In dieser Arbeit soll eine langfristige Erhöhung der CO2- Konzentration, wie sie laut Caldeira und Wickett (2003) in den nächsten 100 bis 150 Jahren im Ozean eintreten wird, simuliert werden. Die Auswirkungen von Hyperkapnie auf den Gesamtorganismus von einem für die Fischerei wichtigen Nutzfisch (Scholle P. platessa L.) sollen hier bei Langzeitinkubation untersuchen werden. Vorherige Experimente unter erhöhten CO2- Konzentrationen an Fischen zeigten verschiedene Reaktionen, wie ein reduziertes Wachstum (Crocker und Cech 1996; Fivelstad et al. 1998; Foss et al. 2003), reduzierte Nahrungsaufnahme (Crocker und Cech 1996; Foss et al. 2003), Veränderungen in der Sauerstoffversorgung (O2- Verbrauch: Randall et al. 1976; Thomas et al. 1983; Fivelstad et al.1998; Ventilation: Perry und McKendry 2001) und im Herzkreislaufsystem (Perry et al. 1999; McKendry et al. 2001). Erhöhte CO2- Konzentrationen können auch negative Auswirkungen auf die Kondition mariner Organismen haben (Fivelstad et al. 1998) oder sogar zum Tod von Eiern, Larven oder adulten Fischen führen (Grøttum und Sigholt 1996; Fivelstad et al. 1998, 1999; Kikkawa et al. 2003). Um die Effekte von Hyperkapnie auf die Scholle bestimmt zu können, werden in dieser Arbeit Prozesse wie Wachstumseffizienz, Nahrungsaufnahme, O2- Verbrauch, Ventilation, Herzrate und die Nahrungsverwertung in Bezug auf Körperzusammensetzung und Kondition unter gering erhöhten CO2- Konzentrationen betrachtet.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 CO2 und der Ozean
1.2 Auswirkungen erhöhter CO2- Konzentrationen auf marine Organismen
1.3 Die Scholle Pleuronectes platessa
1.4 Aufgabenstellung
2. Material und Methoden
2.1 Versuchstiere
2.2 Versuchsbedingungen
2.3 Versuchsprotokoll
2.4 Verwendete Messgeräte
2.5 Bestimmung des Wachstums
2.5.1 Versuchsaufbau
2.5.2 Versuchsdurchführung
2.6 Bestimmung des Grundstoffwechsels in vivo
2.6.1 Versuchsaufbau
2.6.2 Respirations- und Ventilationsmessungen
2.6.3 Herzratenmessungen
2.7 Bestimmung des Protein-, Kohlenhydrat- und Lipidgehaltes von P. platessa und C. crangon
2.7.1 Versuchsdurchführung
2.8 Auswertung
2.8.1 Wachstum
2.8.2 Grundstoffwechsel in vivo
2.8.3 Bestimmung des Protein-, Kohlenhydrat- und Lipidgehaltes
2.9 Statistik
3. Ergebnisse
3.1 Auswirkungen von Hyperkapnie auf das Wachstum von P. platessa
3.2 Auswirkungen von Hyperkapnie auf den Grundstoffwechsel von P. platessa
3.3 Auswirkungen von Hyperkapnie auf den Protein-, Kohlenhydrat und Lipidgehalt von P. platessa
3.4 Auswirkungen von Hyperkapnie auf Kondition und Gewebeparameter von P. platessa
4. Diskussion
4.1 Diskussion der verwendeten Methoden
4.2 Veränderung der Wachstumsrate bei einer langfristigen Erhöhung der CO2-Konzentration
4.3 Veränderung von Sauerstoffverbrauch und Ventilationsfrequenz bei einer langfristigen Erhöhung der CO2- Konzentration
4.4 Veränderungen des Herz- und Kreislaufsystems bei einer langfristigen Erhöhung der CO2-Konzentration
4.5 Veränderungen des Energiestoffwechsels und des Nahrungszustandes bei einer langfristigen Erhöhung der CO2- Konzentration
5. Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht die Auswirkungen einer langfristig erhöhten CO2-Konzentration (Hyperkapnie) auf die Physiologie juveniler Schollen (Pleuronectes platessa L.), um potenzielle Folgen der Ozeanversauerung für diesen wirtschaftlich bedeutenden Nutzfisch zu bewerten.
- Wachstumseffizienz und Futteraufnahme
- Respirations- und Ventilationsraten
- Herz- und Kreislauffunktionen
- Körperzusammensetzung (Protein-, Kohlenhydrat-, Lipidgehalt)
- Allgemeiner Ernährungszustand und Kondition
Auszug aus dem Buch
1.1 CO2 und der Ozean
Seit Beginn der Industrialisierung ist in der Atmosphäre ein Anstieg der Kohlendioxid- Konzentration von 275 auf 370 ppm festzustellen (Hoffert et al. 2002), der durch die Nutzung fossiler Brennstoffe und die vermehrte Rohdung von Wäldern begründet ist (Keeling und Whorf 1998). Kohlendioxid ist neben Wasserdampf und Methan ein natürliches Treibhausgas, das durch Absorption von langwelligen Strahlen zur Erwärmung der Atmosphäre (Treibhauseffekt) beiträgt (Ott 1996). Durch die weitere Anreicherung von CO2 könnte es zur einer globalen Klimaveränderung, dem daraus folgenden Schmelzen der Polkappen und einem anschließenden Anstieg des Meeresspiegels führen (Houghton et al. 1996; Joos et al. 1999; Marland et al. 2001). Die Erderwärmung verändert die geographische Verbreitungen von Tierarten und löst das Aussterben von Tiergemeinschaften aus (Parmesan und Yohe 2003; Thomas et al. 2004). Bei der weiterhin konstanten Nutzung der fossilen Brennstoffe wird eine intensive Zunahme der CO2- Konzentration prognostiziert. Im Jahre 2100 wird laut dem IPCC IS92a Szenario ein atmosphärischer CO2- Gehalt um die 1900 ppm erwartet. Für diesen Anstieg wird eine pH- Reduktion um max. 0,77 in den oberen Schichten des Ozeans erwartet (Abb. 1.1.1; Caldeira und Wickett 2003, 2005).
