Salmon sagte: Der Weg nach Hause, egal wie schwierig er ist, ist immer „duftend“!

Autor: Black Cat Nino

Der Artikel stammt vom offiziellen Account der Science Academy (ID: kexuedayuan)

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Jedes Jahr am Vorabend des Frühlingsfestes findet die weltweit größte Menschenwanderung statt – der Reiseansturm zum Frühlingsfest. Egal, wie weit man von zu Hause weg ist, jeder wird sein Bestes geben, um ein Ticket nach Hause zu kaufen, nur um zurückzukehren und an einem Wiedersehensessen teilzunehmen. In der Wasserwelt ähneln Lachse (einschließlich Pazifischer Lachs und Atlantischer Lachs, auch als Lachse bekannt) den Chinesen und haben ein starkes Gefühl von Heimweh.

Lachse werden im Süßwasser geboren und wandern ins Meer, wenn sie eine bestimmte Größe erreicht haben. Wenn sie erwachsen sind, wandern sie zur Fortpflanzung ab. Sie ziehen in großen Gruppen Tausende von Kilometern flussaufwärts und müssen dabei oft die potentielle Energie der Schwerkraft überwinden, um über Wasserfälle zu springen. Dann wandern sie den ganzen Weg vom Meer zurück ins Süßwasser, um sich fortzupflanzen. Das Erstaunliche ist, dass sie über ein präzises Navigationssystem verfügen und die meisten von ihnen zu den Flüssen zurückkehren können, in denen sie geboren und aufgewachsen sind. Wie machen sie das?

Tatsächlich „riechen“ sie ihren Weg nach Hause.

Lachse schwimmen flussaufwärts (Bildnachweis: Veer-Fotogalerie)

Orientieren sich Fische am Geruch?

In den 1950er Jahren entdeckten die Wissenschaftler Hasler und Wisby, dass Lachse nach dem Training unterscheiden konnten, ob Forscher ihnen in verschiedenen Flüssen Futter oder Elektroschocks verabreichten. Sobald ihre Geruchsorgane zerstört sind, verlieren sie die Fähigkeit zur Unterscheidung. Anschließend stellten sie die Hypothese auf, dass die Wanderung der Lachse auf ihrem Geruchssinn beruht: Junge Lachse, die in Süßwasser leben, entwickeln tiefe olfaktorische Gedächtniseindrücke einiger Chemikalien in ihrer Umgebung (sowohl der Wasserumgebung, in der sie aufwachsen, als auch der Umgebung, in der sie zu flussabwärts gelegenen Flüssen wandern). Wenn sie das Erwachsenenalter erreichen, nutzen sie diese Erinnerungen, um zu migrieren und nach ihrer früheren Heimat zu suchen.

Das ist eine verrückte Idee, wie können wir das beweisen?

Wissenschaftler führten ein ziemlich faszinierendes Experiment mit künstlich gezüchteten jungen Lachsen gleichen Alters als Versuchsobjekten durch. Sie gruppierten die jungen Lachse, zogen sie in Becken mit unterschiedlichen chemischen Verbindungen auf und markierten sie. Die erste Gruppe von Pools enthielt Morpholin in einer Konzentration von 5 x 10-5 mg/l, die zweite Gruppe von Pools enthielt Phenylethanol in einer Konzentration von 1 x 10-3 mg/l und die dritte Gruppe von Pools diente als Kontrolle ohne Zugabe irgendeiner Verbindung. Um die Wasserqualität nicht zu beeinträchtigen, verwenden die drei Becken dasselbe Quellwasser. (Hinweis: Studien haben ergeben, dass Lachse geringe Konzentrationen von Morpholin und Phenethylalkohol erkennen können, und diese beiden Verbindungen kommen in natürlichen Gewässern nicht vor.)

Als die markierten Lachse groß waren, ließen die Wissenschaftler sie wieder im Michigansee frei.

