Jeden Winter überwintern vor der Westspitze der Karibikinsel Little Cayman Tausende gefährdeter Nassau-Zackenbarsch versammeln sich zum Laichen im Licht des Vollmonds. Die Fische bevölkern das Korallenriff und wenn das Ritual beginnt, schießen einzelne Weibchen aus dem Getümmel direkt an die Oberfläche, verfolgt von mehreren Männchen. Während dieser vertikalen Schüsse geben die Weibchen ihre Eier ab und die Männchen drängen sich, um sie zu befruchten, wobei milchige Federn im mondbeschienenen Meer treiben.
Diese kostbaren befruchteten Eier sind der Motor für die noch immer begrenzte Erholung dieser kritisch gefährdet Art, die ein wichtiger Riffräuber ist und einst das Ziel eines wichtigen Fischereibetriebs in der Karibik war. Aber wo landen diese Eier, nachdem sie treiben?
Wissenschaftler der Scripps Institution of Oceanography der University of California San Diego, der Oregon State University (OSU) und der Naturschutzorganisation Reef Environmental Education Foundation (REEF) haben sich mit dem Umweltministerium der Cayman Islands zusammengetan, um dieser Frage nachzugehen. Dazu verfolgten sie Wolken aus winzigen, durchsichtigen Eiern von Nassau-Zackenbarschen die ganze Nacht über mit einem Unterwassermikroskop, das von Jules Jaffe, einem Wissenschaftler am Scripps Oceanography Marine Physical Laboratory, entwickelt wurde.
In einer neuen Studie, die am 9. Mai im Proceedings of the Royal Society Bzeigen die Forscher, dass befruchtete Eier vom Laichplatz auf Little Cayman im Jahr 2017 zurück zu Riffen an anderen Orten der Insel trieben. Basierend auf diesen direkten Beobachtungen und Daten zur Meeresströmung, die in Laichnächten auf Little Cayman gesammelt wurden, untersuchte das Team mithilfe eines Computermodells auch, wohin die befruchteten Eier in den Jahren 2011 und 2016 wahrscheinlich gelangten.
Das Modell sagte voraus, dass viele der jungen Nassau-Zackenbarsche 2011 wieder auf Little Cayman landeten, eine Annahme, die mit vorherige Forschung zeigt, dass die Reproduktionssaison 2011 zu einer deutlicher Bevölkerungsanstieg um Little Cayman herum. Für 2016 sagte das Modell voraus, dass Strömungen einige befruchtete Eier auf die nahegelegene Insel Grand Cayman trugen – eine Population von Nassau-Zackenbarschen, die sich nicht so gut erholt hat wie die auf Little Cayman.
Die Studie wurde vom Cooperative Institute for Marine Ecosystems and Climate, der National Science Foundation, der UC San Diego, dem UC Office of the President und dem UC-HBCU Ozeane als Brückenprogramm, veranschaulicht, wie der Reproduktionserfolg und der endgültige Verbleib der Zackenbarsch-Eier von Jahr zu Jahr variieren können, und zeigt gleichzeitig, dass lokale Schutzmaßnahmen zum Schutz der Nassau-Zackenbarsche die lokalen Populationen ansteigen lassen und manchmal auch positive Auswirkungen auf die Nachbarinseln haben.
„Diese Studie hilft uns, einen der wichtigsten physikalischen Prozesse zu verstehen, die hinter jedem Populationswachstum oder jedem Schutzerfolg stehen, den wir bei diesem wichtigen, gefährdeten Rifffisch beobachten“, sagte Brian Stock, der Erstautor der Studie, der die Forschung im Rahmen seiner Promotion am Scripps durchführte und heute Wissenschaftler am norwegischen Institut für Meeresforschung ist. „Dies zu erreichen war eine enorme technische Herausforderung, die von der Zusammenführung der weitreichenden Expertise der Scripps-Wissenschaftler wirklich profitiert hat.“
Einst gab es in der Karibik Millionen von Nassau-Zackenbarschen, aber ihre spektakulären Ansammlungen bei Vollmond machten sie zu einer leichten Beute für Fischer. In den 1980er Jahren waren die meisten Populationen stark zurückgegangen und viele Laichansammlungen bildeten sich nicht mehr. Die Regierung der Cayman Islands erließ 2003 vorübergehende Schutzmaßnahmen, die den Fischfang einstellten, und erließ 2016 dauerhafte Schutzmaßnahmen, die ein Fischfangverbot während der Laichzeit (Dezember bis April) sowie ganzjährige Größen- und Anzahlbeschränkungen umfassten.
