Autor: Anne Schrimpf

// Lachsbesatz in der Kinzig (Baden-Württemberg)

Am 20. August 2021 fand der „späte“ Lachsbesatz in der Kinzig statt. Der Besatz wurde von dem Fischzüchter Martin Gerber von der Lachszucht in Obenheim („Station d´elevange piscole“) und von Stephan Stäbler von der Lachszucht Wolftal durchgeführt. Anne Schrimpf und Thomas Schmidt von der Universität Koblenz-Landau begleiteten die beiden an den verschiedenen Besatzstellen. Die jungen Lachse brachte Martin Gerber aus Obenheim mit. Mit einem Kescher wurden die Tiere aus der Transportbox entnommen, gewogen (Bild 1 und 2) und in Eimer überführt und schließlich in die Kinzig entlassen (Bild 3 und 4).

Insgesamt wurden am 20. August ca. 18.350 Lachse mit einem durchschnittlichen Gewicht von 2,55g an drei verschiedenen Stellen in der Kinzig besetzt. Die Fische waren in einer sehr guten Verfassung und schwammen vital aus dem Eimer in den Fluss. Dieser „späte“ Besatz folgte dem „frühen“ Besatz, der bereits am 4., 10. und 11. Juni 2021 an den gleichen Stellen stattfand.

Bei dem ersten Besatz hatten die Lachse ein durchschnittliches Gewicht von 0,58 g, 1,22 g bzw. 0,62 g. Das höheren Durchschnittsgewicht von 1,22 g beim Besatz am 10.6.2021 wird damit erklärt, dass diese Eier von Wildfängen aus der Zucht Obenheim abstammen. Alle anderen besetzten Lachse stammen aus Eiern von der Zucht Chanteuge (Frankreich), die in Obenheim weiter großgezogen wurden. Diese waren in der Entwicklung einen Monat hinterher.

Die Lachse vom frühen und späten Besatz stammen jeweils aus verschiedenen genetischen Chargen. Die Lachse der unterschiedlichen Gruppen haben also verschiedene Eltern und wurden zu keinem Zeitpunkt vermischt. Von allen Eltern der verschiedenen Gruppen wurde eine Gewebeprobe für die genetische Analyse entnommen. 

Im Herbst findet eine Befischung an verschiedenen Besatzstellen in der Kinzig statt und von jedem gefangenen Lachs wird wiederum eine Gewebeprobe genommen. Durch die Elternschaftsanalyse können die beprobten Lachse ihren Eltern und somit der genetischen Charge und damit dem frühen oder dem späten Besatz zugeordnet werden. Die Ergebnisse geben Aufschluss darüber, welche Besatzmethode kurzfristig an den jeweiligen Besatzstellen der Kinzig besser geeignet ist. Auch wenn die Lachse in einigen Jahren aus dem Meer zurückkommen und erneut beprobt werden, können sie noch immer der genetischen Charge zugeordnet werden. Auch dann wird es interessant sein festzustellen, aus welchem Besatz die Rückkehrer stammten (langfristiges Monitoring).

Der gleiche Versuch wurde bereits im Jahr 2020 durchgeführt. Bei dem Versuch aus dem letzten Jahr wurden die meisten im Herbst in der Kinzig beprobten Fische der genetischen Charge des späteren Besatzes zugeordnet. Da es jedoch auch weitere Faktoren gibt, die einen Einfluss auf das Überleben der frisch besetzten Lachse haben, wie zB. die Temperatur der Kinzig beim Besatz oder Starkregenereignisse direkt nach dem Besatz, wird der Versuch in diesem Jahr wiederholt und eine weitere Wiederholung ist für 2022 geplant.


Martin Gerber holt die Lachse aus der Transportbox und setzt sie in einen großen Eimer, in dem die Fische vor dem Besatz noch einmal gewogen werden. Mit dabei: Stephan Stäbler (links) Thomas Schmidt (rechts).

Die Lachse werden mit dem Kescher in den Eimer überführt.

Auch Thomas Schmidt durfte einige der Lachse in die Kinzig entlassen, mit dabei: Anne Schrimpf.

