Dieser Artikel hinter den Kulissen wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.
Weil "sie" jeden vierten Tag laicht, wusste ich, dass sie heute laichen würde. Ich rollte mich im Glockenspiel meines zuverlässigen Winnie the Pooh-Weckers aus dem Bett, schlüpfte in meinen Neoprenanzug, griff nach meiner Unterwassertaschenlampe und stolperte in die Küche des Bellairs Research Institute in Barbados, um meinen Kaffee zu kochen, stolz darauf, noch vor dem Wecker wach zu sein Hähne kündigten den Beginn der Morgendämmerung an.
Ich habe meine Uhr genau beobachtet, weil sich die Zeit des ersten Lichts jeden Tag ändert, und wenn ich auch nur eine Sekunde zu spät im Wasser ankommen würde, würde ich sie vermissen.
Ein Morgen Tryst
Wie üblich fiel meine Ankunft am Strand mit der Ebbe der nächtlichen Strandpartys zusammen; Die Morgendämmerung bricht für die Nachtpartys zu spät und für die meisten anderen zu früh an - aber genau richtig für sie und mich. Ich schwamm mit ausgeschalteter Taschenlampe am Riff entlang und genoss den Anblick hellgrüner biolumineszierender Planktonpartys und Patrouillen der Jagd auf Tintenfische und Eichhörnchen.
Weil ich diesen Ort während so vieler Übergänge von Nacht zu Morgen besucht hatte, fand ich leicht ihr Zuhause: einen Abschnitt des Riffs von der Größe des Sprungballkreises inmitten eines Basketballplatzes. Aber sie war außer Sicht - wahrscheinlich schlief sie noch in einer der Höhlen ihres Territoriums.
Aber ein paar Minuten nach meiner Ankunft warf der erste Anflug von Sonnenaufgang gerade genug Licht, damit ich ihre Gestalt erkennen konnte, als sie auftauchte. Obwohl ihr Wohnsitz großzügig mit köstlichen Rasenalgen bedeckt war, ließ sie das Frühstück aus und ging schnell und vorsichtig am Riff entlang zum Haus ihres Kumpels. Als sie dort ankam, begrüßte sie ihr Kumpel mit einer Reihe von Dips und anderen Manövern. Dann legte sie ihre Eier auf ein Nest, das er bereits für sie vorbereitet hatte.
Ein Paar Gelbschwanz-Damselfish laichte. Typisch für karibischen Damselfish, entstand dieses Paar im Morgengrauen. Und wie jeder Damselfish tauchte das Paar auf dem Territorium des Mannes auf.
Das Dilemma einer Jungfrau
Um auf dem Territorium des Mannes zu laichen, muss ein weiblicher Damselfish sein eigenes Territorium verlassen. Aber im Gegensatz zu einer Person kann ein weiblicher Damselfish Hausinvasionen nicht verhindern, indem er die Tür hinter sich abschließt oder sich darauf verlässt, dass Nachbarn sie während ihrer Abwesenheit zu Hause beobachten.
Während ein weiblicher Damselfish weg ist, ist ihr Territorium völlig ungeschützt und anfällig für Invasionen anderer Fische, einschließlich Nachbarn, die es möglicherweise nach Übernahmen auskundschaften und ihr Essen stehlen. Je länger eine Frau weg ist, desto mehr riskiert sie, "das Haus" zu verlieren.
Es könnte daher logisch sein anzunehmen, dass weibliche Damselfish ihre Laichzeit minimieren würden. Aber auf Barbados habe ich das Gegenteil beobachtet: Damselfish-Frauen unterbrachen häufig ihre Laichaktivitäten, um Reinigungsstationen in der Nähe des Territoriums ihrer Partner zu besuchen.
Eine Reinigungsstation ist ein Riffstandort, an dem sich Reinigungsorganismen wie Grundeln und Garnelen befinden, die andere Organismen aus den Körpern von Fischen entfernen. Fische kennen die Standorte dieser Stationen und besuchen sie vermutlich, um ihren Körper von Organismen zu reinigen, die sie auf irgendeine Weise reizen, ähnlich wie Zecken oder Flöhe Menschen reizen.
Ein Laichstopp an einer Reinigungsstation verlängert die Abwesenheit eines Damselfishs von seinem eigenen Territorium und erhöht dadurch seine Anfälligkeit für Invasionen. Wie in aller Welt lösen weibliche Damselfish dieses Dilemma und minimieren das Risiko, während des Laichens ihr Territorium zu verlieren?
D.L. Kramer von der McGill University und ich beantworteten diese Frage letztendlich, entdeckten dabei aber neue Fragen, die mich verspotteten und auch um Antworten baten.
Zum Beispiel deuteten meine Beobachtungen von Damselfish auf Barbados nicht nur darauf hin, dass weibliche Damselfish morgens Reinigungsstationen besuchen, wenn sie laichen, sondern auch, dass sie Reinigungsstationen (in der Nähe ihres eigenen Territoriums) an nicht laichenden Morgen besuchen. Ich fragte mich, was weibliche Damselfish dazu zwingt, morgens so viel Zeit an Reinigungsstationen zu verbringen.
