“, sagt die PIFSC-Ozeanographin Phoebe Woodworth-Jefcoats. „Sie sehen fast genauso aus wie die Fische, die man im Ozean herumschwimmen sehen würde.“Durch die Untersuchung des Mageninhalts von Lanzettenfischen erhalten Woodworth-Jefcoats und ihre Kollegen einen beispiellosen Einblick in das Ökosystem und helfen ihnen beispielsweise zu verstehen, was die Fische auf unseren Tellern (Thunfisch, Schwertfisch und andere) essen.
Die Verfolgung dieser marinen Ernährung im Laufe der Jahre wird weiter zeigen, wie sich das marine Nahrungsnetz im Laufe der Zeit (wenn überhaupt) verändert und wie sich die großen zwischenjährlichen Klimavariabilitätsereignisse wie El Niño oder La Niña – sowie steigende Meerestemperaturen und Ozeanversauerung — auf das Nahrungsnetz auswirken.
Mysteriöses Nahrungsnetz
An der Basis des marinen Nahrungsnetzes befinden sich Phytoplankton, photosynthetische Mikroorganismen, die Landpflanzen insofern ähnlich sind, als sie Chrolophyll enthalten und Sonnenlicht benötigen, um zu leben und zu wachsen. Da diese Organismen Sonnenlicht benötigen, leben sie massenhaft auf oder in der Nähe der Meeresoberfläche, und Wissenschaftler können sie daher leicht mit Satellitenbildern untersuchen, sagt Woodworth-Jefcoats.
Am anderen Ende des Spektrums sind die großen Fische, Säugetiere und andere Tiere des Ozeans. Die Forscher lernen viel über diese Spitzenprädatoren durch Beobachtungsstudien und, im Fall der großen Fische, durch die Fischerei. „Aber dann gibt es diesen riesigen Abschnitt des Nahrungsnetzes in der Mitte“, sagt Woodworth-Jefcoats. Es besteht aus sogenanntem Mikronekton, bei dem es sich um frei schwimmende Fische, Krebstiere, Kopffüßer und Gelees handelt, die nicht länger als 20 cm (etwa 8 Zoll) sind. „All dieses Zeug ist wirklich schwer zu erfassen, wenn wir Forschungsschleppnetze durch die Mittelwassersäule führen.“
Der hier gezeigte Magen eines Lanzettenfisches enthält oft kaum verdaute Beute. Es kann helfen aufzudecken, was Forschungsschleppnetze durch die Mittelwassersäule oft übersehen.
PIFSC-Wissenschaftler lernten durch die Arbeit von Anela Choy, einer Ozeanographin am Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI), dass sie Lanzettenfischdiäten verwenden können, um die Mitte des Nahrungsnetzes zu untersuchen. Während ihres Studiums an der Universität von Hawaii mit dem Ozeanographen Jeff Drazen führte Choy eine Doktorarbeit durch, in der sie die Ernährung einer Handvoll großer Fische untersuchte, die in der Dämmerungszone (mesopelagischen Zone) des Ozeans leben, einschließlich Lanzettenfisch, Opah (Mondfisch) und einige andere Arten, und verglich sie mit der Ernährung von kommerziell wichtigem Thunfisch und Schwertfisch. Choy nahm später eine kurze Post-Doc-Position bei PIFSC ein und faltete ihre Diätforschung in das Programm ein. Angesichts der Tatsache, dass die Verdauungsphysiologie der Lanzettenfische ihre Beute am einfachsten zu identifizieren machte, konzentrierten sich die Forscher auf diese ungewöhnlichen Fische, die es ihnen ermöglichen, die Mikronektongemeinschaften des Nordpazifiks wie nie zuvor zu untersuchen, sagt Woodworth-Jefcoats.
Mysteriöser Fisch
Um Lanzettenfischproben zu erhalten, haben die Forscher die Hilfe von PIRO-Beobachtern in Anspruch genommen, die routinemäßig an Bord von Langleinenschiffen sind, um den Fang kommerzieller Fischer und die Aktivitäten der Besatzungen zu dokumentieren. Mit diesen Exemplaren versuchen sie, einige grundlegende wissenschaftliche Informationen über diese kryptischen Fische zu erhalten, wie ihre Verteilung, Wachstumsrate und Verdauungsprozesse.
Es gibt zwei bekannte Arten von Lanzettenfischen, die in den Weltmeeren mit Ausnahme der Polarmeere vorkommen: der Lanzettenfisch mit langer Schnauze (Alepisaurus ferox) und der Lanzettenfisch mit kurzer Schnauze (Alepisaurus brevirostris). Bis vor kurzem dachten Wissenschaftler, dass die einzige im Nordpazifik vorkommende Art die Langnasensorte ist; seltsamerweise gibt es die in Hawaii gefangenen Lanzettenfische jedoch in zwei verschiedenen Größen, was darauf hindeutet, dass die Fischer zwei verschiedene Arten fangen.