// Tour nach Frankreich

Insgesamt 12 Lachse, die in Iffezheim am Fischpass in der Reuse gefangen wurden (siehe Beitrag vom 13. Januar 2021 und vom 4. März 2021), wurden von dem Fischzüchter Martin Gerber in die Fischzucht „Station d´elevange piscole“ nach Obenheim in Frankreich transportiert. Die Elterntiere und Nachkommen dieser Lachse werden dann wieder im Rhein und Nebenflüsse  besetzt. Die Befruchtung der Eier ist unter kontrollierten Bedingungen und ohne Fraßfeinde in der Zucht erfolgreicher als unter natürlichen Bedingungen im Rhein.

Am 22. Juni 2021 hat Herr Gerber den Masterstudenten Stefan Theobald und Dr. Anne Schrimpf von der Universität Koblenz-Landau und Prof. Chris Bridges von der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf bzw. TunaTech die gesamte Anlage in Obenheim und die beiden weiteren Standorten an zwei Baggerseen gezeigt.

Es fand ein sehr interessanter und lehrreicher Austausch statt, bei dem die Besucher viel über die Zucht gelernt erfahren haben. Hierbei wurden die ersten Ergebnisse von dem Projekt besprochen und mögliche Gründe für die geringe Anzahl an Lachsrückkehrern diskutiert.

Prof. Chris Bridges und der Student der Umweltwissenschaften Stefan Theobald gucken sich in der
Indoor Anlage Lachse und andere Fischarten an.
Die Lachse aus Iffezheim waren alle in einer sehr guten Verfassung.
Martin Gerber zeigt weitere Zuchtbecken, die etwas entfernt von Obenheim an einem Baggersee stehen
und mit dem Wasser aus dem See gespeist werden.

Als Highlight hat Herr Gerber seinem Besuch die Offshore Zucht auf einem Baggersee gezeigt. In diesen einmaligen Anlagen werden Lachse unter optimalen Bedingungen gezüchtet. Auf diese Weise sind keine Hälterbecken und weitere Technik nötig. Die Fische bekommen das Futter durch einen Futterautomaten, der ca. 2 mal pro Woche nachgefüllt wird.

In rundum geschlossenen Netzen mit einem Durchmesser von 10 Metern und einer Teife von 6 m werden Lachse
„offshore“ gezüchtet Die Gesamttiefe des Sees beträgt 50 m. Zu sehen ist auch ein Futterautomat.
Dr. Anne Schrimpf, die sonst viel am Rechner sitzt und u.a. die genetischen Daten
für das Projekt „GeMoLaR“ auswertet, freut sich über den Tapetenwechsel.

// Forschung zu einem molekularbiologischen Nachweis von atlantischen Lachsen in natürlichen Gewässern

Beitrag geschrieben von Lydia Anastasia Schmidt

Bachelorarbeit von Lydia Anastasia Schmidt, Heinrich-Heine Universität unter der Betreuung von Prof. Chris Bridges und Dr. Florian Borutta (TunaTech), durchgeführt im Rahmen vom Projekt „GeMoLaR“))

Erstmals untersucht von Ficetola et al. (2008) könnte die Analyse von environmental DNA (eDNA) ein innovatives, molekularbiologisches und nicht-invasives Instrument sein, um die Verbreitung des atlantischen Lachses zu überwachen. Die Idee dahinter ist, die im Wasser enthaltende eDNA zu extrahieren und dadurch Rückschlüsse auf die An- oder Abwesenheit des Lachses zu ziehen. Dazu werden Wasserproben an den Stellen von Interesse genommen und diese anschließend filtriert. Durch die folgende Extraktion and Analyse der DNA kann der atlantische Lachs detektiert werden.

Für die durchgeführten Experimente wurde Wasser aus einem Tank des Lachszentrums Hasper Talsperre mit einer Biomasse von ungefähr 6,54 kg/ m3 verwendet. Zur Amplifikation der DNA wurden zwei Methoden verwendet, die Loop-mediated Isothermal Amplification (LAMP) und eine quantitative PCR (qPCR), um die größtmögliche Sensitivität zu gewährleisten.

Durch die Nutzung der LAMP konnte die eDNA aus der unverdünnten Wasserprobe spezies-spezifisch nachgewiesen werden. Zusätzlich konnte eine Verdünnung der Ausgangsprobe bis zu 0,1%, entsprechend einer geschätzten Biomasse von 6,5 g/m3, nachgewiesen werden. Ein positives Ergebnis wird durch einen sofortigen Farbumschlag des Reaktionsmix von pink zu gelb angezeigt.