Um diese Frage zu beantworten, musste ich herausfinden, welche Organismen an Reinigungsstationen aus dem Damselfish entfernt werden. Meine Bemühungen führten mich zu einigen großzügigen Kollegen - darunter George Benz, Alexandra Grutter, Isabelle Côté und Nico Smit -, die mich in die wunderbare Welt der gnathiiden Isopoden einführten.
Parasiten: Biologische Champions
Gnathiiden-Isopoden sind Parasiten. Ein Parasit ist ein Organismus, der auf oder in einem Wirtsorganismus lebt, ohne ihn abzutöten, und dessen Überleben vom Wirt abhängt.
Trotz der negativen Konnotation des Wortes Parasit genießen Parasiten den erfolgreichsten Lebensstil der Welt! Tatsächlich machen Parasiten die Mehrheit der Bewohner von Korallenriffen aus, die die vielfältigsten Ökosysteme der Welt darstellen. Um Korallenriffe wirklich zu verstehen und wie sie von Umweltveränderungen betroffen sind, müssen wir ihre Parasiten verstehen.
Gnathiiden sind besonders ungewöhnliche Parasiten, weil sie sich nur als Larven ernähren und das einzige, was Gnathiidenlarven fressen, Blut ist. Erstaunlicherweise ernähren sich erwachsene Gnathiiden überhaupt nicht. Für meine Forschung ist das Wichtigste an Gnathiiden jedoch, dass sie als Hauptnahrungsmittel für sauberere Fische dienen.
Eine Drei-Wege-Beziehung
Aufgrund der Abhängigkeit sauberer Fische von Gnathiiden wusste ich, dass ich mehr über Gnathiiden lernen musste, um die Beziehung zwischen saubereren Fischen und Damselfish besser zu verstehen.
Ich untersuchte Gnathiiden, indem ich eine Gruppe von Fischen in kleinen Fischhotels (Käfigen) auf einen Abschnitt eines Riffs legte und ihre Gnathiidenbelastung alle zwei Stunden über einen 24-Stunden-Zyklus maß. Meine Ergebnisse zeigten, dass der Fisch nachts und im Morgengrauen die schwersten gnathiiden Lasten trug.
Diese Ergebnisse legen nahe, dass Damselfish, wenn sie morgens aufwachen, wahrscheinlich relativ schwere Gnathiidenlasten haben. Die morgendliche Irritation durch diese Ladungen treibt den befallenen Damselfish wahrscheinlich zu Reinigungsstationen, wo sauberere Fische, die sich an ihrem Lieblingsfutter erfreuen möchten, ihre gnathiiden Ladungen reduzieren. Für einen Damselfish fühlt sich ein morgendlicher Besuch bei einem Putzfisch wahrscheinlich wie eine morgendliche Dusche an.
Unschuldiger Parasit oder Krankheitsüberträger?
Diese Ergebnisse zeigen, dass Gnathiiden einen signifikanten Einfluss auf die täglichen Aktivitäten von Rifffischen ausüben und daher wichtige Akteure in der Riffökologie sind.
Gnathiiden sind aber auch aus anderen Gründen möglicherweise wichtig. Zum Beispiel sind ihre landgestützten Gegenstücke Zecken und Mücken, die Mikroorganismen übertragen, die Lyme-Borreliose und Malaria verursachen. Ebenso scheinen Gnathiiden in Australien, Südafrika und Europa verschiedene durch Blut übertragene Parasiten zu übertragen.
Nachdem ich das Rätsel der morgendlichen Reinigung des Damselfish gelöst hatte und immer noch von Gnathiiden fasziniert war, ging ich zu einer neuen Frage über: Übertragen die Gnathiiden der Karibik Krankheiten? Wie Sie sich vorstellen können, untersuchen derzeit Hunderte von Forschern die Biologie von Zecken und Mücken, aber nur eine Handvoll untersucht die Biologie von Gnathiiden. Die Antwort lautet also… WDK (wir wissen es nicht).
Obwohl die Ozeane den größten Teil des Planeten einnehmen, wissen Wissenschaftler weit weniger über Umweltfaktoren, die die Übertragung von Krankheiten in Ozeanen verursachen, als an Land. Um unser Wissen über dieses wichtige Thema zu erweitern, hat die National Science Foundation die Bemühungen meines Teams, die Zusammenhänge zwischen Veränderungen in karibischen Riffumgebungen und der Ausbreitung von durch Blut übertragenen Parasiten durch Gnathiiden zu verstehen, großzügig unterstützt.
Eine karibische Schatzsuche
Als mein Forschungsteam und ich anfingen, Gnathiiden zu untersuchen, wussten wir, dass karibische Gnathiiden viele Arten von Fischen befallen. Wir wussten jedoch nicht, ob alle oder sogar alle von Gnathiiden befallenen Fische in der Karibik mit Blutparasiten infiziert sind, die Krankheiten verursachen. Wenn unsere Studie ergeben würde, dass diese von Gnathiiden befallenen Fische frei von Blutparasiten sind, würde dies dazu beitragen, Gnathiiden als Krankheitserreger zu entlasten. Wenn unsere Studie jedoch ergeben würde, dass einige oder alle dieser von Gnathiiden befallenen Fische Blutparasiten tragen, würde dies Gnathiiden als mögliche Krankheitserreger implizieren.
