Umweltstress und Infektionskrankeiten in aquatischen Ökosystemen (GEDIHAP)

Aquatische Ökosysteme wie Flüsse, Seen und Küstengebiete sind einer Vielfalt von anthropogenen Stressfaktoren ausgesetzt. Diese beinhalten Klimaveränderung, Eutrophierung, Oligotrophierung, Verschmutzung und Einfuhr fremder Spezies. Diese Stressfaktoren verändern die Dynamik individueller Populationen und ganzer Gemeinschaften, was zum Aussterben von Populationen mit entsprechendem Verlust von Biodiversität führen kann.

In diesem CCES Projekt bringen wir wissenschaftliche Ansätze von zwei verschiedenen Gebieten zusammen, der Ökotoxikologie und Evolutionsbiologie, mit dem Ziel, Wechselwirkungen zwischen Umweltstress und Infektionskrankheiten besser zu verstehen. Das Projekt bearbeitet Fragen die sich aus dem konzeptuellen Modell zu Wechselwirkungen zwischen Umweltstress, Krankheit und genetischer Diversität ergeben (siehe Abb. 1).

Abb 1 Krankheit im Faktor Raum. Die dicke Linie, welche den Faktor Raum trennt, repräsentiert Ro = 1 (die nicht spezifische Rate erhöhter Wahrscheinlichkeit, dass eine infektiöse Krankheit in eine uninfizierte Wirtspopulation eindringt). Die Krankheit kann nur Regionen rechts von der Ro = 1 Linie (wenn Ro > 1) befallen. Hohe Anfälligkeit erhöht Ro und die Wirtsträgerkapazität. Erhöhte Sterberaten der Parasiten verringern Ro, was eine Invasion der Krankheit erschwert. Die gestrichelte Linie deutet den Effekt des Stresses an, welchem die Populationen im Faktor Raum ausgeliefert sind . Gefüllte Kreise repräsentieren kranke Populationen, offene Kreise gesunde. Stress kann eine nicht infizierte Population zum Krankwerden bringen, oder zur Ausrottung einer Krankheit führen. [Lafferty, Holt, Ecology Let, 2003, 6, 654].

Zum Beispiel wird die Frage untersucht, ob eine Infektion von Daphnia galeata Klonen mit dem Parasiten Caullerya mesnili anders verläuft wenn die Klone aus unterschiedlichen Sedimentschichten, d.h. unterschiedlichen Jahren stammen und wie Umweltchemikalien diese Interaktion beeinflussen.

In einem anderen Experiment untersuchen wir den Effekt von zwei Stressfaktoren auf Wirte von Sedimentschichten mit unterschiedlicher Parasitendichte. Dazu werden Daphniden mit Pasteuria ramosa infiziert und am Insektizid Diazinon exponiert.

Weiter untersuchen wir Wirt-Pathogeninteraktionen zwischen Asterionella formosa und Zygorhizidum planktonicum in Kombination mit dem Herbizid Diuron. Dazu haben wir 10 Mikrosatellitmarker für den Wirt entwickelt und getestet, was uns erlaubt genetische Veränderungen im Wirt zu detektieren. Wir haben zudem die Algenblüte im Frühjahr im eutrophen Greifen- und mesotrophen Zürichsee erfolgreich auf Infektion durch Flagellatenpilze untersucht. Die Präsenz von Wirt und Parasit in beiden Seen erlaubt eine vergleichende Studie zur Dynamik von Pilzinfektionen und der genetischen Diversität innerhalb und zwischen A. formosa Populationen von unterschiedlich trophischen Seen.