Die Auswirkungen der Beziehungen zwischen Wirt, Parasit und Stressor auf die Erholung von Ökosystemen, insbesondere von Nahrungsnetzen in Fließgewässern, sind nach wie vor unklar. Projekt A09 untersucht die Interaktionen zwischen Wirten und Parasiten in mehrfach gestressten Fließgewässern. Wir werden Laborexperimente zur Toleranz von parasitierten und nicht-parasitierten Makroinvertebraten gegenüber Stressoren durchführen, die Ausbreitungsfähigkeit von parasitierten und nicht parasitierten Wasserinsekten vergleichen und die Wiederbesiedlungsmuster von Parasiten-Gemeinschaften in Freilandrinnen und im kürzlich renaturierten Hauptstrom der Emscher untersuchen.
In der letzten Phase der Biodiversitäts-Exploratorien wurden sowohl die Großexperimente als auch der ‚common garden‘ EXClAvE etabliert, um die relativen Auswirkungen einzelner Landnutzungskomponenten (Mähen und Düngung) und ihrer Kombinationen auf die Vielfalt und Funktionalität von Ökosystemen zu quantifizieren. Um die morphologischen und physiologischen Reaktionen von Pflanzengemeinschaften zu verfolgen, haben wir einen Pflanzenscanner (PlantEye F500, Phenospex, Heerlen, Niederlande) genutzt, der die Eigenschaften ganzer Gemeinschaften vermisst in dem er der diese in 3D erfasst und die 3D-Informationen um multispektrale Informationen ergänzt. Wir konnten zeigen, dass Pflanzengemeinschaften kurzfristige Reaktionen auf Landnutzungsmaßnahmen in Bezug auf morphologische und physiologische Eigenschaften zeigen, nicht aber in Bezug auf die Artenzusammensetzung. In dem vorgeschlagenen Projekt werde ich a) den zeitlichen Verlauf der Reaktionen von Pflanzengemeinschaften auf experimentelle Landnutzungsmaßnahmen verfolgen; b) morphologische und physiologische Reaktionen von Pflanzengemeinschaften im ‚common garden‘ und in den REX/LUX-Experimenten vergleichen, um allgemeine Regeln für die Reaktionen von Gemeinschaften auf Landnutzungsänderungen zu generieren; und c) ein Gewächshausexperiment durchführen, um die Reaktionen der Pflanzenmorphologie, -physiologie und des Mikrobioms auf experimentelle Landnutzungsmaßnahmen bei vier ausgewählten Arten zu verfolgen, um abzuschätzen, wie die interspezifische Variation der Reaktionen zu gemeinschaftsweiten Auswirkungen beiträgt. Daher baut das vorgeschlagene Projekt auf den Daten der Biodiversitäts-Exploratorien und von EXClAvE auf, liefert neue Daten für die Biodiversitäts-Exploratorien, ist ein eigenständiger Beitrag zu der Frage, wie sich die Landnutzung auf Ökosysteme auswirkt, und wird zu einem mechanistischen Verständnis der Reaktionen von Gemeinschaften auf Komponenten der Landnutzung beitragen.
Im Projekt A02 sollen die Auswirkungen der Ingestion von Mikroplastik (MP) -Partikeln an zwei terrestrischen Modellorganismen, dem im Boden lebenden und Substrat-fressenden Kompostwurm Eisenia fetida sowie der Boden-nistenden omnivoren Ameisenart Camponotus floridanus, untersucht werden. Ziel ist es eine systematische Untersuchung der Effekte von MP der am weitesten verbreiteten und damit umweltrelevanten Kunststoffsorten mit unterschiedlichen Morphologien, Größe und Konzentration der Partikel mit zwei terrestrischen Modellorganismen durchzuführen, um die Wirkmechanismen besser verstehen zu können. Sowohl für E. fetida als auch C. floridanus soll untersucht werden, inwieweit sich diese Modell-MP-Partikel mit ihren unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften auf die Fitness der Modellorganismen auswirken, und zwar sowohl auf phänotypischer Ebene (Mortalitätsrate, Anzahl Nachkommen) als auch auf Transkriptom-, und Proteomebene untersucht werden, um sublethale Stress- oder Immunreaktionen charakterisieren zu können. Zudem sollen mögliche Effekte von MP auf die Aktivität und Diversität des Darmmikrobioms und der Bereitstellung mikrobiell produzierter Gärungsprodukte und anderer Metabolite für den Wirt untersucht werden, denn solche Veränderungen könnten den Wirt indirekt beeinflussen. Wir erwarten, dass die Wirkmechanismen und biologischen Effekte von den chemisch-physikalischen Eigenschaften sowie der Morphologie der MP-Partikel abhängen.
