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F4F2 - Nahrung der Zukunft, Teilprojekt D

Sonderforschungsbereich 1211 (SFB): Evolution der Erde und des Lebens unter extremer Trockenheit

Ziel dieses Projekts ist es, die Forschung im Bereich der wechselseitigen Beziehung zwischen biologischer Evolution und Landschaftsevolution maßgeblich voranzutreiben. Arbeitsgebiete sind aride bis hyperaride Systeme, in denen sowohl biologische Aktivität als auch Erdoberflächenprozesse vorwiegend und sehr stark durch die Verfügbarkeit von Wasser limitiert sind. In diesem Projekt sollen die Schlüsselmerkmale biologischer Aktivität in extrem wasserlimitierten Habitaten der Erde identifiziert und Erdoberflächenprozesse, die unter nahezu wasserfreien Bedingungen ablaufen, charakterisiert werden. Die Bestimmung kritischer Schwellenwerte der Umweltbedingungen, die eine biologische Kolonisation und/oder Landschaftstransformationen erlauben, stellt ein wesentliches Ziel dar. Das zeitliche und räumliche Muster biologischer Kolonisation und Isolation wird zusammen mit der Chronologie der Landschaftsentwicklung in Bezug zur auschlaggebenden gemeinsamen Triebkraft, dem (Paleo-) Klima, untersucht. Diese Ziele sollen durch: (i) paleoklimatische Rekonstruktion und Observation des gegenwärtigen Klimas, zur Entwicklung geeigneter Klimamodelle, (ii) Erfassung der biogeographischen Migrationsgeschichte, Phylogenie (Pflanzen, Insekten, Protisten und Bakterien) und deren molekularer Datierung und (iii) räumliche Erfassung, Prozesscharakterisierung und Datierung von (fossilen) Landschaftselementen (Entwässerungssysteme, Hänge, fluviale und aeolische Sedimente, Böden), angegangen werden. Die Datierung geologischer Archive (i & iii) erfordert eine innovative (Weiter-) Entwicklung isotopengeologischer Methoden, welche entsprechend durchgeführt werden sollen.Es werden u.a. wesentliche Beiträge zu den sich entwickelnden Konzepten des evolutionären Timelags (Guerreo et al. 2013, PNAS 110, 11469-11474), des Einflusses geographischer Barrieren auf klimabedingte Speziesmigration (Burrows et al. 2014, Nature 507, 492-495), der Biogeomorphologie (Corenbilt et al. 2011, Earth Sci. Rev. 106, 307-331), sowie der Entwicklung neuer Methoden zur Datierung und Prozesscharakterisierung von Erdoberflächenprozessen und biologischer Evolution erwartet.

Wirkung von Holzschutzmitteln auf Mikroorganismen und Insekten

a) Erkennen des Wirkungsmechanismus zum optimalen Einsatz von Holzschutzmitteln. b) Vergleichende mikroanatomische Untersuchungen an Insekten verschiedener Entwicklungsstadien nach Einwirkung von Schutzmitteln. Mikrobiologische Versuche an ungeschuetztem und geschuetztem Holz mit verschiedenen Pilzen sowie Bakterienarten. c) Laboruntersuchungen bis 06.1979, Auswertung bis 12.1979.

Oekologische Analyse eines Naturschutzgebietes

Das Schweinsberger Moor (Naturschutzgebiet) liegt in einer Senke inmitten landwirtschaftlicher Flaeche. Es werden Pflegemassnahmen diskutiert, die zu einer Erhoehung seines Wertes als Naturschutzgebiet beitragen sollen. Kenntnisse ueber das Moor gibt es aber nicht. Wir machen: Wasserhaushalt ueber mehrere Jahre; Aenderungen der Vegetation (Ausbreitung Seggenwiesen, Schilfguertel, Weidenzone, Gewaesser) im Laufe der Jahre; Analyse der Tierwelt (insbesondere in der natuerlichen Monokultur der Phragmites-Zone) von wasserbewohnenden Wirbellosen ueber Insekten bis zu Saeugern und hoffen so eine Basis fuer Planungsunterlagen zu erhalten. Dazu versuchen wir, den Einfluss der umliegenden Landwirtschaft zu analysieren (Eutrophierung?).