Abbildung 1: Ergebnisse der LAMP. Die Negativprobe ist wie erwartet pink, dementsprechend wurde keine DNA amplifiziert. Die Gewebe DNA und die eDNA extrahiert aus der Ausgangsprobe eines Tanks sind gelb geworden. Die eDNA aus den verdünnten Wasserproben, mit dem jeweiligen Anteil an Ausgangsprobe in Prozent, konnte bis zu einem Anteil von 0,1% der Ausgangsprobe detektiert werden.

Noch vielversprechendere Ergebnisse zeigt die Nutzung einer quantitativen PCR. Es konnten bis zu 0,001% der Ausgangsprobe nachgewiesen werden. Das entspricht einer geschätzten Biomasse von ungefähr 65 µg/ m3.


Abbildung 2: Ergebnisse der qPCR-Analyse. Die Kontrollprobe enthält aus dem Muskelgewebe extrahierte DNA. Die aus unverdünnten Wasserproben extrahierte DNA (100%) zeigen nach 20 Zyklen positive Ergebnisse. Die verdünnten Wasserproben (0,1%, 0,01% und 0,01%) ergeben nach fortlaufenden Zyklen positive Ergebnisse.

Erste Versuche in natürlichen Gewässern zeigen die Funktionalität der Methode. Dazu wurden verschiedene Stellen im Hasper Bach (NRW), an denen Lachs eDNA erwartet werden konnte, beprobt. An 4/5 Stellen konnte die eDNA des Lachses detektiert werden.


Abbildung 3: Hasper Bach, NRW; Beprobte Stellen sind als Punkte gekennzeichnet. Stellen an denen eDNA nachgewiesen werden konnte sind in grün markiert (grüner Punkt). Konnte keine eDNA nachgewiesen werden wurde die Stelle in rot markiert (roter Punkt). Alle positiven Ergebnisse wurden unterhalb des Lachszentrums erzielt.

Weitere Forschung in diesem Gebiet könnte die Bemühungen zur Wiedereinbürgerung der Wanderfische und die bisher genutzten Monitoring Methoden unterstützen.

Die Daten stammen aus folgender Arbeit:

L.A. Schmidt (2021) Innovative Molecular Biological Test to Determine the Presence or Absence of the Atlantic Salmon (Salmo salar) in natural waters. / Ein innovativer molekularbiologischer Test um die An- oder Abwesenheit des Atlantischen Lachses (Salmo salar) in natürlichen Gewässern zu detektieren. Bachelor Thesis Heinrich-Heine Universität, Düsseldorf pp. 1-55

Zitierte Literatur in diesem Beitrag:

Ficetola, G. F., Miaud, C., Pompanon, F., & Taberlet, P. (2008). Species detection using environmental DNA from water samples. Biology Letters, 4(4), 423–425. https://doi.org/10.1098/rsbl.2008.0118

// Die ersten Rückkehrer kommen in Iffezheim an

Die ersten Lachse sind in der Fischreuse in Iffezheim angekommen und wurden in einem guten Zustand in die Zucht nach Obenheim überführt. Dort wird auch eine Probe für die genetischen Analysen genommen. Wir sind gespannt zu welcher Herkunft die Lachse zugeordnet werden können.

Foto: Stefan Theobald

// Besuch beim Fischpass Iffezheim

Dr. Frank Hartmann von der für den Fischpass fischereifachlich zuständigen  Fischereibehörde am Regierungspräsidium Karlsruhe und seine Kollegin Frau Maj Wetjen stellten den Mitarbeitern der Universität Koblenz-Landau das Fischmonitoring beim Fischpass Iffezheim vor und besprachen mit Ihnen die Reusenpläne für das Jahr 2021 besprochen.

Der Fischpass ist Teil des Rheinkraftwerks Iffezheim , das von der EnBW betrieben wird. Damit die Fische trotz des Wasserkraftwerks im Rhein aufsteigen können, wurde ein Fischpass errichtet. Über drei Eingänge (Abbildung 1) können die Fische den Fischpass erreichen und an einem Beobachtungsfenster vorbei (Abbildung 2) den Rhein entlang weiterschwimmen.

