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Die Ausrottung invasiver Säugetiere ist ein Managementansatz, mit dem die negativen Auswirkungen invasiver Säugetierarten auf Inselökosysteme reduziert werden sollen. Die Veränderungen im Ökosystem und der Einsatz von Antikoagulanzien aus der Luft, die bei der Ausrottung eingesetzt werden, können jedoch unerwartete Auswirkungen haben, wie z. B. kaskadenartige Auswirkungen auf das Ökosystem und die Persistenz von Antikoagulanzien auf allen trophischen Ebenen, die noch nicht genau bekannt sind. Eine für 2023 geplante Ausrottungskampagne auf der Insel Floreana auf den Galapagos-Inseln und die Wiederansiedlung von 13 einheimischen Arten auf dieser Insel bieten die Gelegenheit, die Auswirkungen der Ausrottung von Arten und der Anwendung des Antikoagulans Brodifacoum auf das Ökosystem der Insel zu untersuchen. Mit Hilfe eines BACI-Design-Ansatzes sollen die möglichen negativen Auswirkungen einer subletalen Exposition dieses Giftstoffs auf eine bisher wenig untersuchte Gruppe, die Reptilien, untersucht werden. Lavaeidechsen sind in den Nahrungsnetzen der Galapagos-Inseln gut vernetzt und erfüllen mit der Verbreitung von Samen eine wichtige Funktion für das Ökosystem. Daher werden sie als Indikatorart verwendet, um die möglichen Auswirkungen auf die Reptilienpopulationen und die Auswirkungen auf das Ökosystem nach einer Ausrottung mit Brodifacoum zu untersuchen. Diese Forschung wird Erkenntnisse über die Auswirkungen dieses Giftstoffs auf Reptilienpopulationen und ihre jeweiligen Nahrungsnetze liefern. Die Forschungsarbeiten werden auch wertvolle Daten für die erfolgreiche Wiederansiedlung einiger einheimischer Arten nach der Ausrottung auf der Insel Floreana sowie für Ausrottungspläne und Wiederansiedlungen auf dem gesamten Archipel und weltweit liefern. Dies wird es uns ermöglichen, die Techniken zum Schutz der Inseln und unser Verständnis der Folgen von Ausrottungen für das Verständnis von Inselökosystemen zu verfeinern.
Zu verstehen, wie anthropogene Faktoren Einfluss auf die Ernährungsökologie bedrohter Tierarten nimmt, stellt einen zentralen Ansatz dar, um Reaktionen auf Umweltveränderungen vorherzusagen und gefährdete Arten schützen zu können. Besonders für Bestäubungsinsekten wie Hummeln ist dieses Verständnis bedeutsam, da bei vielen dieser Arten große Rückgänge in ihren Beständen zu verzeichnen sind. Diese Entwicklung lässt sich womöglich zum Teil auf Mangel- und Fehlernährung zurückführen. Mithilfe dieser Forschungsarbeit möchten wir verstehen, wie die Ernährungsökologie von Bombus terrestris von Landnutzung und Infektionskrankheiten beeinflusst wird - Krankheiten sind ein zunehmendes Problem, da kommerzielle Imkerei die Verbreitung von Erregern begünstigt. Um dieses Verständnis zu erreichen, haben wir unsere Untersuchungen in drei Phasen eingeteilt. In der ersten Phase untersuchen wir die Interaktion von Aminosäuren und deren Einfluss auf B. terrestris’ Fitness und Nährstoffhaushalt. Dazu wenden wir eine hochmoderne Technik in der Ernährungsökologie an, das sogenannte ‘exome matching’. In diesem Verfahren lassen sich anhand von Sequenzdaten der individuelle Bedarf der Aminosäurezusammensetzung ableiten. Diese Erkenntnisse stellen eine Grundlage für unser Verständnis und die weitere Erforschung der Ernährungsökologie von Hummeln dar. Zudem wird in diesem Zuge das exome matching -Verfahren auf Hummeln optimiert. In Phase 2 werden wir uns der Frage widmen, in wie weit Aminosäuren mit den anderen beiden zentralen Nahrungskomponenten (Kohlenhydrate und Fette) interagieren und diese Interaktion Einfluss auf B. terrestris‘ Fitness und Immunität nimmt. Wir untersuchen die bevorzugte Nahrungszusammensetzung in gesunden Individuen und Hummeln, bei denen eine Immunantwort provoziert wurde. Dies wird uns durch die aussagekräftige Methode des ‚dietary mapping‘ ermöglicht, dem ‚Geometric Framework of Nutrition‘. Die Ergebnisse werden zeigen, wie