Umweltveränderungen kommen natürlicherweise vor und viele Spezies waren im Laufe ihrer Evolutionsgeschichte davon betroffen. Durch die Aktivitäten des Menschen jedoch finden diese in höherer Geschwindigkeit und größerem Umfang statt und stellen so für viele Spezies eine neue Herausforderung dar. Einen großen Einfluss auf die Umwelt nimmt der Mensch durch Verschmutzung, welche zu Veränderungen der Physiologie der Organismen und deren Verhalten führen und damit Einfluss auf die Populationsdynamik und letztendlich auf die Biodiversität haben kann. In meiner Dissertation untersuchte ich den Einfluss durch Bergbau ausgelöster Trübung auf das Verhalten und die soziale Struktur des Guppys. Er nutzt soziale Interaktionen für eine höhere Effizienz bei der Nahrungssuche und Räubervermeidung. Die Nutzung sei-nes dafür eingesetzten Sehsinns ist bei Trübung stark eingeschränkt. Ich untersuchte die Reaktion Trübung unerfahrener Fische aus Labor und Feld auf Trübung. Es zeigte sich, dass beide ihre sozialen Interaktionen in trübem Wasser verringerten. Eine zusätzliche Markow-Ketten-Analyse ergab aber auch, dass Laborfische Kontakte zu bestimmten In-dividuen der Gruppe verstärkten und Feldfische ihre initiierten Kontakte behielten. An-schließend studierte ich den Unterschied der sozialen Struktur Trübung erfahrener und - unerfahrener Fische. Trübung erfahrene Fische erhöhten die Gesamtzahl der Interaktio-nen, reduzierten jedoch die Anzahl der initiierten Kontakte im Gegensatz zu unerfahre-nen Fischen. Diese Strukturänderung, vermute ich, erhöht den Zusammenhalt und damit den In-formationsfluss im Schwarm. Die Ergebnisse von Folgeversuchen, nämlich der Erhalt der Paarungsanzahl und die effektivere Vermeidung einer Räuberattrappe bei Trübung er-fahrenen Fischen, unterstützen diese Vermutung. Die Arbeit zeigt, dass Guppys in der Lage sind, sich durch Änderung Ihrer sozialen Struktur an trübe Verhältnisse anzupas-sen. Dies könnte auch Einfluss auf ihre Populationsstruktur haben. / Most species have been subjected to environmental changes during their evolutionary history. However, due to human activity, environmental changes are currently occurring at higher speeds and on a greater scale, presenting new challenges for many species. Pollution, as a major type of human-induced environmental change, may not only affect physiology but also behaviour, thereby affecting population dynamics and consequently biodiversity. The topic of my dissertation is the effect of turbidity from quarrying on the behaviour and social association pattern of the guppy (Poecilia reticulata). Turbidity impairs the fish’s ability to use visual cues during social interactions, which in turn helps increases efficiency of foraging and avoiding predators. I investigated the initial re-sponse of guppies to turbidity and subsequently tested whether turbidity-experienced vs turbidity-inexperienced populations differ in their social association patterns and how they cope with ecological challenges. Both lab-reared and wild-caught guppies that were inexperienced with turbidity reduced social associations in turbid water in con-trast to turbidity-experienced fish. A Markov chain analysis revealed that lab-reared guppies increased associations with particular neighbours. Similarly, wild-caught gup-pies maintained the number of initiated associations under turbid conditions. The in-crease in non-initiated associations suggests a stronger connectivity within the shoal, leading to higher information transmission in a poor visual environment. Additional results showed that this altered social structure enabled turbidity-experienced fish to maintain the frequency of mating attempts in turbidity and to avoid predation risk. This suggests that guppies have the ability to adjust to turbidity, but with major changes in their social structure, which might have an impact on population dynamics.

(Oberflächen-) Gewässer weltweit sind mit geringen Mengen (ng/L bis wenige µg/L) humaner Pharmazeutika belastet. Diclofenac (DCF; nicht-steroidal, entzündungshemmend) und Metoprolol (MTP; ß-Blocker) gehören entsprechend ihres hohen Verbrauchs zu den am häufigsten gefundenen Substanzen. Deren biologische Aktivität ist nicht auf den Menschen beschränkt. Gut konservierte Enzyme innerhalb der Vertebraten legen Auswirkungen auf Nicht-Zielorganismen wie Fische nahe, die bisher in Langzeituntersuchungen mit umweltrelevanten Konzentrationen unzureichend untersucht wurden. In der vorliegenden Arbeit wurden die physiologischen Effekte von DCF und MTP auf die Nil-Tilapie (Oreochromis niloticus), einem der wichtigsten Aquakulturfische weltweit, untersucht. In vitro konnte anhand primärer Hepatozyten gezeigt werden, dass bereits umweltrelevante Konzentrationen von DCF zu einer erhöhten Genexpression verschiedener Schlüsselenzyme der Detoxifizierung führten. Nach MTP-Exposition waren die Veränderungen weniger eindeutig. Beide Substanzen induzierten die Vitellogenin Genexpression, nur DCF jedoch bereits in umweltrelevanter Konzentration. In vivo wurden in zwei Langzeit-Expositionsversuchen die physiologischen Effekte vom befruchteten Ei bis 80 Tage nach Schlupf in O. niloticus untersucht. Beide Substanzen hatte keinen Einfluss auf Schlupferfolg und Überleben, das Wachstum war nach 80 Tagen nach Schlupf leicht reduziert. Die deutlichsten Auswirkungen waren histopathologische Veränderungen der Kiemen, veränderte Genexpressionen der Gonadotropine und eine erhöhte Expression von Vitellogenin. Die Ergebnisse legen eine stärkere östrogene Aktivität von DCF im Vergleich zu MTP nahe. Zusammenfassend sind die Bedenken gegenüber den Einzelsubstanzen eher gering, negative Auswirkungen auf die Reproduktion und sich verstärkende Effekte bei zeitgleicher Exposition gegenüber DCF und MTP lassen sich jedoch