Lipidbiochemie im Zusammenhang mit dem Klimawandel

Mehrfach ungesättigte Fettsäuren (PUFA) sind für die menschliche Gesundheit unerlässlich und werden im Allgemeinen aus aquatischen Ökosystemen gewonnen. Ihre Produktion und ihr trophischer Transfer in Süßwasser-Nahrungsnetzen werden jedoch stark von Umweltfaktoren beeinflusst und können beispielsweise durch steigende Temperaturen und die Xenobiotika (z. B. Pestiziden) abgeschwächt werden. Frühere Studien haben gezeigt, dass der PUFA-Gehalt in Primärproduzenten (z. B. Phytoplankton) und Konsumenten (z. B. Zooplankton) bei sinkender Temperatur zunimmt, während er durch das Vorkommen von Pestiziden (z. B. Atrazin, S- Metolachlor) abnimmt. Es ist jedoch wenig darüber bekannt, wie sich die Wechselwirkung zwischen Temperatur und Pestizidbelastung auf die Produktion und den Transfer von PUFA in aquatischen Lebensräumen auswirkt. Hinzu kommt, dass bisherige Studien zu Umweltstressoren meist unter konstanten Temperaturbedingungen durchgeführt und die Auswirkungen natürlich auftretender Temperaturschwankungen daher nicht ausreichend berücksichtigt wurden. Folglich könnten die Ergebnisse solcher Studien bei der Bewertung des mit der Anwendung von Pestiziden verbundenen Umweltrisikos für die Produktion und den trophischen Transfer von Fettsäuren in aquatischen Nahrungsnetzen irreführend sein. Das Forschungsprojekt HerbiFat untersucht die ökophysiologische Dynamik dieser Nährstoffe in einer sich verändernden Umwelt. Dazu werden die Auswirkungen von Temperaturschwankungen und Pestiziden auf PUFA in aquatischen Nahrungsnetzen untersucht. Zu diesem Zweck werden Laborexperimente durchgeführt, bei denen die Veränderungen der Lipidprofile im Phyto- und Zooplankton beobachtet werden. Hierzu werden komponenten-spezifische stabile Wasserstoffisotopen von Fettsäuren zusammen mit ökophysiologischen Endpunkten wie Reproduktion und Mortalität untersucht. Dabei wird die Hypothese getestet, dass strukturelle Fettsäuren als Reaktion auf Umweltstressoren isotopisch verändert werden, während Speicherlipide in der Nahrung isotopisch unverändert bleiben. Angesichts der aktuellen globalen Erwärmung, die sich auf die Wassertemperatur und deren Wechselwirkung mit Pestiziden auf Organismen auswirkt, wird diese Forschung unser Verständnis der durch den Klimawandel verursachten Wirkung von Schadstoffen auf die ökophysiologische Dynamik essenzieller Nährstoffe an der Basis aquatischer Nahrungsnetze erheblich erweitern. Die Ergebnisse dieser Forschung werden dazu beitragen, künftige Richtlinien für einen ökologisch vertretbaren Umgang mit Pestiziden an der Schnittstelle zwischen terrestrischer (landwirtschaftlicher) und aquatischer Ernährung aufzustellen. Dieses Projekt wird von Dr. Fan Qin aus dem Labor für Trophische Ökologie von Prof. Martin Kainz an der Universität für Weiterbildung Krems geleitet, in Zusammenarbeit mit dem Ökotoxikologie-Labor von Dr. Isabelle Lavoie am INRS in Kanada.