sich die Aufnahme bestimmter Makronährstoffe auf die Fitness von Hummeln auswirkt und sich die Ansprüche an die Zusammensetzung der Nahrung durch eine Immunantwort verändern. In Phase 3 untersuchen wir, wie sich die unterschiedliche Zusammensetzung von Pollen in diversen landwirtschaftlichen Umgebungen auf das reale Nahrungssammelverhalten von Hummeln auswirkt. Dies gibt Aufschluss über den Einfluss von Landwirtschaft auf die Ernährung von Hummeln. Indem wir Daten aus dem Feld und Labor vereinen, können wir Schlüsse darüber ziehen, ob exome matching und Geometric Framework of Nutrition fundierte Vorhersagen über das Nahrungssammelverhalten von Hummeln in der Natur treffen können. Es soll gezeigt werden, wie Umweltveränderungen die Ernährungsökologie von Arten beeinflussen und so zu einer Beeinträchtigung von Ökosystemdienstleistungen wie der Bestäubung führen können. Das durch dieses Projekt generierte Wissen kann somit eingesetzt werden, um Bestäuberverluste zu reduzieren.
Bienen sind wichtige Bestäuber in der Landwirtschaft und in natürlichen Ökosystemen, deren Bestände stark rückläufig sind. Neben der Verkleinerung des Lebensraums und Krankheitserregern sind Pestizide einer der wichtigsten Stressfaktoren für die Bienengesundheit. Während das Bienensterben im Zusammenhang mit akuter Pestizidexposition gut untersucht ist, wurde inzwischen nachgewiesen, dass eine chronische, subletale Pestizidexposition die Immunkompetenz, die Resistenz gegen Krankheitserreger und das Futtersuchverhalten beeinträchtigt. Dieselben Eigenschaften werden durch das Darmmikrobiota sozialer Bienen moduliert. Daher ist das Verständnis des Zusammenspiels zwischen Pestiziden, Bienen und ihrem Mikrobiota von entscheidender Bedeutung, um die Auswirkungen einer chronischen, subletalen Pestizidexposition abschätzen zu können. Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass das Darmmikrobiota von Honigbienen sowohl durch bestimmte Pestizide gestört wird als auch Pestizide biochemisch verändert kann. Wir schlagen ein innovatives Forschungsvorhaben vor um die Wechselwirkungen zwischen Pestiziden, der Darmmikrobiota und der Bienengesundheit zu erforschen. Unsere Hypothese ist, dass das Darmmikrobiota von Bienen mit vielen Pestiziden interagieren kann. Ein erheblicher Teil der Pestizide verursacht eine Dysbiose, während die Mikroben Pestizide auch verstoffwechseln können. Diese Wechselwirkungen prägen die Gesundheit der Bienen und erzeugen einen langfristigen evolutionären Druck in Richtung Resistenz gegen Pestizide, was möglicherweise zu Kreuzresistenz oder Kreuzsensibilisierung gegenüber anderen Xenobiotika führen kann. In drei komplementären Arbeitspaketen werden wir i) die Wechselwirkungen zwischen 1054 Pestiziden, Antibiotika und anderen Xenobiotika und der Bienenmikrobiota systematisch untersuchen, ii) ermitteln, wie sich diese Interaktionen auf die Bienengesundheit auswirken, und iii) testen, ob eine langfristige Pestizidexposition zu einer Kreuzresistenz mit anderen Pestiziden und Antibiotika führen kann. Die einzigartigen und komplementären Fähigkeiten der Engel und der Zimmermann Arbeitsgruppe ermöglichen es uns, in vitro Screens mit einer Vielzahl von Bakterien und Pestiziden zu entwickeln, sowie unsere Ergebnisse mittels in vivo Experimenten zu validieren. Dies ist dank etablierter Protokolle, Robotics, Hochdurchsatz-Massenspektrometrie, einer etablierten Imkerei und einem Bienenlabor, sowie umfangreiche Sammlungen mit Bienendarmisolaten und Pestizidstandards möglich. Unsere Ergebnisse haben das Potenzial, i) das Verständnis der durch die Mikrobiota vermittelten Auswirkungen von Pestiziden auf die Bienengesundheit zu verbessern, ii) neue Mechanismen der Pestizidresistenz und Biotransformation zu identifizieren, iii) das Ausmaß der entwickelten Kreuzresistenz infolge der Exposition gegenüber xenobiotischen Verbindungen zu verstehen und iv) neue Regulierungen zur Verwendung von Pestiziden zu unterstützen.
