Der Einfluss multipler chemischer Stressoren auf freilebende Fischpopulationen – eine Fallstudie zur kombinierten Anwendung von Biomarkern sowie Transkriptom- und Genomanalysen

Project duration: 2021–2022

Funding: Excellence cluster RobustNature

Princinple investigators

• Prof. Dr. Henner Hollert
• Dr. Sarah Johann

Project coordination of the subproject at E³T

• Prof. Dr. Henner Hollert
• Dr. Sarah Johann
• Fabian Weichert, M.Sc.

Project partner

• Prof. Dr. Jörg Oehlmann (FB 15)
• Prof Dr. Werner Brack (FB 15 & UFZ Leipzig)
• PD Dr. Patrick Fink (UFZ Magdeburg)
• Dr. Carolin Völker (ISOE)
• Prof. Dr. Markus Pfenninger (SNG & TBG)
• Dr. Barbara Feldmeyer (SNG & TGB)
• Prof. Dr. Klement Tockner (SNG)
• Prof. Dr. Ingo Ebersberger (TBG & FB 15)
• Prof. Dr. Joachim Sturve (Universität Göteborg, Schweden)
• Prof. Dr. Markus Brinkmann (University of Saskatchewan, Kanada)
• Prof. Dr. Markus Hecker (University of Saskatchewan, Kanada)

Project description

German:
Die heutigen Belastungsmuster von Gewässern sind charakterisiert durch eine stetig wachsende Anzahl von Schadstoffen, die in komplexen Mischungen vorliegen. Die ökologischen Folgen dieser Umweltbelastung mit Schadstoffen sind oftmals nicht oder nur schwer abschätzbar. Angesichts dieser Erkenntnis ist es von großer Bedeutung, effektorientierte Untersuchungen in biologischen Systemen durchzuführen, um die ökologisch relevanten Auswirkungen der kombinierten Schadstoffbelastung zu analysieren.
Die Absicht des SynergyFunds ist es, anhand eines Fallstudien-Szenarios das Verständnis von sich verändernden Ökosystemen unter multiplen chemischen Stressoren zu verbessern. Im Konkreten sollen anhand einer Fallstudie mit freilebenden Bachforellen in einem gut studierten Mittelgebirgsbach (Holtemme) die folgenden Ziele untersucht werden: (1) Untersuchung adverser Effekte mittels Multi-Biomarker- und Transkriptomanalysen, die durch die Einleitung von gereinigten Abwässern in freilebenden Bachforellen ausgelöst werden; (2) Anwendung genomischer Methoden, um den Einfluss der Abwassereinleitung auf genetische Anpassungen unterschiedlich exponierter Populationen zu untersuchen.
Die in diesem Projekt genutzte Vorgehensweise eignet sich, um eine schrittweise Integration der Erkenntnisse zu ermöglichen und die Zusammenhänge zwischen der Exposition mit multiplen chemischen Stressoren und den langfristigen ökologischen Folgen aufzuzeigen sowie besser zu verstehen. Durch die Kooperation mit Wissenschaftler:innen des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung, des LOEWE-Zentrums für Translationale Biodiversitätsgenomik/Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums und den Universitäten Göteborg und Saskatchewan ist eine hervorragende Plattform für die erfolgreiche Durchführung des Projekts geboten.

English:
Nowadays, water pollution patterns are characterised by a steadily growing number of pollutants that are present in complex mixtures. The ecological consequences of this environmental pollution are often difficult or impossible to assess. In view of this, it is of great importance to conduct effect-oriented studies in biological systems to analyse the ecologically relevant effects of a combined exposure to multiple pollutants.
The intention of this SynergyFund is to use a case study scenario to improve the understanding of changing ecosystems under multiple chemical stressors. Particularly the following objectives will be investigated, using feral brown trout in a well-studied low mountain stream (Holtemme): (1) Investigation of adverse effects triggered by wastewater treatment plant effluent, using multi-biomarker and transcriptome analyses; (2) Application of genomic methods to investigate the influence of wastewater discharge on genetic adaptations of differently exposed populations.
The approach used in this project is suitable to enable a stepwise integration of the findings and to demonstrate and better understand the links between exposure to multiple chemical stressors and long-term ecological consequences. The cooperation with scientists from the Helmholtz Centre for Environmental Research, the LOEWE Centre for Translational Biodiversity Genomics/Senckenberg Biodiversity and Climate Research Centre and the Universities of Gothenburg and Saskatchewan provides an excellent platform for the successful realisation of the project.