Entwicklung und Evaluierung insekten- und spinnenfreundlicher Mähtechniken als Beitrag zu einer nachhaltigen Form der landwirtschaftlichen Grünlandnutzung

F.R.A.N.Z. der Michael Otto Stiftung für Umweltschutz^Ressortforschungsplan 2023, Innovative biodiversitätsfördernde Maßnahmen auf landwirtschaftlichen Demonstrationsbetrieben (Verbundprojekt F.R.A.N.Z.); Wirkungen auf die Biodiversität (Wirbeltiere und Insekten)

Darstellung der Phylogenie der Diplopoda: Mikro-CT Scans, Morphologie und Morphometrie aller Tausendfüßerordnungen

Tausendfüßer (Diplopoda) gehören zu den ersten mehrzelligen Landbewohnern unseres Planeten und sind mit 12.000 beschriebenen Arten die drittgrößte 'Klasse' der Landarthropoden. Als Destruenten spielen sie eine wichtige Rolle bei der Streuzersetzung und im Nährstoffkreislauf des Bodens. Trotz ihrer langen evolutiven Geschichte und ihrer offensichtlich wichtigen Rolle bei der Kolonisierung des Landes ist die Morphologie der Diplopoda unzureichend erforscht. Dies trifft besonders auf artenarme Vertreter der 16 Ordnungen, wie Siphoniulida, Glomeridesmida, oder Siphonocryptida, zu. Dies bewegte einige Autoren zu Anmerkungen, dass unser Wissen über die Morphologie der Tausendfüßer in etwa auf dem Stand ist, welcher bei Insekten, Krebstieren und Arachnida bereits vor 100 Jahren erreicht wurde. Mit diesem Projekt werden wir die Wissenslücke im Bereich der Morphologie der Diplopoda schließen. Durch die Kombination von Synchroton Mikro-Computer Tomographie und Histologie sowie weiterer moderner Analysemethoden verfügen wir über die notwendigen Werkzeuge um unser Wissen über die Morphologie der Diplopoda grundlegend zu vertiefen. Unser Ziel ist erstens die Erstellung einer digitalen, frei zugänglichen und detailliert annotierten Sammlung von Synchroton Mikro-CT Scans und 3D Modellen von 48 Vertretern der Diplopoda welche alle Hauptgruppen dieser Tiergruppe umfassen und die komplette phylogenetische und morphologische Diversität der Tausendfüßer in bislang nicht dagewesener Weise abdecken. Zweitens werden wir die aus diesem Datenpool gewonnenen morphologischen Merkmale vergleichend analysieren und eine Phylogenie der Tausendfüßer erstellen, welche auf multiplen Merkmalskomplexen begründet ist. Insbesondere werden wir die Mundwerkzeuge, das Endoskelett, weibliche Genitalstrukturen, und die Tracheentaschenkonfigurationen untersuchen. Drittens werden wir mit einem geometrisch-morphometrischen Ansatz evolutionäre Formunterschiede ausgewählter Merkmalskomplexe quantitativ auf (a) phylogenetische Signale, (b) evolutionäre Allometrie, und (c) potentielle Korrelationen mit verschiedenen ökologischen Faktoren untersuchen. Dies wird unser Verständnis der morphologischen Anpassungen als Reaktion auf die für Tausendfüßer bedeutsamen Lebensräume erhöhen und könnte auch eine Rekonstruktion der ursprünglichen Umweltparameter zulassen, in denen die Vorfahren der rezenten Diplopoda das Land als Lebensraum kolonisierten. Unser Projekt liefert somit Informationen über die morphologischen Schlüsseladaptationen einer artenreichen Gruppe von Landarthropoden.

Veränderung von Insektenpopulationen in Österreich in den letzten 30 Jahren - Ursachen und ausgewählte Beispiele