Hügelbauende Formica Ameisen (mound-building Formica - MBF) sind eine Gruppe von Schlüsselarten mit großräumiger Verbreitung in temperaten und borealen Wäldern und natürlichen Grasländern. Sie stellen wichtige Ökosystemfunktionen bereit, besonders in Waldhabitaten wo viele andere Arten Habitatspezialisten in ihren großen und langlebigen Nestern sind, sog. myrmecophile Arten. Während es deutliche Hinweise auf lokale Rückgänge oder Extinktionen durch Fragmentierung der Waldhabitate sowie Klimawandel und veränderte Managementmaßnahmen und intensivere Landnutzung, so ist insgesamt die Populationsentwicklung und der Bedrohungsstatus dieser Ameisen über die Länder Europas unbekannt. Dies liegt vornehmlich am Fehlen einer einheitlichen Monitoring-Strategie aber auch unterschiedlicher Bewertung ihres Schutzstatus in verschiedenen Ländern der EU. Komplett unbekannt ist wie sich durch die potentiell unter Druck geratenen Formica-Populationen Veränderungen für die auf die speziellen Mikrohabitate der Ameisenhügel angewiesenen myrmecophilen Arten auswirken. Es bedarf deshalb eines internationalen und koordinierten Rahmens, um eine abgestimmte gemeinsame kosten-günstige und effektive Monitoring-Strategie für MBF und die assoziierten Invertebratengemeinschaften zu entwickeln, die einen Vergleich der Populationsentwicklung über ganz Europa erlaubt. Es gibt bereits viele Daten zum Vorkommen dieser Ameisen in den meisten europäischen Ländern, die oft durch lokale Citizen Science Projekte erhoben wurden, aber auch durch Programme anderer stakeholder. Die Aufnahmen erfolgen allerdings nicht in einer EU-weiten konsistenen Art, womit die Daten nicht vergleichbar sind. Innerhalb von MonitAnt werden wir existierende Monitoring Strategien von Citizen Science Projekten und anderen Monitoring Programmen vergleichen (Theme 1). Durch die Zusammenführung der vorhandenen Daten können wir unterschiedliche stakeholder (z.B. nationale Naturschutz- oder Forstbehörden; NGOs; EuropaBON) über den momentanen Zustand der MBFs auf transnationaler Ebene informieren (Theme 3). Wir werden die innerhalb von MonitAnt neu entwickelte Monitoring Strategie auf transnationaler Ebene in verschiedenen Wald- und angrenzenden Graslandhabitaten validieren (hinsichtlich Management und entlang großer latitudinaler und altitudinaler Gradienten) und dann potentiell noch einmal anpassen. Diese Validierungsphase dient auch dazu Basisdaten und Proben der MBF sowie der assozierten Arten dieser Schirmarten zu sammeln sowie Mindestgrößen von Arealen für das Vorkommen reproduktionfähiger Populationen zu sammeln und so Wissenslücken zu schließen (Theme 2). MonitAnt zielt darauf ab eine harmonisierte, effiziente und Kosten-günstige Monitoring Strategie zu entwickeln, die für verschiedene Stakeholder (policymakers, Citizen Science Projekte) frei verfügabr ist, um ein Langzeit-Monitoring der Populationsentwicklungen von hügel-bauenden Formica-Ameisen und den assoziierten Myrmecophilen zu ermöglichen.
