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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.
Die Analyse stabiler Isotope ist ein leistungsfähiges und inzwischen unersetzliches Werkzeug in der Ökologie und Biogeochemie. Sie ermöglicht ein umfassendes Verständnis von Ökosystemprozessen über räumliche und zeitliche Skalen hinweg. Gleichzeitig entwickeln sich innovative Technologien rasch weiter. Das breite Spektrum von Anwendungsgebieten erlaubt in einzigartiger Weise, Prozesse und Wechselwirkungen in komplexen natürlichen Systemen zu identifizieren und zu quantifizieren.Die Universität Bayreuth vernetzt in ihrem Profilfeld „Ökologie & Umweltwissenschaften“ Forschende aus verschiedenen Disziplinen, die in der jeweiligen Anwendung stabiler Isotope führend sind. Isotope haben unser Verständnis von Stoffflüssen in Ökosystemen, trophischen Interaktionen in Nahrungsnetzen, sowie Mensch-Umwelt-Beziehungen entscheidend geprägt. Die Expertise in der Isotopenanalytik in Bayreuth wurde in den letzten Jahren erheblich erweitert und um neue innovative Spitzentechnologien ergänzt. Diese sind explizit auf die Identifizierung und Quantifizierung von Prozessen in terrestrischen und aquatischen Ökosystemen ausgerichtet.Ziel dieses Antrags ist es, Service und Lehre in einem neuen „Bayreuther Zentrum für Stabile Isotope in der Ökologie und Biogeochemie“ (BayCenSI) zu bündeln, mit Schwerpunkt auf der räumlichen und zeitlichen Dynamik ökosystemarer Prozesse. Das BayCenSI wird methodische Innovationen und Spitzenforschung vorantreiben und internen und externen Forschenden Zugang zu einzigartigen Technologien ermöglichen. Um diese Ziele zu erreichen, wird ein Lenkungsausschuss die strategische und wissenschaftliche Ausrichtung des Zentrums festlegen und deren Umsetzung überwachen. Das BayCenSI wird Isotopenanalytik für eine Vielzahl an Probenmatrizes anbieten, von natürlicher Häufigkeit bis hin zu sehr hoch angereicherten Proben aus Markierungsexperimenten. Neueste Technologien, wie die Visualisierung stabiler Isotope auf der µm-Skala, die Aufklärung mikrobieller Umsatzprozesse mittels gepulster Markierungen, sowie die zeitlich hochauflösende Erfassung von Gasisotopen werden in das Zentrum integriert. Dies erfordert die Implementierung eines Labormanagementsystems, um die Arbeitsabläufe zu strukturieren und hochwertige Analysen auf Basis von Qualitätsstandards zu gewährleisten. Ein/e Nachwuchswissenschaftler/in soll als Leiter/in der Core Facility eingesetzt werden, mit attraktiver Karriereperspektive. Das BayCenSI wird Forschende beraten und durch die Finanzierung explorativer Experimente unterstützen. Die Lehre im Bereich stabiler Isotope wird neben der theoretischen und praktischen Ausbildung auch Workshops, Summer Schools und Öffentlichkeitsarbeit umfassen.Unsere Vision ist es, Anwendern aus transdisziplinären Bereichen Zugang zu hochentwickelter, innovativer Analytik stabiler Isotope zu bieten, um die Forschung zu Ökosystemprozessen, mit Stoffumsätzen von Sekunden bis hin zu Jahrhunderten und von der Molekül-Skala bis zum globalen Raum, voranzutreiben.
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.
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.