In Phase II wird Projekt A08 die Auswirkungen von trockenheitsbedingten Stressoren (Erwärmung, Dürre, Versalzung) auf Makroinvertebraten untersuchen. In Freiland-Mesokosmosexperimenten werden die kombinierten Auswirkungen diese Stressoren entlang eines zeitlichen Gradienten untersucht, um kritische Schwellenwerte für Dürreperioden aufzudecken und mechanistische Erklärungen für das Asymetric Response Concept zu überprüfen. Darüber hinaus wird A08 physiologische Veränderungen durch Versalzung und Erwärmung bei einem Schlüsseltaxon, Gammarus sp., untersuchen, um die Konsequenzen evolutionärer Anpassungen im multiplen Stressor-Kontext in Populationen aus historisch salzgestressten Regionen zu identifizieren.
Ein erheblicher Teil des Kohlenstoffs im Tundra-Taiga-Ökoton (engl. ‚Tundra Taiga Ecotone‘, TTE) wird als oberirdische Biomasse (engl. ‚Above-Ground Biomass‘, AGB) in Bäumen und Sträuchern durch Photosynthese gespeichert, wobei Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre während der kurzen Wachstumsperiode in hohen Breiten entzogen wird. Dies führt zu geringer Kohlenstoffspeicherung im TTE. Der Klimawandel könnte die Produktivität beeinflussen und Vegetationsmuster verändern. Die Rolle abiotischer Faktoren in der Kohlenstoffspeicherung borealer Wälder ist ungenügend verstanden. Eine Neubewertung der Vegetationsorganisation muss hinsichtlich statischer Modulatoren erfolgen. Topografie, ein wichtiger Faktor für Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit, ist ein statischer abiotischer Faktor, der die lokalen Wachstumsbedingungen beeinflusst. Mit steigenden Temperaturen wird erwartet, dass Niederschlag intensiver und häufiger wird, was zu Wasserstau oder Nährstoffauswaschung an bestimmten topografischen Positionen führen kann und den Rückgang bestimmter Baumarten zur Folge haben könnte. Daher könnte der Klimawandel lokale Reaktionen auf die topografische Position verändern und Wechselwirkungen mit Wetterbedingungen beeinflussen. Die Topografie könnte die Auswirkungen des Klimawandels mildern und anpassungsfähigen Arten zugutekommen, während andere unter veränderten Bedingungen leiden. Das Verständnis der Beziehung zwischen Topografie und Biomasseakkumulation ist entscheidend für die Bewertung der zukünftigen Rolle borealer Wälder im globalen Kohlenstoffhaushalt. Das BToBE-Projekt zielt darauf ab, Wissenslücken hinsichtlich des Einflusses der Topografie auf die Biomasseakkumulation im TTE zu schließen und deren Auswirkungen durch Vorwärtssimulation mit einem prozessbasierten Vegetationsmodell zu bewerten. Die zentrale Hypothese ist, dass sich die Reaktionen der Vegetation auf topografische Bedingungen im TTE aufgrund starker globaler Erwärmung verändert haben. Kürzlich wurden drohnenbasiert 3D-Punktwolken gesammelt, die verarbeitet werden, um Waldbiomasse zu ermitteln. Diese hochauflösenden Referenzdaten erfassen den bioklimatischen Gradienten des TTE, wobei die nördliche Baumgrenze in Niederungen mit Permafrost und im gebirgigen Terrain verläuft. Die drohnenbasierten AGB-Daten werden verwendet, um ein AGB-Modell für das großflächige Ableiten (engl. ‚upscaling‘) mit Landsat- und Sentinel-2-Multispektralsensoren zu entwickeln. Das Ziel ist dreistufig: Erstens sollen die Beziehungen zwischen AGB und Topografie mithilfe von verallgemeinerten additiven Modellen aufgeklärt werden; zweitens soll die Stabilität dieser Abhängigkeiten durch Rekonstruktion langfristiger AGB-Daten aus den vergangenen Jahrzehnten untersucht werden. Dies wird für die Verbesserung und Implementierung des Individuen-basierten und räumlich expliziten borealen Waldvegetationsmodells LAVESI genutzt, zur Ableitung von AGB-Trajektorien im TTE in den kommenden Jahrzehnten.