Viele räuberische Bodenmilben sind Generalisten und fressen diverse Nahrungsorganismen, was sie zu exzellenten Kandidaten für die biologische Schädlingsbekämpfung macht. Ihr Einfluss auf oberirdische Schädlinge ist gut bekannt; Raubmilben als natürliche Feinde für unterirdische Schädlinge sind dagegen wenig untersucht. Das geplante Projekt hat das Ziel das Nahrungsnetz in landwirtschaftlichen Böden, insbesondere die trophischen Beziehungen zwischen Mikroorganismen, freilebenden Nematoden (FLN) und Raubmilben, für die biologische Kontrolle von Wurzelgallnematoden (RKN) zu nutzen. Wir postulieren, dass FLN eine qualitativ hochwertige Nahrung (u.a. aufgrund ihres Gehaltes an omega 3 Fettsäuren) für Milben darstellen, welche die Fitness und damit die Biokontrolle durch diese Räuber erhöhen. Diese trophischen Interaktionen werden in vier Arbeitspaketen im Labor, Gewächshaus und Freiland untersucht. Salat dient als Modellpflanze, da alle in Israel und Palästina angebauten Sorten anfällig für RKN sind, was zu Ernteverlust führt. Kompost der Schwarzen Soldatenfliegenlarven (BSFL, Hermetia illucens) dient als Substrat zur Zucht der FLN sowie als organischer Dünger in den Experimenten. BSFL ist eine nachhaltige Lösung für das landwirtschaftliche Management von Tier- und Pflanzenabfall, mit Potential als Bodenverbesserer im ökologischen Landbau. Folgende Forschungsfragen sollen untersucht werden: 1) Welche FLN und Milbenarten kommen natürlicherweise gemeinsam in landwirtschaftlichen Flächen vor und bieten damit ein gutes Potential für die Biokontrolle? 2) Welche FLN Arten führen zur stärksten Erhöhung der Räuberfitness (z.B. Reproduktion, Biomasse) und stellen diese FLN, bei Anwesenheit von RKN, eine alternative Nahrung für Milben dar? 3) Welche getrennten und synergistischen Wirkungen haben die mit BSFL assoziierten Mikroorganismen, und deren Nematoden-Grazer, auf die Populationsdichte der Raubmilben, die Fitness der Pflanzen und die RKN Biokontrolle durch Milben? 4) Welchen Einfluss hat BSFL Ausbringung als landwirtschaftliche Praxis auf die Biokontrollfunktion der Milben sowie auf die Bodengesundheit, Pflanzenresistenz gegenüber Blattherbivoren und Ernteertrag? Die anvisierte Trilaterale Kooperation wird somit autochthone FLN und räuberische Bodenmilben für die Biokontrolle von RKN identifizieren, evaluieren und etablieren. Dies wird nachhaltige landwirtschaftliche Strategien fördern, welche von Erzeugern in Israel und Palästina angewandt werden können.
