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Biological invasions in the Anthropocene: Patterns, processes and hidden invasions in an alien amphibian model

<p>Biological invasions are a major challenge for natural systems in the Anthropocene, yet their underlying dynamics often remain insufficiently understood. This project establishes Johnstone’s Whistling Frog (Eleutherodactylus johnstonei) as a new alien amphibian model and reevaluates long-held assumptions about invasion processes and patterns. Native to a small Lesser Antillean island, E. johnstonei has achieved an unexpectedly broad exotic distribution. By integrating ecological, genetic, and microbiome perspectives, this work reveals that the species’ invasion success is driven less by intrinsic biological superiority and more by its compatibility with human-dominated environments.Field surveys conducted 25 years after the frog’s introduction to Colombia demonstrate that its distribution remains tightly associated with urban habitats and their characteristic environmental conditions. Comparative genetic analyses across E. johnstonei, its successful alien congener E. antillensis, and the island endemic E. portoricensis show consistently low genetic diversity in both native and exotic populations, indicating that genetic impoverishment does not preclude invasion success. Instead, species distribution models highlight human footprint as a key predictor of the frog’s wide exotic range. Furthermore, microbiome analyses reveal distinct microbial communities between native and introduced populations, suggesting that microbial restructuring accompanies range expansion and may reflect underlying adaptive or transfer processes.Together, these findings challenge conventional invasion theory by illustrating that islands can act as sources instead of sinks and that species with low genetic diversity can thrive across continents when human-mediated disturbances create favorable conditions. The study argues that conservation strategies should prioritize protecting native habitats over targeting adaptable alien species that succeed largely because of anthropogenic change. More broadly, it calls for a rethinking of "nativeness" in an era of rapid environmental transformation and underscores that the resilience of both macro- and micro-communities - rather than species origin - will shape biodiversity outcomes in the Anthropocene.</p>

Ökologische Intensivierung und Multifunktionalität von genetisch diversen Kakao-Agroforstsystemen in peruanischen Landschaften

Den Schutz der Biodiversität und assoziierter Ökosystem-Dienstleistungen mit der Steigerung einer ökologischen Produktion zu verbinden stellt eine große Herausforderung für eine nachhaltige Zukunft dar. Die ökologische Intensivierung tropischer Agroforstsysteme und ihrer Multifunktionalität leistet dazu einen wichtigen Beitrag. Allerdings gibt es bisher kaum Studien, welche die hochkomplexen Wechselwirkungen zwischen lokalen Faktoren (v.a. Genetische Diversität von Kakao-Varietäten), Standortbedingungen (v.a. Bodenfertilität) und der Landschaftsstruktur (v.a. umgebende Lebensraumtypen, Landschafts-Konnektivität) im Hinblick auf Schädlingskontrolle, Bestäubungsleistungen, Ertrag und eventuelle Kompromisse oder Synergien in einem umfassenden Forschungsansatz untersucht haben. In Peru und dem Amazonasgebiet spielt die genetische Vielfalt von Kakaobäumen, gerade auch der hier heimischen Wildformen des Kakaos, eine sehr große, aber wenig untersuchte ökologische und kommerzielle Rolle. Um diese Forschungslücken zu füllen, planen wir ein experimentelles Design, mit dem die relative Bedeutung der lokalen genetischen Kakao-Diversität und des Landschaftskontextes für multiple Ökosystemleistungen (von Vögeln, Fledermäusen, Ameisen und weiteren Arthropoden, die zur Schädlingskontrolle und zur Bestäubung beitragen) und für den Kakaoertrag quantifiziert werden. Wir etablieren experimentelle Ausschlüsse für verschiedene Prädatorengruppen und Bestäuber an 24 Standorten und quantifizieren alle Stadien in der Entwicklung des Kakaos, um Vorschläge für eine ökologische Intensivierung im Kontext traditioneller Anbaupraktiken zu entwickeln. In Kooperation mit unseren peruanischen Partnern machen wir die Forschungsresultate durch Publikationen und Workshops für Interessensgruppen, insbesondere die Kleinbauern sowie nationale wie internationale NGOs verfügbar.

