Description: In Nahrungsnetzen kontrollieren sowohl bottom-up (Ressourcen) als auch top-down Faktoren (Fraß durch höhere trophische Ebenen) die Biomasse intermediärer Stufen wie z. B. benthischer Algen (Periphyton). Die Wichtigkeit beider Mechanismen konnte gezeigt werden; allerdings scheint die Stärke der top-down Kontrolle in verschiedenen natürlichen Systemen stark zu variieren und die Faktoren, welche die Stärke der top-down Kontrolle bestimmen, sind bisher nur unzureichend verstanden. Die zentrale Hypothese dieses Projekts ist, dass die Stärke der top-down Kontrolle durch die Nahrungsqualität der Algen bestimmt wird, die ihrerseits durch die Allokation essentieller Ressourcen (wie Licht und Nährstoffe) beeinflusst wird. Insbesondere in räumlich gegliederten Gemeinschaften wie Periphyton zeigt die Nahrungsqualität eine große räumliche Heterogenität. Zusammen mit davon abhängigen dynamischen Verhaltensanpassungen der Herbivoren ist dies vermutlich besonders wichtig für die Kontrolle der Biomasseentwicklung des Periphytons, wenngleich diese Faktoren bisher nicht ausreichend untersucht wurden. In diesem Projekt untersuchen wir diese Hypothese auf verschiedenen Skalen und Komplexitätsstufen, sowohl in hochkontrollierten Laborexperimenten, als auch in freilandnahen Mesokosmosexperimenten. Dies umfasst die lokale, homogene Patchgröße, die komplexere Multi-Patch-Ebene mit räumlicher Heterogenität und der Möglichkeit zur Futterwahl für die Herbivoren bis hin zu hochkomplexen Szenarien unter Berücksichtigung von Wachstum und Migrationsverhalten der Herbivoren in Mesokosmosexperimenten. Auf diesen Komplexitätsstufen wird die Ressourcenverfügbarkeit (des limitierenden Nährstoffs P und Lichtenergie) experimentell manipuliert und die Kontrolle der Periphytonbiomasse durch Herbivorie auf zwei Wegen quantifiziert: a) als Biomasseflux zwischen Algen und Herbivoren und b) als Reduktion der Periphytonbiomasse durch Weidegänger im Vergleich zu konsumentenfreien Kontrollansätzen. Insgesamt wird dieses Projekt zeigen, welche Mechanismen die Stärke der top-down Kontrolle auf das Periphyton regulieren und wird dazu beitragen, die Kontrolle der Eutrophierung natürlicher Oberflächengewässer besser zu verstehen.
Types:
SupportProgram
Origins:
/Bund/UBA/UFORDAT
Tags:
Benthal
?
Periphyton
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Eutrophierung
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Licht
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Nährstoff
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Allokation
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Biofilm
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Hydrogeologie
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Phytophagen
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Szenario
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Algenbiomasse
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Hydrochemie
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Kontrollsystem
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Limnologie
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Oberflächengewässer
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Siedlungswasserwirtschaft
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Gewässerorganismen
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Algen
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Laborversuch
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Biomasse
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Hydrologie
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Nahrungskette
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Ressource
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Kommunalebene
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Ressourcenverfügbarkeit
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Integrierte Wasser-Ressourcen Bewirtschaftung
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Netz
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Region:
Nordrhein-Westfalen
Bounding boxes:
6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Organisations
-
Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
-
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Ökologische Systemanalyse (Mitwirkende)
-
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Themenbereich Wasserressourcen und Umwelt, Department für Fließgewässerökologie (Mitwirkende)
-
Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
-
Universität zu Köln, Biowissenschaftliches Zentrum, Zoologisches Institut, Aquatische chemische Ökologie (Betreiber*in)
Time ranges:
2016-01-01 - 2025-06-30
Alternatives
-
Language: Englisch/English
Title: Grazer control of benthic algal biomass: The role of food quality on different levels of spatial organization
Description: In food webs, both bottom-up (i.e., resources) and top-down (i.e., feeding by next trophic level) factors control the biomass on intermediate trophic levels such as benthic algal biofilms (periphyton). Both mechanisms were demonstrated to be significant with, however, strong variations in the strength of top-down control in different natural settings. Factors that determine the strength of top-down control are as yet poorly understood. The central hypothesis of this project is that the strength of top-down control of periphyton is determined by the food quality of the algae, which is in turn regulated by allocation of essential resources (nutrients, energy). In the case of spatial explicit communities such as periphyton, the food quality shows remarkable spatial heterogeneity. This, together with the corresponding behavioural adaptations of the grazers, is probably of particular relevance in the control of periphyton biomass, although these factors have so far rarely been considered. Here we will test this hypothesis on different scales and complexity levels in both highly controlled laboratory experiments and field-related mesocosm experiments. This includes the homogenous local patch size, the multi-patch level with spatial heterogeneity and the choice for gazers as well as a high level of complexity under consideration of growth and migration behaviour of grazers in mesocosm experiments. On these levels, resource allocation (limiting nutrient P; light energy) will be manipulated and grazing control of periphyton will be quantified via (i) flux of matter between algae and grazers and (ii) reduction of periphyton biomass by grazers in relation to grazer-free control. Overall, this project will reveal mechanisms how the strength of top-down pressure on periphyton is regulated and will contribute to understand the control of eutrophication of natural surface waters.
https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1083822
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