Nachhaltige Landwirtschaft agiert in einem Spannungsfeld zwischen Produktivität und Erhalt der Bodengesundheit. Kupfer wird in großem Umfang als Fungizid und Düngemittel eingesetzt, hat jedoch auch negative Auswirkungen auf die Bodengemeinschaft. Kupfertoxizität wird in der Regel durch Adsorption im Boden und Aufnahme durch Organismen erklärt, aber die Möglichkeit anderer toxischer Pfade, z. B. die Bildung von Radikalen, wird noch nicht in Betracht gezogen. Die Relevanz von Radikalen im Boden wurde zuvor in unseren Studien gezeigt, in denen Nanopartikel auf Kupferbasis bei sehr niedrigen, umweltrelevanten Konzentrationen negative Effekte auf Bodenorganismen hatten, einschließlich Reaktionen in deren antioxidativem System. Überraschenderweise war dies nur bei stark adsorbierenden, tonreichen Böden der Fall, die für die Landwirtschaft sehr relevant sind. Die Kombination von Kupfer und Ton in Böden ist in der Lage, reaktive Sauerstoffspezies (ROS) zu bilden oder weit verbreitete polyaromatische Schadstoffe in umweltbeständige freie Radikale (EPFR) umzuwandeln, die negative Folgen für Bodenorganismen, aber auch für die menschliche Gesundheit haben können. Die Bildung dieser Radikale beruht auf Elektronentransferprozessen, bei denen Übergangsmetalle wie Kupfer oder Eisen (insbesondere in nanopartikulärer Form), Tonminerale und organische Stoffe als Quelle und/oder Transporteur von überschüssigen Elektronen dienen. Alle diese Stoffgruppen kommen natürlich im Boden vor, werden aber auch durch landwirtschaftliche Aktivitäten eingebracht. In diesem Projekt werde ich mehrere repräsentative Stoffgruppen kombinieren, die ein landwirtschaftliches Bodensystem simulieren und für die Radikalbildung relevant sind. Das radikalbildende Potenzial sowohl natürlicher als auch anthropogener Stoffe, d.h. verschiedener Arten von Ton- und Eisenmineralen, organischer Substanz und anthropogenem Kupfer, wird einzeln und in Kombination ermittelt. Die Radikalbildung wird chemisch untersucht, indem die ROS- und EPFR-Bildung in künstlichen Bodenlösungen und Böden gemessen wird, aber auch biochemisch und ökologisch anhand der antioxidativen und Fitness-Reaktion von Springschwänzen (Folsomia candida). Um die Laborergebnisse auf die Freilandsituation zu übertragen, werden die Faktoren, die im Labor als am auffälligsten identifiziert wurden, zur Identifizierung potenzieller radikalbildender Hotspots im Feld verwendet; dabei werden Podsole mit Fluvisolen (schwankendere Redoxbedingungen aufgrund ihrer Nähe zu Flüssen) im Hinblick auf die Korrelation zwischen ihren Bodeneigenschaften und dem Auftreten von ROS und EPFR verglichen. Die Identifizierung der Bodenfaktoren für die Radikalbildung im Labor und auf dem Feld wird Auswirkungen auf den Bodenschutz, die Risikobewertung von Nanopestiziden und die landwirtschaftliche Bewirtschaftung haben und direkte Empfehlungen für eine nachhaltige Bewirtschaftung des Bodens mit Hinblick auf deren Potenzial zur Radikalbildung ermöglichen.
Der Kohlenstoffkreislauf erhält das Leben auf der Erde. Boden beinhaltet nicht nur den größten Pool an terrestrischem Kohlenstoff, sondern auch den größten Pool an terrestrischer Biodiversität. Trotzdem basieren die meisten aktuellen Modelle des Kohlenstoffkreislaufs auf Informationen zum Klima und der Vegetation, und berücksichtigen nicht die komplexen biotischen Interaktionen im Boden zwischen Mikroorganismen, Protisten und einer Vielzahl von wirbellosen Tieren. Es ist zwar evident, dass die Biodiversität im Boden den Kohlenstoffkreislauf aktiv prägt, was sich an den stark unterschiedlichen Kohlenstoffvorräten in Ökosystemen zeigt, die von Bäumen dominiert werden, die Ektomykorrhiza- (EMF) oder arbuskuläre Mykorrhiza- (AMF) Pilzsymbionten im Boden besitzen. In diesem Projekt möchte ich einen wichtigen Schritt weiter gehen und die Rolle der gesamten Bodengemeinschaften im Kohlenstoffkreislauf von Waldökosystemen quantifizieren. Während die Rolle von Mikroorganismen für den Umsatz von Kohlenstoff relativ gut verstanden ist, lassen sich die komplexen Interaktionen zwischen Bodentieren und Mikroorganismen und deren Bedeutung für die Umwandlung organischer Substanz im Boden nur schwer quantifizieren. Bodentiere beeinflussen Stoffumsatzprozesse in Ökosystemen über zwei Hauptmechanismen - selektiven Fraß an bestimmten Mikroorganismen, und Zerkleinerung, Umwandlung und vertikale Verlagerung von organischem Material. Meine Hypothese ist, dass diese beiden