MZF: 'BarleyCOPA: Computergestützte Ableitung von GxGxE-Wechselwirkungen zur Identifizierung klimaresistenter Pathogenresistenzen bei Gerste (Co-Pan-Genom), Teilvorhaben E

Schwerpunktprogramm (SPP) 1374: Biodiversitäts-Exploratorien; Exploratories for Long-Term and Large-Scale Biodiversity Research (Biodiversity Exploratories), Teilprojekt: Vergleichende Transkriptomanalyse und phänotypisches Monitoring von Trifolium pratense (Fabaceae) unter Landnutzungsaspekten (TRATSCH II)

Pflanzen passen sich mit erstaunlicher morphologischer Plastizität an Umweltveränderungen an, wie sie z.B. durch landwirtschaftliche Nutzung erzeugt werden. Die diesen morphologischen Veränderungen zugrundeliegenden molekulargenetischen Prozesse und hieraus resultierende Verschiebungen in genetischer Diversität sind jedoch größtenteils unbekannt. In dem hier beantragten Projekt wollen wir deshalb die molekulargenetischen Reaktionen auf Störungen und Umweltveränderungen untersuchen (Mahd und Düngung im Grünland). Rotklee (Trifolium pratense) ist als wertvoller Proteinlieferant eine der wichtigsten Nutzpflanzen im Grünland und trägt durch N2-Fixierung zur Reduktion der Stickstoffdüngung in Böden bei, sodass er die Ökobilanz landwirtschaftlich genutzter Grünlandflächen nachaltig verbessern kann. T. pratense findet sich auf allen Grünlandflächen der Biodiversitätsexploratorien und wir konnten in TRATSCH I zeigen, dass T. pratense (i) verschiedene morphologische Reaktionen auf Mahd zeigt. (ii) Wir identifizierten Mahd-spezifisch differenziell exprimierte Entwicklungskontrollgene und Gene, die standortspezifisch differenziell exprimiert werden, und (iii) etablierten ein mRNA-seq-Fingerprinting Protokoll. Mit diesem kann eine große Zahl an Individuen auf vielen Plots unter unterschiedlichen Landnutzungsbedingungen analysiert werden. Durch Korrelation mit diversen Umweltdaten können Effekte der Umwelt von denjenigen der Landnutzung unterschieden werden. Damit verknüpfen wir Landscape Genetics mit Landscape Genomics, um die Genomfunktionalität einzelner Arten im Umweltzusammenhang zu analysieren. In TRATSCH II beabsichtigen wir unsere Datenaufnahme auf alle Exploratorien auszudehnen, um die Störungs- und Umweltspezifität der exprimierten Transkriptom-Fingerprints in größerem Zusammenhang zu analysieren. Expressionsstudien und funktionelle Studien der Mahd-spezifischen Entwicklungskontrollgene werden Aufschluss darüber geben, wie Pflanzen auf molekulargenetischer Ebene die Veränderung des Morphotypus und das Nachwachsen nach der Mahd steuern. Um die Ökobilanz im Grünlandanbau zu optimieren, untersuchen wir experimentell verschiedene Anbauverfahren, um hohe Proteinerträge mit möglichst niedrigen Düngergaben zu erhalten. Ferner überprüfen wir die Hypothese, dass epigenetische Modifikationen für die Regulation der morphologischen Veränderungen mit verantwortlich sind durch temporäre und quantitative Analyse von Methylierungsmustern der genomischen Loci von Entwicklungskontrollgenen.

Detektion und Identifikation von phytopathogenen Viren in forstwirtschaftlich relevanten Baumarten und Erfassung der Abundanz der Viren als Grundlage der Resistenzforschung, Teilvorhaben 1: Anlage einer Klonsammlung und phylogenetische Analysen der Viren

Weinrebe in Deutschland 2010

In den Jahren 2007-2009 fand mit der Erfassung rebengenetischer Ressourcen in Deutschland zum ersten Mal eine nationale Erhebung statt, die die genauen Mengenverhältnisse der Rebsorten der verschiedenen Weinbauregionen erfasste. Auf der Basis von Rasterzellen in der Größe von 10 km x 10 km wird die Anzahl der angebauten Rebsorten der Weinrebe gezeigt. Ebenso ist die Anzahl der erfassten Stockzahl der Weinrebe pro Rasterzelle in den Daten enthalten. Die Erhebung wurde von der BLE mit Mitteln des BMEL gefördert. Die Ergebnisse der Erfassung rebengenetischer Ressourcen in Deutschland wurden im Jahr 2010 veröffentlicht und bilden die Grundlage der Deutschen Genbank Reben, die ein wesentliches Instrumentarium zur Sicherung rebengenetischer Ressourcen in Deutschland ist.