Auf Little Cayman konnte sich der Bestand der Nassau-Zackenbarsche dank der Schutzmaßnahmen von etwa 2,000 Fischen auf etwa 7,000 bis 2018 erholen. Im selben Zeitraum wuchs der Bestand rund um das nahegelegene Cayman Brac von etwa 500 auf 2,000. Der Bestand auf Grand Cayman zeigt noch keine Anzeichen einer Erholung, aber Schutzmaßnahmen bilden eine wesentliche Grundlage für ein großes Fortpflanzungsjahr, um den Bestand wieder anzukurbeln.
Eines der wichtigsten Forschungsergebnisse der Grouper Moon Projekt, eine 2002 gegründete Naturschutzpartnerschaft zwischen REEF, dem Cayman Islands Department of the Environment und Forschern von Scripps und OSU, ist, dass Nassau-Zackenbarsche als Erwachsene nicht von Insel zu Insel hüpfen. Das bedeutet, dass sich die Populationen nur durch lokale Reproduktion oder in glücklichen Jahren erholen werden, wenn die Strömungen Larven von größeren Populationen auf anderen Inseln herbeischaffen.
Stock sagte, dies sei einer der Hauptgründe, warum er und seine Kollegen die befruchteten Eier von Little Cayman verfolgen wollten, wo die größte bekannte Ansammlung von Nassau-Zackenbarschen der Welt beheimatet ist. Sie wollten wissen, ob sich die Zackenbarsche auf Little Cayman wieder erholten und ob diese gesunde Population möglicherweise die Erholung auf anderen Inseln ankurbeln könnte.
Um das herauszufinden, kombinierte das Team zahlreiche Datenzeilen und führte einen streng choreografierten Marathon an Feldarbeit durch.
Am 14. Februar 2017 versammelten sich die Zackenbarsche bei Sonnenuntergang, während eine Gruppe von Forschungstauchern auf den Beginn des Spektakels wartete. Als die Fische mit dem Laichen begannen, signalisierten die Taucher anderen Teammitgliedern auf einem nahegelegenen Boot, einen Drifter freizulassen – einen riesigen Leinensocken, der in einer Tiefe von etwa 15 m mit der Strömung mitgezogen wird und an einer blinkenden runden Boje an der Oberfläche befestigt ist. Während des Laichens ließen die Taucher fünf Drifter in der Mitte der Eierfahne frei.
Als die Drifter sich von den sich ansammelnden Fischen entfernten, folgte das Boot 15 Stunden lang ihren blinkenden Lichtern und schleppte dabei einen speziell entwickeltes Unterwassermikroskop hin und her über den Weg der Herumtreiber.
Jaffes Team hatte das Gerät ursprünglich entwickelt, um das Leben im Meer zu dokumentieren. Dazu wurden winzige, meist transparente Planktonstücke fotografiert, während am Scripps Pier befestigt. Damit war es die perfekte Wahl für Stock und seine Co-Autoren, um zu beobachten, wie sich die ähnlich winzigen, transparenten Zackenbarscheier nach der Befruchtung verteilten. Indem sie das Mikroskop im Zickzack durch den von den blinkenden Treibkörpern abgegrenzten Bereich zogen, konnten die Forscher sehen, ob sich die Eier mit der Strömung bewegten oder sich im weiteren Ozean ausbreiteten.
Nassau-Zackenbarsche laichen normalerweise mehrere Nächte hintereinander, also wiederholte das Team den Vorgang in der nächsten Nacht und beschattete diesmal den schwimmenden Eierfleck 36 Stunden lang. Während der beiden Laichnächte im Jahr 2017 nahmen die Forscher 238,184 Bilder auf und identifizierten anschließend 2,265 davon als Eier von Nassau-Zackenbarschen. Wichtig dabei ist, dass jedes dieser Fotos mit 3D-Standortdaten gepaart wurde, sodass sie räumlich und zeitlich dargestellt werden konnten.