Lanzettenfische werden im Nordpazifik häufig unbeabsichtigt an Langleinen gefangen.
Aber alle Lancet-Forscher, die Woodworth-Jefcoats und ihre Kollegen bisher untersucht haben, waren A. Ferox, und Stanford-Mitarbeiter Elan Portner kam mit einer Theorie darüber, was los ist.“Die Art und Weise, wie Fischpopulationen im Allgemeinen funktionieren, ist, dass Sie eine ganze Menge kleiner Fische und nicht viele große Fische haben, und die Fanggeräte sind darauf ausgelegt, die großen Fische zu fangen“, erklärt Woodworth-Jefcoats. „Wir denken also, dass wir in der kleineren Größenklasse viel fangen, nur weil es viel mehr davon gibt, und wir fangen viel in der größeren Größenklasse, weil die Ausrüstung dafür ausgelegt ist.“Die Forscher identifizieren die Lanzettenfischarten durch sorgfältige Untersuchung und Messungen, nehmen aber auch weiße Muskelproben, um schließlich DNA-Arbeit zu leisten. Zusätzlich sammeln sie die Ololithen (Ohrknochen) vom Lanzettenfisch, wodurch sie die Fische altern und bestimmen können, wie schnell sie wachsen — grundlegende Informationen, die für Thunfisch, Mahimahi und zahlreiche andere Fischarten bekannt sind, aber für Lanzettenfisch fehlen.
Die Geheimnisse aufdecken
Bisher verarbeitet das Team weiterhin Lancetfish und hofft, in den kommenden Monaten alle seine Daten analysieren zu können. Die Diätforschung hingegen ist im Gange, mit einigen interessanten Funden.
Zum Beispiel haben sie Plastik im Magen von Lanzettenfischen gefunden — und viel davon, von Plastiktüten über Bindfäden bis hin zu Haarspangen, Strohhalmen und Flaschen. Darüber hinaus stellte die PIRO-Forscherin Lesley Hawn in einer Studie zur Häufigkeit und Zusammensetzung von aufgenommenem Kunststoff durch Lanzettenfische fest, dass fast ein Viertel der Lanzettenfische aufgenommenen Kunststoff hauptsächlich in Form von Kunststofffragmenten probierte.
Ein großes Stück einer schwarzen Plastiktüte aus dem Magen eines Lanzettenfisches. Mit einer Gesamtfläche von rund 51.000 Quadratmillimetern hat die Tasche in etwa die Größe eines Küchentuches.
„Wir haben die Kunststoffe nach physikalischen Eigenschaften kategorisiert und die Silhouette jedes Stücks mit einer Bildanalysesoftware gemessen“, sagt Hawn. „Eine interessante Entdeckung war ein großes Stück einer schwarzen Plastiktüte, die ungefähr so groß war wie ein Küchentuch!“Während Plastikmüll oft als etwas angesehen wird, das auf der Wasseroberfläche sitzt, deuten die in den Eingeweiden gefundenen Proben darauf hin, dass Plastikmüll tatsächlich in der gesamten Wassersäule vorhanden ist.
Eine weitere häufige Beute: Andere Lanzettenfische. Tatsächlich haben die Forscher nicht nur Lanzettenfische in den Mägen anderer Lanzettenfische gefunden, sondern auch Lanzettenfische in den Mägen dieser kannibalisierten Lanzettenfische.
Credit: Wissenschaftler finden eine Reihe von biologischen und nichtbiologischen Gegenständen in Lanzettenfischmägen, darunter verschiedene kleine Fische (oben links), Kunststoffe (oben rechts) und kleinere Lanzettenfische (unten).
Insgesamt zeigten vorläufige Ergebnisse jedoch, dass A. ferox hat einen vielfältigen Appetit, der 97 Beutefamilien umfasst, von denen viele nicht bekannt sind. Die einzigartige Verdauungsphysiologie des Lanzettenfisches ermöglicht es dem Team, einige der Arten bei genauer Betrachtung zu identifizieren, während andere DNA-Analysen erfordern.
Der Vergleich dieser Beutetiere mit denen, die in Forschungsschleppnetzen gefangen werden, wird ein vollständigeres Bild der Mitte des Nahrungsnetzes zeichnen. Weitere Untersuchungen könnten auch klären, wie genau Lanzettenfische die Nahrung erhalten, die sie benötigen, obwohl ihr Mageninhalt weitgehend unverdaut ist. Eine Theorie besagt, dass Lanzettenfische essen, wann immer sie auf Nahrung stoßen, und ihre Beute nur bei Bedarf verdauen. „Es ist interessant, dass wir viele dieser Fische fangen, von denen wir nicht viel wissen, weil die Leute sie nicht essen“, sagt Woodworth-Jefcoats. „Und ich finde es aufregend, dass wir immer noch grundlegende wissenschaftliche Informationen über das marine Nahrungsnetz und den Ozean lernen.“
Geschichte von Joseph Bennington-Castro, PIRO Science Writer