Mechanismen unterschiedliche Auswirkungen auf den Kohlenstoffkreislauf in EMF- und AMF-dominierten Waldökosystemen haben. Bis heute existiert kein systematischer Vergleich der Zusammensetzung und trophischen Organisation von Bodengemeinschaften in EMF- und AMF-dominierten Waldökosystemen. Um diese Frage zu untersuchen, habe ich einen neuen Ansatz zur Rekonstruktion des Bodennahrungsnetzes entwickelt, der mehrere Aspekte der trophischen Interaktionen im Boden berücksichtigt und zur Erfassung der "trophischen Multifunktionalität" in Ökosystemen verwendet werden kann. Um EMF- und AMF-dominierte Waldökosysteme zu vergleichen, kombiniere ich (1) Feldexperimente mit neuartigen Isotopenmethoden in Wäldern der gemäßigten Zone, (2) eine Meta-Analyse von Daten aus experimentellen Plattformen und natürlichen Wäldern in gemäßigten, subtropischen und tropischen Ökosystemen, und (3) ein kontrolliertes Ecotron-basiertes Experiment, das die kontextabhängige Auswirkung von Bodennahrungsnetzen auf die Funktion von Ökosystemen untersucht. Die erwarteten Ergebnisse des Projekts werden es mir ermöglichen, die Rolle von Bodentieren im Kohlenstoffkreislauf in EMF- und AMF-Waldökosystemen zu beurteilen. Das Projekt wird ein umfassendes Portfolio funktioneller Indikatoren für Bodennahrungsnetze liefern, die genutzt werden können, um Behörden wissenschaftliche Erkenntnisse zu vermitteln und die Biodiversität des Bodens mit der Funktionsweise von Waldökosystemen zu verknüpfen, von der lokalen bis zur globalen Skala.
Trophische Interaktionen spielen eine entscheidende Rolle als Steuergröße für Bodenprozesse und Biodiversität. Fortschritte im Verständnis von Nahrungsnetzen im Boden in den letzten Jahren basierten vor allem auf der genaueren Untersuchung von trophischen Beziehungen und der Kanalisierung von Kohlenstoff aus basalen Ressourcen in höhere trophische Ebenen. Steuergrößen für diese Prozesse sind jedoch wenig untersucht. Boden ist ein extrem heterogener Lebensraum, der das Zusammentreffen von Konsumenten und Nahrungsressourcen beschränkt. Erstaunlicherweise existieren jedoch nur sehr wenige quantitative Untersuchungen über die Bedeutung von Bodenstruktur als Steuergröße von trophischen Interaktionen. Ziel des beantragten Projekts ist es, die Bedeutung der Struktur des Habitats Boden für trophische Interaktionen und den Fluss von Kohlenstoff zu untersuchen, wobei insbesondere Protisten, Nematoden und Mikroarthropoden als mikrobielle Konsumenten betrachtet werden. Zudem werden Rückkopplungseffekte trophischer Interaktionen auf die Struktur von mikrobiellen Gemeinschaften auf der Ebene von Bodenporen und mikrobiellen ‚Hotspots‘ im Boden untersucht. Das interdisziplinäre Projekt verknüpft Bodenphysik, Nahrungsnetz-Ökologie und mikrobielle Ökologie und gliedert sich in drei Arbeitspakete (APs). (I) Ziel von AP1 ist es, die Bedeutung der Größen-basierten Trennung von Konsumenten und Beute im Porenraum des Bodens zu untersuchen und zu quantifizieren, wie sich diese Trennung auf die Konsumption von Ressourcen, mikrobielle Gemeinschaften und den Fluss von Kohlenstoff auswirken. Hierzu werden Mikrokosmos-Experimente aufgebaut, in denen 13C markiertes Substrat in Bodenporen unterschiedlicher Größe positioniert werden und deren Inkorporation in das Nahrungsnetz des Bodens über Komponenten-spezifische Fettsäureanalyse verfolgt wird. (II) Ziel von AP2 ist es, die Bedeutung der Verbindung von Poren und von Wasserfilmen für Bottom-up und Top-down Prozesse in Bodennahrungsnetzen zu untersuchen. Hierzu werden Mikrokosmen mit Boden unterschiedlicher Konnektivität von Poren und Wasserfilmen verwendet. Die Bedeutung der Habitat-Konnektivität für trophische Interaktionen wird dabei über die Quantifizierung von Nahrungsnetz-Charakteristika (Abundanz von Vertretern unterschiedlicher trophischer Gruppen, Fettsäuremarker) untersucht. (III) Ziel von AP3 ist es, die Bedeutung von trophischen Interaktion als Determinante für die Struktur und Funktion von mikrobiellen ‚Hotspots‘ im Boden zu untersuchen. Zwei mikrobielle ‚Hotspots‘, Detritusphäre und Rhizosphäre, werden untersucht. Die Intensität und räumliche Ausdehnung der ‚Hotspots‘ wird in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und Komplexität des Nahrungsnetzes über Zymographie und µCT Scans analysiert. Insgesamt soll das beantragte Projekt die Grundlage für ein mechanistisches Verständnis der Bedeutung von Habitatstruktur im Boden für bodenökologische Prozesse schaffen.