Nach der Analyse dieses Datenbergs stellte das Team fest, dass die Eier in der ersten Nacht des Laichens nach Norden wanderten, wobei ein Drifter 18 Tage später in der Nähe der Südküste Kubas landete. Doch in der zweiten Nacht im Jahr 2017 wurden die im Little Cayman-Gebiet gelaichten Eier und Larven größtenteils wieder zu den Riffen von Little Cayman zurückgebracht.
Stock und seine Kollegen verfügten außerdem über Drifterdaten von den Laichzeiten der Nassau-Zackenbarsche auf Little Cayman in den Jahren 2011 und 2016. Indem sie diese mit ihren direkten Beobachtungen aus dem Jahr 2017 kombinierten, konnten sie ein Modell erstellen, um vorherzusagen, wo die befruchteten Eier in den Jahren 2011 und 2016 wahrscheinlich gelandet sind.
Die Modelle sagten voraus, dass die Eier beim Laichen auf Little Cayman im Jahr 2011 – einem wichtigen Fortpflanzungsjahr, das später zur Erholung der Population rund um die Insel führte – größtenteils an die Riffe von Little Cayman zurückgeschickt wurden. Beim Laichen im Jahr 2016 deutete das Modell darauf hin, dass befruchtete Eier auf Grand Cayman landeten, einer Nachbarinsel mit einer dezimierten Population von Nassau-Zackenbarschen.
Stock sagte, die Ergebnisse der Studie bestätigten, dass die Eierwolke im Allgemeinen nahe genug beieinander bleibt, um mithilfe von Driftern eine zuverlässige und relativ einfache Methode zu ermitteln, wo die Larven in den ersten 24 Stunden nach dem Laichen wahrscheinlich landen. Die Ergebnisse zeigen auch, dass sich die florierende Population der Nassau-Zackenbarsche auf Little Cayman scheinbar selbst erneuert und gelegentlich Larven an nahe gelegene Inseln abgibt.
„Zumindest auf Little Cayman profitieren die lokalen Fischpopulationen von lokalen Schutzmaßnahmen, was ein wirklich nützlicher Anreiz für den Artenschutz sein kann“, sagte Stock. „Es unterstreicht auch die Bedeutung des Schutzes von Fischlaichplätzen für andere Arten, die sich auf diese Weise fortpflanzen. Es gibt viele Fischarten, die Laichplätze bilden, wie zum Beispiel der Nassau-Zackenbarsch, daher könnten diese Erkenntnisse für den Schutz anderer Arten nützlich sein.“
Die Entdeckung einer Methode zur physischen Verfolgung der befruchteten Eier wird uns eines Tages auch dabei helfen zu verstehen, was für Reproduktionsbooms wie jenen des Nassau-Zackenbarsches auf den Little Cayman Islands im Jahr 2011 verantwortlich ist.
„Das versucht man schon seit 100 Jahren, aber jetzt sind wir der Möglichkeit näher gekommen, eines Tages an einem bestimmten Ort die Ursachen für diese Jahre, in denen große Larvenzahlen überleben, zu entschlüsseln – sei es Transport, Raubtiere oder Hunger“, sagte Stock. „Das ist von grundlegender Bedeutung für die Zunahme einer Population, und je besser wir es verstehen, desto effektiver können wir Naturschutz betreiben und die Fischerei verwalten.“
Neben Stock und Jaffe sind Andrew Mullen und Brice Semmens von Scripps Oceanography, Allison Candelmo von REEF und dem Central Caribbean Marine Institute, Scott Heppell von OSU, Christy Pattengill-Semmens von REEF, Croy McCoy vom Cayman Islands Government DOE und der Bangor University sowie Bradley Johnson DOE von der Cayman Islands Government Co-Autoren.
Bildnachweis: Jason Belport (Grouper Moon Project), Brian Stock (SIO), Alli Candelmo (Reef Environmental Education Foundation) und Andy Mullen (SIO)