RECONNECT konzentriert sich auf die Entkopplung der Erhaltung der biologischen Vielfalt von anderen Anliegen an Landschaften und Gesellschaften. Fragmentierung, Konflikt und Entkopplung können institutioneller, ökologischer und sozialer Natur sein. Dies äußert sich in unterbrochenen ökologischen Strömen durch Habitatnetzwerke, in isolierter sektoraler Planung und in pluralen Lebensstilen und Werten - was zu Spannungen zwischen Erhaltungs-, Gerechtigkeits- und Produktionszielen führt. Wir werden mit Stakeholdern zusammenarbeiten, um anhand von vier Fallbeispielen fundiertes Wissen über die Möglichkeiten des Umgangs mit institutionellen, ökologischen und sozialen Grenzen zu gewinnen. Untersuchungsgebiete in Frankreich, Deutschland, Südafrika und Schweden erstrecken sich entlang von Stadt-/Land-Gradienten mit kontrastierenden Arten des Managements von Schutzgebieten und umliegenden Landschaften. Der inter- und transdisziplinäre "Wiederverkopplungs"-Ansatz wird erreicht durch 1) die Entwicklung eines kohärenten Satzes von Instrumenten und Prozessen zur systematischen Identifizierung und Bewertung der Verbindungen zwischen Ökosystemen, gemeinschaftlichen Werten und verschiedenen institutionellen Arrangements; und 2) die Entwicklung von Governance-Modellen und -Praktiken zum Offenlegen und zur Bewältigung von Spannungen sowie zur Verbindung von Menschen und Ökosystemen. Sozial-ökologische System- und Governance-Forscher werden im Arbeitspaket (WP) 1 den sozial-ökologischen Kontext für den Schutz der biologischen Vielfalt bewerten und integrierte Governance-Optionen für die Durchführung wirksamer Erhaltungsmaßnahmen identifizieren. Naturschutzbiologen und funktionelle Ökologen nutzen in WP2 ihre Fähigkeiten in der Modellierung von Biodiversität und Ökosystemdienstleistungen, um die verschiedenen Dimensionen der funktionellen Konnektivität zu quantifizieren. In WP3 erforschen Landschaftsökologen und Geographen die Werte der Natur und identifizieren Synergien und Bereiche für die Wiedervernetzung. In WP4 versuchen Experten für institutionelle Analyse und Wissenskooperation, verschiedene Bereiche für Zusammenarbeit und Konfliktmanagement zu bewerten. In WP5 führen Experten für Nachhaltigkeitswissenschaften und transdisziplinäre Deliberation die Synthese der Projektergebnisse durch. Spezialisten für Naturschutzpolitik und Kommunikation werden in WP6 die Ergebnisse über einschlägige Kommunikationsplattformen wie PANORAMA und das EU Knowledge Centre for Biodiversity verbreiten. Gemeinsam werden die Arbeitspakete sektorübergreifende Governance in die Umsetzung des Globalen Biodiversitätsrahmens nach 2020 einbringen.