Uncertainty of Monetary Valuation (WMS)

The points show locations of case studies used to calculate the monetary values of individual ES. The bivariate maps show extrapolated relative monetary values (yellow to green) and uncertainties (yellow to red) of the benefit transfer functions for the ES. : A ) food provision, B) water provision, C) climate regulation, D) extreme event regulation, E) recreation service and F) habitat service, G) raw material provision, H) provision of medicinal resources, I) waste treatment, J) erosion regulation, K) soil fertility regulation and L) maintenance of genetic diversity. Monetary values and uncertainties are grouped into different classes from low to high (in the legend the first number represents uncertainty and the second monetary values, e.g. 11= both low, 12= uncertainty low and monetary value medium, 32= uncertainty high and monetary value medium etc.). The classes were defined by equal interval distances for each ES separately. Major sources of uncertainties include errors resulting from the input data for the benefit transfer model, the model characteristics and the transfer error due to generalization. The latter, for instance, arises when values are transferred to other areas under the assumption that particular socio-environmental conditions, spatial or temporal scale are constant. For the ES food provisioning it is often assumed that agricultural productivity is the same for all croplands, regardless natural composition and anthropogenic management. These results show that although socio-economic indicators are often discussed for benefit transfer applications, the consideration of biophysical heterogeneity in ecosystems is most important.

Donau-Ries (Lkr): Äpfel und Birnen

Der Datensatz enthält Informationen zu besonderen Apfel- und Birnensorten in Nordschwaben, die im Rahmen eines LEADER-Projekts von 2016 bis 2020 erfasst wurden. Dokumentiert wurden Sortenvielfalt, Verbreitung, Häufigkeit und Gefährdungsstatus von rund 400 historischen Obstsorten in den Landkreisen Donau-Ries, Neu-Ulm, Augsburg und Aichach-Friedberg. Ziel ist der Erhalt genetischer Vielfalt und regionaler Kultursorten durch fundierte Bestandsaufnahme und Dokumentation.

Genetische Grundlagen für das Überleben der Birkhuhnpopulationen in Europa

Das Birkhuhn (Tetrao tetrix), einst typischer Bewohner von Moor- und Heidelandschaften, lebt in Deutschland außerhalb der Alpen nur noch in kleinen isolierten Vorkommen. Aufforstungen von Heideflächen und die Entwässerung und Kultivierung von Mooren reduzierten seinen Bestand. Heute steht das Birkhuhn als vom Aussterben bedrohte Art auf der Roten Liste der Brutvögel Deutschlands. Allein in Niedersachsen, wo außerhalb der Alpen noch der größte Birkhuhnbestand lebt, sank die Zahl der Tiere innerhalb der letzten 30 Jahre von rund 4.000 auf heute 200. Das Projekt untersucht die für den Artenschutz zentrale Frage, wie sich die voneinander isolierten Populationen in Deutschland an Veränderungen ihrer Lebensräume anpassen. Daraus sollen dann konkrete Empfehlungen für den Schutz des Birkhuhns abgeleitet werden.

Genetische Diversität und Struktur der Kiefer in Deutschland - Eine Grundlage für den Schutz und die nachhaltige Nutzung der genetischen Vielfalt

Im Zuge der vierten Bundeswaldinventur (BWI2022) wurden erstmals in ganz Deutschland Proben für die genetische Inventur von sieben Hauptbaumarten gesammelt. Diese durch die Thünen-Institute für Waldökosysteme und Forstgenetik koordinierte deutschlandweite, flächenrepräsentative Probennahme ermöglicht erstmalig einen wirklich fundierten und umfassenden Überblick über die genetische Vielfalt sowie die räumliche Struktur der genetischen Diversität der wichtigsten Waldbaumarten in Deutschland. Anhand der deutschlandweit eingesammelten Proben soll eine hochaufgelöste Karte der genetischen Vielfalt und Struktur der Waldkiefer (Pinus sylvestris L.) erstellt werden. Die Erstellung einer solchen Karte gibt Aufschluss über die aktuelle genetische Vielfalt der Kiefer in Deutschland, die räumliche Verteilung dieser genetischen Vielfalt und den Zusammenhang zwischen genetischer Struktur und Umwelt- sowie Standortfaktoren. Die Kenntnis der genetischen Variation und ihrer Muster ist eine notwendige Grundlage für die nachhaltige Nutzung und Erhaltung forstgenetischer Ressourcen. Das Vorhaben dient damit der genetisch nachhaltigen Bewirtschaftung der Kiefer, dem Schutz ihrer lokalen genetischen Variation und bildet die Grundlage für ein Monitoring künftiger Veränderungen. Es verfolgt somit sowohl forstliche als auch naturschutzfachliche Ziele.

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