Der menschliche ökologische Fußabdruck wächst weiter, mit tiefgreifenden Auswirkungen auf die globale Biodiversität. Die Folgen für die lokale Biodiversität sind jedoch unklar. Angesichts des Eigenwerts der Biodiversität und ihrer Bedeutung für die Bereitstellung von Ökosystemfunktionen und -dienstleistungen ist dies ein ernstes Anliegen. Das Hauptziel des Projekts ist es, die Mechanismen besser zu verstehen, die die lokale Biodiversität vorantreiben. Das Projekt wird auf funktionalen Merkmalen basierende Ansätze verwenden, um die Mechanismen im Zusammenhang mit der Ausbreitung von Arten und der lokalen Entstehung von Artengemeinschaften aus einem Pool potenzieller Kolonistenarten zu bewerten. Es konzentriert sich auf 6 taxonomische Gruppen (Bienen, Vögel, Schmetterlinge, Karabidenkäfer, Gastropoden und Spinnen) in der Schweiz. Diese Gruppen weisen unterschiedliche Bewegungskapazitäten und ökologische Bedürfnisse auf, was ihren Vergleich relevant macht, um zu verstehen, wie ökologische Strategien die räumlichen Muster und Triebkräfte der lokalen Biodiversität beeinflussen. Wir schlagen vor, eine grosse Multi-Taxa-Vorkommens- und Merkmalsdatenbank zu verwenden, um (1) die potentielle Bewegung von Arten zwischen verschiedenen Lokalitäten (potentielle funktionelle Konnektivität der Landschaft) zu evaluieren und zu kartieren, (2) räumliche funktionelle Merkmalsverschiebungen zu quantifizieren und zu kartieren und ihre Triebkräfte zu identifizieren und (3) die relative Bedeutung von Ausbreitungsbeschränkungen sowie abiotischen und biotischen Einschränkungen zu bewerten und die mit jedem dieser Prozesse verbundenen Arten und funktionellen Merkmale zu identifizieren. Das Projekt ist in drei Arbeitspakete unterteilt: Arbeitspaket 1 untersucht die funktionelle Konnektivität zwischen lokalen Gemeinschaften, Arbeitspaket 2 konzentriert sich auf die Quantifizierung von Merkmalsverschiebungen im Raum, und Arbeitspaket 3 identifiziert die Mechanismen, die für diese Verschiebungen verantwortlich sind. Das Projekt wird neue Methoden entwickeln und erproben, um unser Verständnis der räumlichen Variationen in den Prozessen der Artengemeinschaftsentstehung multipler taxonomischer Gruppen zu verbessern, landesweite Karten ökologischer Prozesse zu erstellen und die mit diesen Prozessen verbundenen funktionellen Merkmalssyndrome zu identifizieren. Im Gegensatz zu den meisten Studien in der Landschaftsökologie wird das Projekt einen auf Merkmalen basierenden Mehrartenansatz verfolgen, um aus Biodiversitäts- und Umweltdaten auf eine potenzielle Konnektivität zwischen den Orten zu schließen. Es wird auch über die klassischen Studien der Gemeinschaftszusammensetzung hinausgehen, indem es einen auf Merkmalen basierenden Ansatz und eine räumlich-dynamische Definition des Artenpools kombiniert, was die ökologischen Eigentümlichkeiten einzelner Arten reduziert und zu einem mechanistischeren und allgemeineren Verständnis der lokalen Biodiversitätsdynamik führt.