Insekten und Grasländer sind wegen ihrer großen Vielfalt, ihrer Empfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen und ihrer Bedeutung für zahlreiche Ökosystemfunktionen intensiv untersuchte ökologische Modelle. In den Biodiversitätsexploratorien und andernorts wurde ein erheblicher Rückgang der Insektenabundanz und -vielfalt dokumentiert und die Intensivierung der Landnutzung wurde als eine der wichtigsten Ursachen für den weltweiten Artenverlust ermittelt. Die Intensivierung der Grünlandbewirtschaftung führt nachweislich zu einer Verringerung der Abundanz und Vielfalt von Arthropoden, aber die Auswirkungen variieren je nach Landnutzungskomponente und untersuchter Arthropodengruppe. Ein mechanistisches Verständnis dieser Variabilität wird durch die fehlende räumliche und zeitliche Auflösung des Insektenmonitorings behindert, die aufgrund der Arbeitsintensität etablierter Monitoring-Methoden und durch die beschränkte Ressourcenverfügbarkeit bedingt ist. Daher sind neue Methoden für das Insektenmonitoring erforderlich, um die erforderlichen hochauflösenden Daten zu generieren und unser Verständnis der Auswirkungen der Landnutzung auf Insektengemeinschaften zu verbessern. Digitales Monitoring auf der Grundlage von Fotos und KI-gestützter Bilderkennung sind vielversprechende Techniken, die dies ermöglichen. Das vorliegende Projekt zielt darauf ab, fliegende Insekten in den Grünlandflächen der Biodiversitätsexploratorien mit sehr hoher zeitlicher Auflösung zu dokumentieren. Wir werden verfügbare RGB-Kamera-Fallensysteme verwenden und Deep-Learning-Algorithmen entwickeln, um die Abundanz der Insekten, die Diversität von Morphogruppen und die Verteilung der Körpergrößen zu quantifizieren. Wir werden auf den vorhandenen Insektendaten aus den Biodiversitätsexploratorien aufbauen, um Trainingsdaten zu erhalten und die Leistung der KI-Bilderkennung zu überprüfen. Durch den Einsatz eines eingebetteten Sensorsystems mit mobiler Konnektivität zum Monitoren von Insekten wollen wir kontinuierliche in-situ-Messungen in den Grünlandflächen der drei Regionen der Biodiversitätsexploratorien vor, während und nach verschiedenen Landmanagementaktivitäten durchführen. Aufgrund der hohen zeitlichen Auflösung unserer Daten können wir untersuchen, wie sich Landnutzungsaktivitäten auf die Dynamik und Stabilität der Insektengemeinschaften auswirken, indem wir den Referenzzustand, Störungseffekte und Erholungsphasen direkt quantifizieren. Wir werden zwischen demografischen Prozessen und (Wieder-)Besiedlungsprozessen als Reaktion auf Störungen durch die Landnutzung unterscheiden und dabei ausnutzen, dass demografische und verhaltensbasierten Prozesse auf unterschiedlichen Zeitskalen ablaufen; z. B. ist die Wiederbesiedlung viel schneller als die Reproduktion. Durch die hier vorgeschlagene Forschung wird dieses Projekt die verfügbare Technologie für das Insektenmonitoring und das mechanistische Verständnis der Auswirkungen der Landnutzung auf Insektengemeinschaften vorantreiben.
