Isolierte Bachforellen oberhalb zweier Wehre: Drift, Besatz und knappes Budget
Ein Moorbach in der Altmark ist seit 1994 durch zwei Wehre und eine Betonverrohrung für Bachforellen unpassierbar; oberhalb liegt ein 3,2 km langer, kühler, sauerstoffreicher Abschnitt, unterhalb mündet der Bach in einen größeren Fluss. Bei einer Beprobung 2024 werden oberhalb und unterhalb je 40 Tiere genetisch untersucht (Mikrosatelliten): unterhalb beträgt die mittlere erwartete Heterozygotie 0,31, oberhalb 0,17. Die oberhalb geschätzte effektive Populationsgröße liegt bei 35 Individuen, die Generationenzeit bei zwei Jahren. Seit 2010 setzt der Angelverein jährlich 500 Bachforellen aus einer dänischen Zuchtanlage oberhalb ein, weil die Fänge zurückgingen. Der Verein beantragt Fördermittel und möchte zuerst den Besatz erhöhen, weil das schneller wirke als ein teurer Umbau der Wehre. Die Untere Naturschutzbehörde verlangt dagegen ein Gesamtkonzept mit Erfolgskontrolle.
1. Erklären Sie den Heterozygotieverlust oberhalb der Wehre mit genetischer Drift und schätzen Sie ab, ob die Drift allein den Rückgang von 0,31 auf 0,17 erklärt.
Read the worked answer
In einer isolierten Population ohne Zu- und Abwanderung verändert sich die Allelfrequenz durch Zufall (Drift). Der erwartete Verlust an Heterozygotie pro Generation beträgt etwa 1/(2·Ne). Mit Ne = 35 sind das 1/70 ≈ 1,4 % pro Generation. Bei zwei Jahren Generationenzeit liegen zwischen 1994 und 2024 etwa 15 Generationen; der erwartete Restanteil ist damit (1 − 0,014)^15 ≈ 0,81, also ein Rückgang um rund 19 %. Ausgehend von 0,31 wären etwa 0,25 zu erwarten.
Beobachtet sind 0,17, also ein Verlust von etwa 45 % – deutlich mehr als die Drift allein erklärt. Zusätzliche Ursachen sind plausibel: ein Gründereffekt bei der Isolation (nur wenige Tiere blieben oberhalb zurück, das Ausgangs-Heterozygotie-Niveau war schon niedriger), stark schwankende Reproduktionserfolge (Varianz der Familiengröße senkt die effektive Größe unter 35) und der Besatz mit Zuchtfischen, der die lokalen Allelfrequenzen verschiebt. Unterhalb der Wehre verhindert der Anschluss an den Fluss genau diesen Verlust – dort bleibt die Heterozygotie mit 0,31 erhalten.
2. Beurteilen Sie den jährlichen Besatz mit 500 Zuchtfischen als Maßnahme zur Stützung der Population.
Read the worked answer
Der Besatz erscheint als schnelle Hilfe, ist genetisch aber riskant.
- Herkunft: Ein dänischer Zuchtstamm ist über viele Generationen von der lokalen Population getrennt und an Zuchtbedingungen angepasst. Werden solche Tiere eingekreuzt, können lokal koadaptierte Genkombinationen zerstört werden (Outbreeding-Depression).
- Genetische Verdünnung: Wenn Zuchtfische überleben und sich paaren, verdrängen ihre Allele die lokalen; die Population wird genetisch homogener, nicht vielfältiger.
- Wirkungslosigkeit gegen Drift: Bleiben nur wenige Elterntiere erfolgreich, sinkt die effektive Populationsgröße weiter – die Zahl der ausgesetzten Tiere sagt nichts über die Zahl der tatsächlich reproduzierenden Individuen.
- Ökologisch: Zuchtfische sind Konkurrenten der Restpopulation, und der Besatz verschleiert das eigentliche Problem, die Isolation.
Sinnvoll wäre höchstens eine unterstützende Vermehrung mit Nachkommen der lokalen Restpopulation, begleitet von Erfolgskontrolle. Vorrangig muss die Durchgängigkeit hergestellt werden, weil sie den Genfluss dauerhaft ermöglicht.
3. Der Verein will zuerst den Besatz erhöhen, die Behörde verlangt ein Gesamtkonzept. Bringen Sie die Maßnahmen bei knappem Budget in eine begründete Rangfolge und geben Sie an, welche Maßnahme den größten Effekt auf die genetische Vielfalt hat.
Read the worked answer
Rangfolge mit Begründung:
- Besatz mit fremdem Stamm sofort beenden (Kosten praktisch null). Diese Maßnahme muss zuerst kommen, weil jeder weitere Besatz den genetischen Schaden vergrößert, den spätere Maßnahmen nicht rückgängig machen. Sie ist die Voraussetzung dafür, dass aufsteigende Wanderer wieder eine lokale Population vorfinden.
- Eine der beiden Wehre (möglichst das untere) durch eine Sohlgleite oder Raue Rampe durchgängig machen. Das schafft dauerhaft Genfluss, erhöht die effektive Populationsgröße und wirkt gegen Drift – der größte Effekt auf die genetische Vielfalt pro investiertem Euro, weil die Wirkung über viele Generationen anhält.
- Zweite Barriere umbauen, sobald Mittel verfügbar sind; bis dahin Monitoring von Wanderaktivität, Bestandsdichte und Heterozygotie (Mikrosatelliten, gleiche Methodik wie 2024).
- Öffentlichkeitsarbeit und Angeldokumentation, um Entnahmedruck und Erwartungen zu steuern.
Begründung der Priorität: Nur die Vernetzung verändert die Ursache – die Isolation. Besatz behandelt ein Symptom, kostet jährlich Geld und verschlechtert die genetische Ausgangslage; die Behörde hat mit der Forderung nach einem Gesamtkonzept also fachlich recht.