Der erste Schritt unserer Studie bestand also darin, festzustellen, ob von Gnathiiden befallene Fische in der Karibik Blutparasiten tragen. Dieser Teil der Studie wurde durch die Tatsache erschwert, dass Blutparasiten notorisch fleckig sind. Das heißt, ein Ort kann sich mit Blutparasiten zusammenschließen, während ein anderer Ort vollständig oder fast frei von Blutparasiten sein kann.
Dies bedeutete, dass wir, um alle unsere Basen abzudecken, Fische von mehreren Standorten aus probieren mussten. Wir waren auf einer karibischen Schatzsuche! Insgesamt haben wir mehr als 1.500 Fische verschiedener Arten von fünf karibischen Inseln gesammelt.
Da die Parasiten, die wir suchten, in… Sie haben es erraten… Blut leben, mussten wir jeden Fisch betäuben (ohne ihn zu töten), ein wenig Blut daraus ziehen und gesammeltes Blut auf einem Objektträger aufbewahren. Anschließend haben wir unsere Proben an meine Mitarbeiter Nico Smit in Südafrika und Angela Davies in Großbritannien geliefert. Beide haben jahrelange Erfahrung in der Suche nach Blutparasiten in Fischen, eine komplizierte Aufgabe.
Bring es auf die Straße
Meine fleißigen Kollegen untersuchten Hunderte von Blutrutschen von karibischen Fischen, ohne Blutparasiten zu entdecken. Ich fragte mich, ob wir die falschen Fischarten oder die falschen Standorte beprobt hatten.
Ich wollte gerade zu einer Sitzung von Sea and Learn in Saba aufbrechen - einer unberührten Karibikinsel. Als Wissenschaftler weiß ich zu schätzen, wie wichtig es ist, Wissenschaft und Forschung mit Nichtwissenschaftlern zu teilen. Deshalb trage ich zum Sea and Learn-Programm bei, das regelmäßig Wissenschaftler auf die Insel bringt, um Präsentationen für die Gemeinde zu halten, Workshops mit lokalen K-12-Studenten durchzuführen und Nichtwissenschaftler in die Forschung einbeziehen.
Kurz vor meiner Abreise erhielt ich eine bahnbrechende E-Mail von Nico. Nicos E-Mail sagte das - Hurra! - Einer unserer Objektträger wurde positiv auf Blutparasiten getestet. Also, wer waren die glücklichen Infizierten? Du hast es erraten ... verdammt. In Nicos E-Mail waren auch Fotos enthalten, die ich mit Sea and Learn teilen konnte. Begeistert!
Die Wissenschaft kann Sie auf eine wilde Achterbahnfahrt mitnehmen, mit aufregenden Überraschungen und Unsicherheiten in fast jeder Kurve.
Die Schatzsuche geht weiter
Von Saba aus habe ich es hoch in das nahe gelegene St. Maarten gebracht, wo besonders viele Damselfish leben. Ich bin derzeit Vorsitzender einer ausgezeichneten Umweltorganisation mit Sitz in St. Maarten namens Umweltschutz in der Karibik, die mir geholfen hat, mit Tadzio Bervoets von der St. Maarten Nature Foundation zusammenzuarbeiten, um Blutproben von Damselfish zu sammeln.
Mein Forschungsteam und ich sammeln und analysieren immer noch Blutproben von Damselfish von mehreren karibischen Inseln, um:
- Bestimmen Sie, ob mit Parasiten infizierte Damselfish ihre Parasiten von Gnathiiden erhalten
- Identifizieren Sie die Auswirkungen von Infektionen mit Blutparasiten auf Fische
- Bestimmen Sie die Prävalenz von Blutparasiten bei karibischen Damselfischen
Unsere neuesten Ergebnisse zeigen, dass Damselfish aus St. Maarten und Saba mit Blutparasiten infiziert sind. Wir hoffen, dass wir durch zusätzliche Probenahme feststellen können, wer diese Parasiten verbreitet.
Außerdem sammeln und analysieren mein Forschungsteam und ich neben Damselfish auch Blutproben von verschiedenen Arten karibischer Fische. Dabei haben wir viele neue Arten von Blutparasiten entdeckt, die noch nicht wissenschaftlich beschrieben und benannt wurden. Mehr Schrot für die zukünftige Forschung!
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Editor's Hinweis: Die in Behind the Scenes-Artikeln abgebildeten Forscher wurden von der Nationale Wissenschaftsstiftung, die Bundesbehörde, die mit der Finanzierung von Grundlagenforschung und Bildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik beauftragt ist. Alle in diesem Material geäußerten Meinungen, Ergebnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten der National Science Foundation wider. Siehe die Archiv hinter den Kulissen.