Aquatische Pilze (AF) sorgen für Gesundheit, Funktion und Widerstandsfähigkeit von aquatischen Ökosystemen; doch ist ihre biologische Vielfalt weitgehend unbekannt. AF sind von allen wichtigen Erhaltungsplänen und -strategien unbeachtet und die derzeitigen Schutzgebiete (PAs), z. B. Natura-2000-Netz und Ramsar-Konvention beinhalten keine strategischen Überlegungen zur AF-Vielfalt und -Funktionalität. Dank enormer Fortschritte in der Sequenzierung und des kombinierten transdisziplinären Fachwissens der FUNACTION-Partner werden wir zum ersten Mal Wissen zur taxonomischen, phylogenetischen und funktionellen Vielfalt von AF aufbauen, um AF-fokussierte Strategien für ihre Erhaltung zu entwickeln. FUNACTION wird i) eine paneuropäische Karte der Pilzbiodiversität erstellen, um Muster und Triebkräfte der AF-Vielfalt auf europäischer Ebene zu identifizieren, die für eine datengestützte Erhaltung benötigt werden (WP1; THEME1); ii) die AF-Vielfalt über die verschiedenen räumlich-zeitlichen Skalen in PA vs. Nicht-PA auf ihre Eignung testen und bewerten (taxonomisch, phylogenetisch und funktionell), z.B. die Wirksamkeit beim Schutz der AF-Vielfalt, -Funktionen und -Dienstleistungen (WP2; THEME1,2,3); iii) Aufbau von Wissen und Strategien zur Überwachung (z. B. im Rahmen der Wasserrahmenrichtlinie 2000/60/EG) und Erhaltung von AF (Planung neuer PA im Rahmen der EU Biodiversitätsstrategie für 2030) und der damit verbundenen Ökosystemfunktionen (WP3,4; THEMA1,3) sowie Leitlinien zu deren Ausweitung auf globaler Ebene und iv) Sicherstellung einer effektiven Einbindung, Kommunikation und Informationsweitergabe an die Öffentlichkeit, Interessengruppen (nationale, europäische und globale Manager und politische Entscheidungsträger) und die wissenschaftliche Gemeinschaft (WP5). Die Identifizierung paneuropäischer Muster der AF-Diversität (WP1) in 16 Ländern wird ergänzt durch Datensätze von ca. 500 Standorten aus 26 europäischen Ländern (estnische FunAqua-Projektpartnern). Um eine breite geografische Streuung innerhalb Europas und repräsentative bioklimatische und Umweltgradienten zu gewährleisten, werden Fallstudien in allen Partnerländern (Estland, Deutschland, Italien, Portugal, Schweden und der Schweiz) (WP2) durchgeführt. Unsere Metabarcoding- und Metagenomanalysen erlauben einzigartige Einblicke in die Pilz- und Eukaryontenvielfalt und -funktion, die zusammen mit Klima, Landnutzung und anderen wichtigen Umweltvariablen in harmonisierte Leitlinien und Beispiele für eine wirksame Bewirtschaftungs- und Erhaltungsplanung in Europa eingesetzt werden. Um diese Ziele zu erreichen, fördert FUNACTION (Konsortium transnationaler, interdisziplinärer Experten (incl. IUCN)) den Austausch von Wissen, die Mobilität und Ausbildung der nächsten Generation von Wissenschaftlern und Managern und somit die europäische Kompetenz in diesem Bereich. FUNACTION baut ein effektives, langfristiges Kooperationsnetz zur Bewertung und zum Erhalt der AF-Diversität in Europa auf.
Das Zusammenspiel von ökologischen und evolutionären Dynamiken ist entscheidend für die meisten ökologischen und evolutionären Prozesse, da es die Koexistenz von Arten und deren Biomassen sowie deren lokale Anpassungen und innerartliche Variation und Polymorphismen bestimmen kann. Über die Bedeutung dieser öko-evolutionären Rückkopplungen zwischen den Dynamiken von Populationen und deren Merkmalen für die Pufferung von externen Störungen ist allerdings wenig bekannt. Wir planen die Entwicklung einer allgemeinen Theorie. Sie soll die Möglichkeit der Pufferung von externen Störungen durch das Zusammenspiel von ökologischen und Merkmalsdynamiken darstellen. Diese sollen dann experimentell überprüft werden. Wir werden die Effekte externer Störungen auf einen Räuber eines Räuber-Beute-Systems mit und ohne öko-evolutionären Rückkopplungen untersuchen. Insbesondere wollen wir die Vorhersage testen, dass erhöhte Mortalität und niedrigere Wachstumsraten des Räubers als Folge einer Umweltänderung indirekt durch Anpassungen in der Beutepopulation abgepuffert werden können. Dies führt dann indirekt zur Rettung und Förderung des Räubers. Wir werden den Umfang und die Geschwindigkeit von indirekter Rettung und Förderung als Funktion eines Trade-offs zwischen Fraßschutz und Konkurrenzfähigkeit untersuchen. Insgesamt wird dieses Projekt zu unserem Verständnis der Bedeutung des Zusammenspiels von Merkmalen und Populationsdynamiken in sich ändernden Umwelten beitragen und damit helfen, mögliche Reaktionen von Artengemeinschaften auf diese Änderungen vorherzusagen.