Abbildung 1: Per Lockstrom werden die Fische in den Fischpass hineingeleitet, wo sie über den so genannten Schlitzpass flussaufwärts wandern. Die Kraft des Lockstroms wird durch eine kleine Rohrturbine auf ein fischverträgliches Maß abgebaut.“ Bild und Text entnommen von der Seite der EnBW.
Abbildung 2: In dem Beobachtungsraum können Besucher vorbeischwimmende Fische beobachten. Zurzeit schwimmen sehr wenige Fische durch den Fischpass. Wenn die Temperaturen wärmer werden, werden es wieder viel mehr werden. Wegen der Corona-Maßnahmen dürfen zurzeit auch keine Besucher kommen.

Während unseres Besuchs wurde die Reuse im Fischpass ins Wasser gelassen und somit aktiviert (Abbildung 3). Die Fische schwimmen nun nicht mehr ins Oberwasser der Staustufe, sondern in die Reuse. Die Reuse wird regelmäßig kontrolliert, und gefangene Fische werden dokumentiert und anschließend ins Oberwasser des Fischpasses umgesetzt. 

Abbildung 3: Die Reuse wird durch einen Kran langsam in den Rhein gelassen.

Zurzeit schwimmen sehr wenige Fische in die Reuse und sie wird deswegen nur alle zwei Tage geleert. Bald werden mehr Fische erwartet und die Reuse wird dann täglich oder sogar zweimal täglich geleert werden. Wenn phasenweise zu viele Fische auf einmal durch den Fischpass schwimmen, wird die Reuse wieder deaktiviert, da es sonst zu Verletzungen der Fische kommen kann. Wenn sich in der Reuse ein Lachs befindet, wird sofort der Fischzüchter Martin Gerber von der staatlichen Fischzucht in Obenheim (Elsass) kontaktiert. Er wird jeden für die Zucht geeigneten Lachs in Iffezheim abholen und zur Nachzucht in seine Anlage überführen. Für die Nachzucht ungeeignete Tiere werden an Ort und Stelle wieder freigelassen. Von jedem Lachs wird eine Gewebeprobe genommen und für das genetische Monitoring weiter analysiert. So können wir feststellen, ob der Lachs besetzt wurde und aus welche Zucht er ursprünglich stammt oder ob er natürlich im Rhein gezeugt wurde.

Abbildung 4: Die Reuse ist jetzt aktiv im Wasser. Die Fische schwimmen von nun an zuerst in die Reuse und werden dann wieder frei gelassen bzw. einige Lachse werden in eine Fischzucht übernommen.

// Hunderte Lachsproben schon analysiert

Viele Hundert Lachsproben wurden bereits im Labor analysiert und die Rohdaten ausgewertet. Die Rohdaten von einem Lachs, der 2019 als Rückkehrer beprobt wurde und im Labor den Namen „90016805“ trägt, stellen wir etwas genauer vor. Auf den Abbildungen sieht man die 15 Loci, die bei jedem Lachs untersucht werden. Die verschiedenen Loci sind unterschiedlich gefärbt. In der Tabelle sieht man die zugehörigen Allel-Daten die daraus entstehen. Wie diese Rohdaten weiter ausgewertet werde, stellen wir im Januar ausführlicher vor.

Auf der Abbildung sind die Peaks von sieben Loci abgebildet. Von jedem Locus sind ein (homozygot) oder zwei (heterozygot) Allele vorhanden. Bei dem blaue Peak in der ersten Reihe bei ca. 127 handelt es sich um ein Artefakt, das bei jeder Probe an dieser Stelle auftaucht. Daher wird dieser Peak nicht in die Analyse mit einbezogen.
Auf der Abbildung sind die Peaks von acht Loci abgebildet. Manche Peaks sind ganz klar und spitz und (zweite Zeile, Mitte) bei manchen handelt es sich um sogenannte „Stotterpeaks“ (untere Reihe rechts). Die Formen von jedem Locus bleiben bei den verschiedenen Lachproben konstant. Wenn man genug Peaks gesehen hat, erkennt man die typischen Formen und kann die Peaks gut auswerten.
In diese Tabelle wurde die Längen der Mikrosatelliten aus Abbildung 1 und 2 übertragen. Jeder Locus hat entweder zwei verschiedene Allele (zB. SSP2216) oder zwei mal das gleiche Allel (zB. SSAFA43). Mit diesen Daten werden die weiteren Auswertungen durchgeführt, die wir im Januar genauer erklären werden.