nicht ausschließen und sollten im Weiteren untersucht werden. / Surface waters worldwide are contaminated with low levels (ng/L up to few µg/L) of human pharmaceuticals. Diclofenac (DCF; non-steroidal, anti-inflammatory) and metoprolol (MTP; ß-blocker) are highly consumed and therefore commonly detected. Their biological activity is not restricted to humans. Well conserved enzymes within the vertebrates suggest effects on non-target organisms such as fish, poorly studied in long-term exposure experiments using environmentally relevant concentrations. In the presented work, physiological effects of DCF and MTP on the Nile tilapia (Oreochromis niloticus), an important aquaculture fish species, were studied. Using primary hepatocytes, it was shown in vitro that environmentally relevant concentrations of DCF increased the gene expression of different key enzymes of the detoxification, while MTP exposure had a less clear effect. Both substances induced vitellogenin gene expression, but only after DCF exposure this was significantly elevated already at the environmentally relevant concentration. In vivo, two long-term exposure studies on the physiological effects from the fertilized egg until 80 days post-hatch were evaluated. Both substances did not affect hatching success and survival, while growth was slightly reduced after 80 days post-hatch. Histopathological alterations of the gills, changed gene expression patterns of the gonadotropins and induced vitellogenin gene expression were the most dominant findings. The results indicate a stronger estrogenic mode of action of DCF compared to MTP. Overall, the risk due to a single substance exposure seems to be relatively low but adverse effects on reproduction and additive effects during simultaneous exposure to DCF and MTP cannot be excluded and should be investigated further.

Die weltweit mehr als 7500 Amphibienarten sind durch anthropogene Ursachen wie Habitatzerstörung, Krankheitsverbreitung, Klimawandel und Umweltverschmutzung in ihrem Bestand bedroht. Einige der Ursachen sind kaum erforscht, so die Verschmutzung aquatischer Ökosysteme durch endokrine Disruptoren (EDs), Substanzen, die mit dem Hormonsystem interagieren. Ausgehend von neuen molekularen Markern, welche die Ermittlung des genetischen Geschlechts erstmals bei einigen Hyliden und Bufoniden erlauben, wurde in der vorliegenden Arbeit auf die Wirkung des synthetischen Östrogens 17α- Ethinylestradiol (EE2)und des Weichmachers Bisphenol A (BPA) fokussiert. Für drei Bufonidenarten wurde zunächst die Geschlechtsgebundenheit von Mikrosatelliten getestet und ein XX/XY-System nachgewiesen. Diese und bereits etablierte Marker wurden anschließend in ein neu entwickeltes Versuchsdesign für ED-Studien integriert: Nach gleichzeitiger Aufzucht von Modell- (Xenopus laevis) und Nicht-Modell-Arten (Hyla arborea, Bufo viridis) unter EE2- bzw. BPA- Exposition wurde das genetische Geschlecht bestimmt und mit dem anatomisch und histologisch ermittelten phänotypischen Geschlecht erglichen. Die drei Anuren zeigten starke Empfindlichkeitsunterschiede gegenüber beiden EDs. Umweltrelevante Konzentrationen beeinflussten die somatische Entwicklung und führten zu artspezifischen Gonaden-Fehlbildungen. EE2 bewirkte zahlreiche partielle und komplette Geschlechtsumwandlungen, mit stärkeren Effekten bei X. laevis. Diese Arbeit zeigt somit, dass bereits niedrige EE2- und BPA-Konzentrationen zu starken Schädigungen führen können und die Substanzen aufgrund ihrer erheblichen aquatischen Präsenz als ernstzunehmende Faktoren der Amphibienkrise anzusehen sind. Die Ermittlung des genetischen Geschlechts wird als wichtig eingestuft, um verlässliche Aussagen über ED-Effekte zu treffen. Zudem sollten an der Modell-Art X. laevis gewonnene Erkenntnisse nicht vorbehaltlos auf andere Amphibienarten extrapoliert werden. / The more than 7500 known amphibian species are globally threatened, mainly due to anthropogenic causes like habitat destruction, dispersing diseases, climate change and environmental pollution. Some of the causes are barely investigated, e.g. the pollution of aquatic ecosystems with endocrine disrupting compounds (EDCs), substances that interfere with the hormone system. Based on new molecular markers, for the first time allowing genetic sexing in some hylids and bufonids, this thesis focused on the effects of the synthetic estrogen 7α-ethinylestradiol(EE2) and the plasticizer bisphenol A (BPA). Initially, several microsatellite markers were tested for sex-linkage in three bufonid species, and an XX/XY system could be revealed. Subsequently, these and other established markers were integrated into a newly developed experimental design for EDC-research: after simultaneous exposure of model (Xenopus laevis) and non-model species (Hyla arborea, Bufo viridis) to EE2 or BPA, metamorphs were genetically sexed. Anatomically and histologically determined phenotypic sexes were directly compared with the genetic sex of each individual. The three anurans showed striking differences in their susceptibilities in both EDCexperiments. Environmentally relevant concentrations affected the somatic development and led to species-specific gonadal anomalies. In addition, EE2 provoked high numbers of mixed sex and completely sex-reversed individuals, with more pronounced effects in X. laevis than in the two non-model species. This work shows that low concentrations of EE2 and BPA lead to severe damages. Due to their widespread presence in the aquatic environment, these substances might contribute to the worldwide amphibian crisis. To produce reliable results in EDC-studies, genetic sexing is considered important. Furthermore, findings gained with the model species X. laevis should not unreservedly be extrapolated to other amphibian species.