(Bildquelle: Referenz 1)

Anderthalb Jahre später gaben die Experimentatoren Morpholin und Phenylethanol in mehr als ein Dutzend Flüsse ab, die in den Michigansee münden. Sie richteten Beobachtungspunkte ein und fingen Lachse in den Flüssen, um zu sehen, ob die wandernden erwachsenen Lachse in die Flüsse zurückkehren würden, die bestimmte Jungfischverbindungen enthalten. Die experimentellen Ergebnisse zeigten, dass die überwiegende Mehrheit der Lachse (>90 %) in der ersten und zweiten Gruppe in die Flüsse wanderte, die die entsprechenden Verbindungen enthielten (Morpholin wurde in 10# freigesetzt und Phenylethanol wurde in 7 und 8# freigesetzt, siehe Abbildung). Die Lachse der Kontrollgruppe wanderten in diesem Jahr in mehrere Beobachtungsflüsse und kehrten nicht gezielt in den Fluss zurück, in dem die Verbindungen freigesetzt wurden. Dieses Experiment zeigt, dass Lachse ihren Geruchssinn nutzen können, um den Weg nach Hause zu finden.

Weitere Untersuchungen ergaben, dass, wenn die Nasen erwachsener Lachse künstlich mit Vaseline, Baumwolle usw. verstopft wurden, der Anteil derer, die zu ihrem ursprünglichen Geburtsort zurückkehrten, deutlich geringer war als bei der Kontrollgruppe, d. h. es war für sie schwierig, ihren ursprünglichen Geburtsort zu finden. Dies verdeutlicht die Bedeutung des Geruchssinns für die Navigation der Lachse während der Brutzeit.

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Die Erinnerung an den Lachs: der besondere Geschmack seines Geburtsortes

In der natürlichen Umwelt gibt es eine sehr komplexe Mischung chemischer Stoffe. Welcher Geruch führt den Lachs zurück nach Hause?

Wissenschaftler haben nach speziellen Substanzen gesucht, die bei der Lachswanderung eine wichtige Rolle spielen. Zu den von ihnen untersuchten Substanzen gehören Gallensäuren, Pheromone, Mikroorganismen, Aminosäuren usw.

Durch elektrophysiologische Aufzeichnungen und andere Methoden hat man herausgefunden, dass das Geruchssystem von Lachsen sehr empfindlich auf Aminosäuren reagiert. Ähnliche Verhaltensstudien bei Tieren haben außerdem ergeben, dass junge Lachse eine klare Vorliebe und Tendenz für Wasserumgebungen mit extrem niedrigen Konzentrationen wasserlöslicher Aminosäuren (10-6 mol/Liter) haben. Wenn junge Lachse bestimmten Aminosäuren ausgesetzt sind, bevorzugen sie als erwachsene Tiere eine Umgebung, die diese Aminosäuren enthält. Aminosäuren sind als Grundbausteine ​​der Proteinstruktur in der natürlichen Umwelt weit verbreitet und gelten daher auch als die bevorzugten Gedächtnisabdruckmoleküle des Lachses. Manche Wissenschaftler gehen davon aus, dass neben dem Geruch der Wachstumsumgebung auch Gerüche, die von Artgenossen abgegeben werden, die Wanderung der Lachse steuern können.

Wann genau erinnern sich Lachse an diese Aromen?

Wir haben bereits erwähnt, dass Lachse nach Erreichen des Erwachsenenalters im Allgemeinen ins Meer zurückkehren, um dort zu leben. Dann liegt das Zeitfenster für die Entstehung von Erinnerungsabdrücken höchstwahrscheinlich vor der Wanderung ins Meer. Es wird vermutet, dass die Jugendentwicklung des Lachses eine entscheidende Phase für die Bildung von Geruchsgedächtnissen darstellt. Während dieser Zeit stellten die Forscher fest, dass der Schilddrüsenhormonspiegel deutlich anstieg. Es wurde festgestellt, dass der Anstieg des Schilddrüsenhormonspiegels eng mit dem Wachstum und der Entwicklung der Riechzellen bei jungen Lachsen und ihrer Geruchsempfindlichkeit zusammenhängt. Daher spekulieren die Forscher, dass erhöhte Schilddrüsenhormonspiegel das olfaktorische Lernen und die Bildung von Gedächtniseindrücken fördern könnten. Interessanterweise wird diese Spekulation durch relevante Funktionsforschung stark gestützt. Die Studie ergab, dass eine künstliche Erhöhung des Thyroxinspiegels bei jungen Lachsen, während man ihnen einen Geschmack gab, dazu beitrug, dass sich die Junglachse den Geschmack langfristig merken konnten.