Materielle sowie immateriellen Beiträge der Natur zu Menschen (nature’s contributions to people, NCP) sind wichtige Bestandteile des menschlichen Wohlbefindens, werden jedoch selten gemeinsam untersucht. Wichtig hierbei ist, dass derzeit ein gutes Verständnis der Beziehungen und Mechanismen fehlt, die die biologische Vielfalt und materielle und immaterielle NCP verbinden. Dies gilt insbesondere für tropische Gebirgsökosysteme. Das übergeordnete Ziel von KiLi-SES SP2 besteht darin, Komponenten der biologischen Vielfalt zu identifizieren und zu quantifizieren, die die Versorgung mit materiellen und immateriellen NCP unterstützen, und die Auswirkungen von Klima- und Landnutzungsgradienten auf die Beziehungen zwischen biologischer Vielfalt und NCP zu untersuchen. Für materielle NCP werden wir uns auf die Produktion von Brennholz und Holzkohle (Energie), Pflanzen, Lebensmittel aus der Natur, Viehfutter und schädliche Arten (für Lebensmittel und Futtermittel), Ethnopharmazie (medizinische Ressourcen), Holzproduktion und Kleidung (Materialien) konzentrieren. Für immateriellen NCP werden wir Freizeitaktivitäten, Klanglandschaften, Landschaftsästhetik und psychologisch nützliche und schädliche Arten (physische und psychologische Erfahrungen) sowie die Zufriedenheit mit dem Kennen bestimmter Arten und heiliger Orte (unterstützende Identitäten) untersuchen. Wir werden uns zum einen auf Datensätze stützen, die in KiLi 1 auf der Ebene von 65 Untersuchungsflächen entlang des Höhengradienten am Kilimandscharo gesammelt wurden. Zum anderen werden wir weitere Datenerhebungen durchführen, um Biodiversitätskomponenten auf der Ebene der Arten, über taxonomische, phylogenetische und funktionelle Vielfalt, bis hin zur Vielfalt von Ökosystemen zu erfassen. Insbesondere sind zusätzliche Daten erforderlich, um spezifische Biodiversitätskomponenten zu quantifizieren, die materielle NCP (z. B. Sorten, Ernteertrag) und nicht-materielle NCP (z. B. Landschaftsästhetik, Klanglandschaften) unterstützen. Unsere spezifischen Ziele sind: (1) Die Bewertung des Angebots an materiellen und immateriellen NCP am Kilimandscharo, (2) Die Untersuchung, welche Biodiversitätskomponenten für materielles und immaterielles NCP und deren Beziehung zu Klima- und Landnutzungsgradienten verantwortlich sind, und (3) die Untersuchung der Synergien und Zielkonflikte beim Angebot multipler materieller und immaterieller NCP in Bezug auf die verschiedenen am Kilimandscharo anwesende Akteursgruppen. KiLi-SES SP2 wird daher wichtige Informationen zur Versorgung mit materiellen und immateriellen NCP und deren Treibern liefern, die zusätzlich zu den Daten zur Regulierung von NCP in KiLi-SES SP1 zu einem grundlegenden Verständnis dessen beitragen, wie die Natur zum Wohlbefinden von Menschen in tropischen Gebirgsökosystemen beiträgt.
Gewässerrenaturierungsprojekte zielten bisher hauptsächlich darauf ab, natürliche lokale Habitatbedingungen wiederherzustellen und dadurch die Biodiversität zu erhöhen. Dieser habitatbasierte Ansatz auf lokaler Ebene vernachlässigt den starken Einfluss von großräumigen Umweltfaktoren. Außerdem sind die gesellschaftlichen Bedürfnisse und der Nutzen von Renaturierungen bislang kaum untersucht und ihre Beziehung zum lokalen und regionalen Umweltkontext unklar. In letzter Zeit wurden Konzepte zu den relevanten räumlichen Skalen für die Gewässerrenaturierung entwickelt, diese wurden aber noch nicht an großen Datensätzen getestet. Das COSAR-Projekt untersucht den Einfluss des gegenwärtigen und historischen räumlichen Kontextes von Renaturierungsprojekten auf die ökologischen und gesellschaftlichen Renaturierungsergebnisse. Die Projektpartner kombinieren ihre vorhandenen ökologischen Monitoringdaten von 200 Restaurierungsprojekten aus Mittel- und Nordeuropa. Zusätzlich werden Social-Media-Posts von renaturierten Standorten analysiert, um Rückschlüsse auf Ökosystemleistungen und die Interaktion der Menschen mit renaturierten Standorten zu ziehen. Das Projekt besteht aus drei Arbeitsschritten. Erstens definieren und quantifizieren wir ökologische und gesellschaftliche Indikatoren für den Erfolg von Renaturierungen und untersuchen ihre Synergien und Zielkonflikte. Zweitens kontextualisieren wir die ökologischen und gesellschaftlichen Restaurierungsergebnisse mit biotischen und abiotischen Umwelt- und sozioökonomischen Daten auf verschiedenen räumlichen Skalen, um die relevanten Treiber und Skalen zu identifizieren, die den Renaturierungserfolg fördern oder verhindern. In diesen Analysen berücksichtigen wir auch historische Umweltbedingungen. Drittens entwickeln und verbreiten wir ein interaktives Online-Werkzeug, das während der Restaurierungsplanung genutzt werden kann, um das in den ersten beiden Stufen gewonnene Wissen auf eigene Restaurierungsszenarien anzuwenden. Zusätzlich stellen wir Faktenblätter zur Verfügung und zeigen Best-Practice-Beispiele für die Renaturierungsplanung auf. Wir wenden einen transdisziplinären Ansatz an und legen großen Wert auf die Einbindung von Stakeholdern in allen Projektphasen. Diese Stakeholder vertreten verschiedene Interessengruppen aus allen am Projekt beteiligten Nationalitäten. Sie helfen bei der Identifizierung der relevanten Erfolgsindikatoren, gestalten den Fokus der Kontextanalysen, geben Ratschläge, um die Relevanz und Benutzerfreundlichkeit der Projektergebnisse sicherzustellen und fungieren als Botschafter bei der Verbreitung der Projektergebnisse. Mit diesem Projektdesign stellen wir neues Wissen und Werkzeuge zur Verfügung, um den ökologischen und gesellschaftlichen Nutzen von Renaturierungsprojekten zu fördern, die Planung vielversprechender Renaturierungsprojekte zu erleichtern um die Ziele der Wasserrahmenrichtlinie und die Sustainable Development Goals 3, 6, 14 &15 zu erreichen.