Die Biodiversität wird durch organismische Unterschiede in der Aufnahme, Verwertung und Allokation von Nährstoffen geprägt. Die trophischen Nischen der Verbraucher hängen vom Spektrum der in der Landschaft verfügbaren Nahrungsressourcen ab, mit Kaskadeneffekten von niedrigeren zu höheren Ebenen in Nahrungsnetzen. In TrophNiche möchte ich die Auswirkungen von Landnutzung und Ressourcenverfügbarkeit auf Variation, Positionen und Überschneidungen in trophischen Nischengrößen für verschiedene taxonomische und funktionelle Gruppen über trophische Ebenen (z. B. Verbraucher, Bestäuber, Parasitoide) berechnen und vergleichen. Das Projekt besteht aus (i) einer Synthese bestehender Daten in der Datenbank Bexis (ca. 170 Datensätze) und (ii) einer Feldstudie in den drei Regionen der Biodiversitätsexploratorien, um unterrepräsentierte Organismen zu sammeln und trophische Verbindungen durch Analyse zu vervollständigen ihr stabiles Isotopenprofil. Als Vorarbeit habe ich in Zusammenarbeit mit den Autoren bestehende Datensätze aus früheren Projekten identifiziert und zusammengefasst. Diese Datensätze enthalten Informationen zu Interaktionen bei der Nahrungssuche (z. B. Metabarcoding von Darminhalt und Pollen, Beobachtungsaufzeichnungen von Verbraucherressourcen) und stöchiometrische Daten (z. B. Ernährungsprofile, stabile Isotope). Mit ihnen werde ich die ökologische Nische von Arten anhand von Isotopenposition, Reichhaltigkeit, Divergenz, Gleichmäßigkeit und Dispersionsindizes, Disparität und n-dimensionalen Hypervolumina berechnen, abhängig von den Quelldaten.Die Feldstudie wird Lücken in trophischen Verbindungen für wichtige wirbellose Arten schließen, die in der Datenbank fehlen (z. B. Ameisen, Blattläuse, Parasitoide, Heuschrecken) und Pflanzen, die mit ihnen in den Nahrungsnetzen von Grasland assoziiert sind. Fehlende Arten werden in den 150 Grünlandparzellen der Exploratorien gesammelt und für jede von ihnen werden Signaturprofile für stabile C- und N-Isotope analysiert. Artenisotopensignaturen werden in einem Biplot dargestellt, um trophischen Nischen über trophische Ebenen hinweg entlang eines ökologischen Landnutzungsgradienten analytisch zu bewerten.Ich gehe davon aus, dass bei reduzierter Ressourcenvielfalt und -verfügbarkeit in intensiv bewirtschafteten Flächen die Größe und Variation der trophischen Nischen ebenfalls geringer sein und mit der Intensität der Landnutzung abnehmen werden. Dieser neuartige Datensatz wird die bestehenden ergänzen und zusammen werden sie neue Einblicke in Kaskadeneffekte in Nahrungsnetzen aufgrund von Landnutzungsmanagement ermöglichen. TrophNich ist eine systemweite Integration über trophische Ebenen in Landschaften, die aufgrund der Landnutzung unter Stress stehen, die wertvolle Einblicke in die zugrunde liegende Dynamik von organismischen Interaktionen und die Ökologie der Landnutzung liefern wird.
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| Bund | 24 |
| Wissenschaft | 11 |
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| Förderprogramm | 24 |
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| Offen | 24 |
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| Deutsch | 24 |
| Englisch | 24 |
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| Webseite | 24 |
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| Boden | 16 |
| Lebewesen und Lebensräume | 24 |
| Luft | 9 |
| Mensch und Umwelt | 24 |
| Wasser | 6 |
| Weitere | 24 |