Da die Atmosphäre im direkten Gasaustausch mit dem Ozean steht, kommt es auch hier zu einem Anstieg der CO2- Konzentration und zu einer Veränderung des gesamten System des gelösten anorganischen Kohlenstoffs im Ozean (DIC: dissolved inorganic carbon). Kohlendioxid ist im Meerwasser besonders gut löslich und in verschiedenen Formen als Kohlensäure (H2CO3), Bikarbonat (HCO3-), Carbonat- Ionen (CO32-) vorhanden. Die Verhältnisse der CO2- Zustände sind ausgewogen. Das Karbonatpuffersystem wird durch folgende Gleichgewichtsreaktionen beschrieben: CO2 gas + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3- ↔ H+ + CO32-
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Einführung in die Problematik der steigenden CO2-Konzentrationen in Ozeanen und die Vorstellung der Zielsetzung der Untersuchung an juvenilen Schollen.
2. Material und Methoden: Detaillierte Beschreibung des Versuchsaufbaus, der Versuchstiere sowie der angewandten Messmethoden zur Bestimmung von Wachstum, Grundstoffwechsel und Körperzusammensetzung.
3. Ergebnisse: Darstellung der erhobenen Daten zum Wachstum, Stoffwechsel, zur Ventilation, Herzrate sowie zur Körperzusammensetzung unter Kontroll- und Hyperkapnie-Bedingungen.
4. Diskussion: Interpretation der Ergebnisse im Hinblick auf physiologische Anpassungen der Schollen an erhöhte CO2-Bedingungen und Vergleich mit bestehender Fachliteratur.
5. Zusammenfassung: Zusammenfassende Bewertung der Auswirkungen einer langfristigen CO2-Erhöhung auf die untersuchten physiologischen Parameter der Schollen.
Schlüsselwörter
Hyperkapnie, Pleuronectes platessa, Ozeanversauerung, Stoffwechselrate, Wachstumseffizienz, Respirationsrate, Ventilation, Herzrate, Körperzusammensetzung, CO2-Konzentration, juvenile Schollen, physiologische Anpassung, Klimawandel, marine Organismen, Konditionsfaktor
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit im Kern?
Die Arbeit untersucht die Auswirkungen einer langfristigen Erhöhung der CO2-Konzentration im Wasser (Hyperkapnie) auf die Physiologie und das Wachstum von juvenilen Schollen.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Zentrale Themen sind das Wachstum, der Grundstoffwechsel, die respiratorische Leistung (Ventilation und Sauerstoffverbrauch), die Herzfunktion sowie die Körperzusammensetzung des Fisches.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist es, zu simulieren, wie sich die für die Zukunft prognostizierte CO2-Erhöhung im Ozean auf einen für die Fischerei wichtigen Nutzfisch auswirkt und welche Anpassungsmechanismen vorhanden sind.
Welche wissenschaftliche Methodik wird verwendet?
Es werden experimentelle Langzeitinkubationen unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt, kombiniert mit gaschromatographischen Analysen, CHN-Analysen sowie physiologischen Messungen wie der Herzraten- und Stoffwechselbestimmung.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Material- und Methodenvorstellung, die Ergebnispräsentation der Messreihen (Wachstum, Stoffwechsel, Zusammensetzung) und die wissenschaftliche Diskussion dieser Daten.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie Hyperkapnie, Pleuronectes platessa, Stoffwechselrate, Ozeanversauerung und Wachstumseffizienz charakterisieren.
Zeigte sich bei der Untersuchung eine Reduktion der Wachstumsrate?
Ja, unter Hyperkapnie wurde bei den juvenilen Schollen nach 53 Tagen ein signifikanter Unterschied im Längenwachstum festgestellt, wobei die Rate niedriger war als unter Kontrollbedingungen.
Hatte die CO2-Erhöhung einen Einfluss auf die Herzrate der Schollen?
Es konnte eine geringe Reduktion der Herzrate (Bradykardie) unter Hyperkapnie beobachtet werden, die jedoch statistisch nicht signifikant war.
Wie reagieren die Fische auf Störungen während der Messung?
Die Scholle reagiert als benthischer Grundfisch auf Störungen eher passiv, indem sie sich im Sediment eingräbt, was mit einem reduzierten Sauerstoffverbrauch einhergeht.
- Quote paper
- Jasmin Veronique Pahl (Author), 2006, Auswirkungen erhöhter CO2-Konzentrationen auf Wachstum und Grundstoffwechsel juveniler Schollen (Pleuronectes platessa L.), Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/93326