Kurz gesagt, vielleicht sind es die Aromen der Flora und Fauna im Fluss und der ökologischen Umgebung auf beiden Seiten, die sich zu einem besonderen Aroma des Geburtsorts des Lachses verbinden. Gleichzeitig dürfte der physiologische Prozess der präzisen Regulierung des Hormonspiegels bei Lachsen dazu beitragen, dass sich der Geruch des Geburtsortes bei jungen Lachsen olfaktorisch einprägt.

Kleiner Lachs (Fotoquelle: Veer-Fotogalerie)

Abschluss

Bemerkenswerterweise sind sich Wissenschaftler im Allgemeinen einig, dass Lachse ihren Geruchssinn zur Navigation ihrer Wanderungen nutzen, nachdem sie die Küste erreicht haben und in Süßwasser eindringen. Allerdings ist der Wissenschaft noch immer nicht klar, wie Lachse das offene Meer durchqueren und in Süßwassergewässer wandern. Man geht derzeit davon aus, dass Lachse im Meer verschiedene Sinnesorgane, darunter Seh- und Geruchssinn, zur Urteilsbildung nutzen. Informationen von der Sonne, Magnetfeldern, der Temperatur, Meeresströmungen, Nahrung, Gerüchen im Wasser und mehr können Lachsen dabei helfen, ihren Weg nach Hause zu finden.

Im letzten halben Jahrhundert hat der Mensch der natürlichen Umwelt immer größere Schäden zugefügt. Der Bau von Staudämmen und die Verschmutzung von Flüssen haben die Wanderung und Fortpflanzung der Lachse stark beeinträchtigt. Eine Studie der University of Washington und des NOAA Fisheries Northwest Fisheries Science Center aus dem Jahr 2018 ergab, dass die durch steigende Kohlendioxidemissionen verursachte Versauerung der Meere wahrscheinlich den Geruchssinn von Lachsen schädigt und dadurch wichtige Verhaltensweisen beeinträchtigt, die auf dem Geruchssinn beruhen, wie etwa die Vermeidung von Raubtieren, die Navigation und die Fortpflanzung. Hier ruft der Autor alle dazu auf, die Umwelt der Erde zu schützen und den Tieren einen Lebensraum zum Überleben zu geben.

Quellen:

1. A, T, Scholz, et al. Prägung auf chemische Signale: Die Grundlage für die Wahl des Heimatgewässers bei Lachsen. [J]. Science (New York, NY), 1976.

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4. Dittman A, Quinn T. Homing beim Pazifischen Lachs: Mechanismen und ökologische Grundlagen[J]. Journal of Experimental Biology, 1996, 199 (Teil 1):83-91.

5. Warren J. Wisby und Arthur D. Hasler. Einfluss der olfaktorischen Okklusion auf wandernde Silberlachse ( O. kisutch )[J]. J Fish Res Board Can, 1954, 11(4):472-478.

6. Hasler AD, Wisby WJ. Unterscheidung von Bachgerüchen durch Fische und ihre Beziehung zum Verhalten des übergeordneten Bachs [J]. The American Naturalist, 1951, 85(823):223-238.

7. Wei Kai, Cai Hongying, Chen Chunshan. Olfaktorische Verhaltensreaktion von Salmonella spheniscus auf wasserlösliche Aminosäuren[J]. Marine Fisheries, 2018, 40(6).

8. Wei Kai, Chen Chunshan, Zhang Xuguang. Forschungsfortschritte zur Funktion und Verhaltensökologie des olfaktorischen Systems von Fischen[J]. Meeresfischerei, 2017, 39(6).

9. http://www.bio1000.com/hangye/201812/205932.html