Anthropogene Landnutzungsänderungen verursachen den Verlust und die Fragmentierung natürlicher Habitate und sind eine Hauptursache für den Rückgang der Biodiversität. Es besteht Konsens über die negativen Auswirkungen von Habitatverlusten auf die Biodiversität. Die Konsequenzen der Fragmentierung, d. h. der Zerteilung einer bestimmten Gesamthabitatfläche in kleinere Fragmente (Patches), werden jedoch immer noch kontrovers diskutiert. Das Verständnis von Fragmentierungseffekten ist insbesondere für den Erhalt der Biodiversität in anthropogen veränderten Landschaften von entscheidender Bedeutung.In diesem Projekt wollen wir bisherige widersprüchliche Ergebnisse durch ein verbessertes mechanistisches Verständnis und durch die explizite Berücksichtigung der räumlichen Skala in Einklang bringen. Für diesen Zweck unterscheiden wir zwei Arten von Fragmentierungseffekten: (i) geometrische und (ii) demografische Effekte. Geometrische Fragmentierungseffekte ergeben sich aus der räumlichen Konfiguration von Habitatveränderungen im Verhältnis zu Verbreitungsmustern von Arten. Demografische Effekte hingegen beziehen sich auf Änderungen der Geburts-, Sterbe- oder Migrationsraten in modifizierten Landschaften.Im Arbeitspaket (AP) 1 werden wir Simulationsmodelle entwickeln, um das Zusammenspiel zwischen geometrischen und demografischen Fragmentierungseffekten besser zu verstehen. Wir werden untersuchen, unter welchen Bedingungen negative Effekte auf Biodiversität auf der Patch-Skala mit positiven Fragmentierungseffekten auf der Landschaftsskala in Einklang gebracht werden können. Zudem werden wir anhand unterschiedlicher Stärken von geometrischen und demografischen Fragmentierungseffekten eine Erklärung für die positiven, neutralen und negativen Beziehungen zwischen Fragmentierung und Biodiversität auf der Landschafts-Skala herleiten.Im AP2 werden wir mithilfe simulierter Daten analytische Ansätze entwickeln, um geometrische und demografische Fragmentierungseffekte zu separieren. Wir werden drei verschiedene Ansätze testen. Durch die Verwendung simulierter Daten aus AP1 mit bekannter Stärke von geometrischen und demografischen Effekte können wir die statistische „Power“ der Ansätze für die Unterscheidung der beiden Effekte quantifizieren.Im AP3 werden wir die Methoden aus AP2 für eine Meta-Analyse früherer Studien nutzen. Dafür werden wir räumliche Biodiversitätsdaten aus Datenbanken und Primärstudien zusammentragen. In der Meta-Analyse werden wir den Einfluss des Habitat-Typs, der taxonomischen Gruppe und der Zeit seit der Landnutzungsänderung auf die relative Stärke geometrischer und demografischer Effekte quantifizieren.Die explizite Berücksichtigung geometrischer und demografischer Fragmentierungseffekte wird unser grundlegendes Verständnis der räumlichen Biodiversitätsmuster und der Dynamik von Artengemeinschaft voranbringen und ist ein Schlüssel für verbesserte Vorhersagen von Biodiversitätsveränderungen in anthropogen veränderten Landschaften.
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.
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.
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.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 45 |
| Wissenschaft | 25 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 45 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 45 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 45 |
| Englisch | 43 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Webseite | 45 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 30 |
| Lebewesen und Lebensräume | 43 |
| Luft | 19 |
| Mensch und Umwelt | 41 |
| Wasser | 16 |
| Weitere | 45 |