Ungefähr 90% der landwirtschaftlichen Flächen Deutschlands werden intensiv bewirtschaftet mit dem Ziel den Ertrag pro Fläche zu steigern. Diese Intensivierung der Agrarflächen führt zu einer überwiegend monotonen und verarmten Landschaft in der Bestäuber durch ein geringes Angebot an Nahrung und Nistmöglichkeiten, Habitatfragmentierung und Pestizide negativ beeinflusst werden können. Diese Faktoren, alleine oder in Kombination, können bei Bestäubern Stress auslösen, was zu morphologischen Fehlentwicklungen (z.B. asymmetrische Flügel), physiologischen Veränderungen (z.B. veränderter Pheromonproduktion), oder erhöhter Krankheitsanfälligkeit führen kann. Diese Verschlechterung der Bestäubergesundheit kann die Lebensdauer von Individuen verkürzen, aber beeinflusst auch Bestäuberverhalten und -aktivität und somit letztendlich die erbrachte Bestäubungsleistung. Um den Erhalt von Bestäubung in Agrarlandschaften zu gewährleisten, ist es daher unumgänglich den Zusammenhang zwischen intensiver Landnutzung, Bestäubergesundheit und Bestäubungsleistung zu verstehen. In unserem Projekt kombinieren wir Freilandmessungen in Agrarlandschaften mit Labor- und Freilandexperimenten, um zu verstehen, wie Änderungen im Landmanagement Bestäubergesundheit und Bestäubungsleistung beeinflussen. Wir werden Asymmetrie in der Flügelentwicklung, Pheromonproduktion, Fettkörpergröße und Virenbefall als Indikatoren für Bestäubergesundheit und Bestäuberverhalten und -aktivität, wie z.B. Flugdistanzen und -verhalten oder gesammelter Pollen, als Indikator für Bestäubungsleistung messen und mit Daten über Landnutzungintensität auf den 150 Graslandfläche der Biodiversitätexploratorien kombinieren. Die Landnutzungsintensität der einzelnen Flächen setzt sich aus dem Landnutzungsindex (LUI), Pflanzendiversität, Pestizideinsatz und Umgebungsparametern zusammen. Mit Bombus lapidarius und Episyrphus balteatus - Vertreter zwei wichtiger Bestäubergruppen: Bienen und Schwebfliegen - als Fokusarten, werden wir testen, ob Änderungen in der Bestäubergesundheit durch unterschiedliches Landmanagement zu Änderungen in der Bestäubungsleistung führen. Zudem werden wir experimentell verschiedene Landnutzungszenarien (Nahrungsverfügbarkeit und Insektizideinsatz) simulieren, um zu untersuchen, wie Einzelfaktoren und deren Kombination zu Änderungen in der Bestäubergesundheit beitragen. Zusammenfassend wird unsere Studie aufzeigen, ob sich Änderungen in der Bestäubergesundheit durch Intensivierung der Landnutzung negativ auf die Bestäubungsleistung auswirken und welche Änderungen die treibenden Faktoren dahinter sind. Somit wird diese Studie wichtige Informationen für Managementmaßnahmen zur Verbesserung der Bestäubergesundheit und dem Erhalt von Bestäubungsleistung in Agrarlandschaften liefern.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 149 |
| Europa | 2 |
| Global | 1 |
| Wissenschaft | 81 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 149 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 149 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 147 |
| Englisch | 142 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 1 |
| Webseite | 148 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 105 |
| Lebewesen und Lebensräume | 146 |
| Luft | 71 |
| Mensch und Umwelt | 145 |
| Wasser | 57 |
| Weitere | 149 |