// Besuch im Rheinischen Fischereiverband

Herr Thomas Schmidt und Frau Dr. Anne Schrimpf von der Universität Koblenz-Landau haben Projektpartner in Nordrhein-Westphalen besucht. Der Biologe Armin Nemitz vom Rheinischen Fischereiverband hat ihnen und Prof. Chris Bridges von der Firma TunaTech GmbH eine Führung durch das Wissenshaus für Wanderfische und durch das Wildlachszentrum Rhein-Sieg gegeben und ist mit ihnen zur Kontrollstation für Wanderfische am Siegwehr Buisdorf gefahren. Dabei wurden aktuelle Themen rund um Monitoring, Lachszucht, Besatz, die genetische Beprobung und aktuelle Probleme und Einflussgrößen bei der Lachswiederansiedlung im Rhein und seiner Zuflüsse besprochen. Aktuell wirken sich neben anderen Faktoren der niedrige Abfluss der Sieg und die klimatischen Veränderungen negativ auf das Zurückkehren der Laichfische aus. Gewebeproben von Laichfischen aus dem Wildlachszentrum wurden übergeben. 

Danach sind Herr Schmidt, Frau Dr. Schrimpf und Prof. Bridges weiter zum Lachszentrum Hasper Talsperre (Verlinkung: https://lachszentrum.eu/) gefahren und haben dort von Herrn Firzlaff und seinen Kollegen eine Führung über die Anlage bekommen und an einer Besprechung teilgenommen. Hier wird die Anlage über das ganze Jahr hinweg betrieben und es konnten Lachse der verschiedenen Altersgruppen beobachtet werden. Auch in der Hasper Talsperre ging es bei der Besprechung um die ähnliche Themen und ähnliche Probleme. Neben den niedrigen Wasserständen der Flüsse wird auch der Frassdruck durch Arten wie den Kormoran oder den Wels als großes Problem für die erfolgreiche Wanderung der Lachse angesehen. Die Gewebeproben der Hasper Talsperre befinden sich bereits im Labor der Universität Koblenz-Landau. Herr Wuttke vom Bergischen Fischerei-Verein hatte genetische Proben von Lachsrückkehrern dabei und hat diese übergeben. Die Zucht vom LANUV NRW (Verlinkung: https://www.lanuv.nrw.de/) in Kirchhundem-Albaum konnte auf Grund der Corona-Pandemie nicht besucht werden. Die Gewebeproben der Elterntiere wurden jedoch alle nach Siegburg gebracht und dort übergeben.

Wissenshaus Wanderfische der Stiftung Wasserlauf in Siegburg. Im Besucherzentrum an der Sieg bekommen auch Laien den Lebenszyklus von Wanderfischen sehr anschaulich erklärt. Dr. Armin Nemitz zeigt Dr. Anne Schrimpf die Ausstellung.
Wildlachszentrum Rhein-Sieg. Die Anlage ist bereit für die nächste Saison. Die Lachs-Rückkehrer werden gehältert und abgestriffen. Die Eier werden in einer separaten Erbrütungseinheit aufgelegt und in der Aufzuchteinheit werden die Brütlinge bis zum Sommerparr herangezogen.
Lachszentrum Hasper Talsperre. Von links nach rechts: Dr. Rainer Hagemeyer, Dietmar Firzlaff, Julien Kocabiyik, Thomas Schmidt, Helmut Wuttke, Prof. Chris Bridges. 
Das Lachszentrum und die Hasper Talsperre von oben. Zur Zeit befindet sich eine Erweiterung im Bau.

// Erstes Onlinetreffen

Die Projektpartner haben sich beim Treffen der Genetikexperten der IKSR online getroffen und über den weiteren Projektverlauf gesprochen.

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Projektleitung


Universität Koblenz Landau, Institut für Umweltwissenschaften

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Mail: gemolar@uni-landau.de

Finanzierung


Modell- und Demonstrationsvorhaben (MuD) im Bereich der Erhaltung und innovativen Nutzung der Biologischen Vielfalt.

Gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE), Förderkennzeichen: 2819BM070