Die Veränderung des Artenbestandes von Insekten in Österreich ist ein seit langem untersuchtes Thema, das vor allem durch die Darstellung in den Roten Listen der gefährdeten Tiere Österreichs für viele Gruppen bereits ausführlich abgehandelt wurde. Erst in neuerer Zeit haben Auswertungen quantitativer Studien gezeigt, dass auch die Individuenzahl bzw. die Biomasse vieler Insektengruppen offenbar stark rückläufig ist. Während für manche Wirbeltiergruppen - vor allem Vögel - langjährige, teils auch räumlich detailliert aufgelöste Zeitreihen über die Veränderungen der Populationsdichte und Individuenzahlen existieren und die Ursachenforschung hinter diesen Phänomenen teils weit fortgeschritten ist, fehlt diese Information weitgehend für Insekten wie auch für fast alle anderen Wirbellose in Österreich. Dieses Projekt verfolgt daher mehrere Ziele: In einem ersten Schritt werden die für Österreich maßgeblichen anthropogenen Einflussfaktoren auf Insektenpopulationen zusammenfassend dargestellt und deren Wirkung analysiert. Besonderes Augenmerk wird dabei auf diejenigen Wirkfaktoren gelegt, die direkt oder indirekt auf das Vorkommen und die Fortpflanzungsmöglichkeiten von Insekten Einfluss nehmen können. So soll beispielsweise für die oft genannte Ursache 'Einsatz von Pestiziden' die tatsächlich wirksame Folgeerscheinung im Lebensraum von Insekten herausgearbeitet werden (in diesem Fall u. a. Verlust von Nahrungspflanzen oder direkte Mortalität durch die Wirksamkeit der eingesetzten Mittel). Die geschieht in Abstimmung mit dem derzeit in Ausarbeitung befindlichen 'Insektensterben-Projekt' des Umweltbundesamtes. Der bedeutsame nächste Schritt ist eine Priorisierung der erarbeiteten Einflussfaktoren hinsichtlich ihrer Bedeutung für die Veränderung von Insektenpopulationen. Dies erfolgt auf zwei Wegen: Einerseits werden die quantitativen Veränderungen der Ursachen im Verlauf der letzten 30 Jahre (z. B. die Zunahme des Lebensraumverlustes durch Überbauung) soweit erfassbar recherchiert und damit das Ausmaß der Einflussgröße der jeweiligen Ursache auf Insektenpopulationen ermittelt. In einem zweiten Schritt wird anhand der Sensibilität der Vertreter einer ausgewählten Gruppe von Insektenfamilien (mit etwa 10 % der heimischen Insektenvielfalt) die mögliche Stärke der Wirkung der jeweiligen Ursachen abgeschätzt. Dies erfolgt anhand einer durch Experten jeder Art zugeordneten Serie an Parametern, die für die Art entscheidend für das Vorkommen ist (z. B. Spezifität der Nahrungswahl, klimatische Ansprüche an Wärme bzw. Trockenheit, Bindung an Sonderstandorte etc.). Bei nahrungspflanzenspezifischen Arten wird zusätzlich durch Verschneidung mit der Bestandsentwicklung und Gefährdung der betreffenden Pflanzenarten die Abhängigkeit dieser Arten von bestimmten Pflanzengruppen bzw. deren Habitate herausgearbeitet. (Text gekürzt)

Verschiedene Formen des Weisstannensterbens

Seit ueber 100 Jahren wird ein Weisstannensterben beschrieben. Es scheint nicht ein sondern mehrere Formen des Sterbens zu geben. Bisher zeichnet sich ab: 1. Eine primaer durch kalte Winter mit besonderen Witterungskonstellationen verursachte Krankheit; 2. Eine Form, bei der die Weisstannenstammlaus eine erhebliche Rolle spielt; 3. Eine Form die ueberwiegend auf verschiedene Insekten zurueck geht; 4. Eine Form, bei der der Wind, bzw. der Sturm ausloesende Wirkung hat. Alle Formen werden durch die seit Jahrzehnten erwaehnten Jahre mit warmer Witterung beguenstigt bzw. durch feucht-kuehle Sommer behoben.

Der Einfluss von Habitatfragmentierung und Landschaftsstruktur auf die Diversität, Abundanz und Populationsdynamik von Bienen, Wespen und ihren Gegenspielern auf Streuobstwiesen

Die Diversität, Abundanz und Populationsdynamik von Bienen, Wespen und ihren Gegenspielern sollen auf 45 Streuobstwiesen unterschiedlicher Größe, Bewirtschaftung und Landschaftseinbindung über einen Zeitraum von 3 Jahren untersucht werden. Die Aufstellung von insgesamt 540 Nisthilfen für Bienen und Wespen und die jährliche Auswertung der angelegten Nester erlauben Aussagen zur Artenvielfalt und Häufigkeit sowie zur Populationsentwicklung der einzelnen Arten, zu stadienspezifischen Mortalitätsraten, zu Parasitierungsraten und zum Artenspektrum von Gegenspielern sowie dem resultierenden Reproduktionserfolg. Die Landschaftsstruktur wird in acht Radien von 250m bis 3000m um die Streuobstwiesen mit einem Geographischen Informationssystem (GIS) erfasst. Die Bedeutung der Habitatgröße und der Landschaftsstruktur auf unterschiedlichen räumlichen Skalen für die Populationsdynamik kann so getestet werden. Zur Bewertung der Habitatqualität wird der Baumbestand, der Totholzanteil, die Vegetationsstruktur und das Blütenangebot erfasst, um Aussagen zur relativen Bedeutung von Ressourcenverfügbarkeit (Nistmöglichkeiten und Pollenquellen) und Regulation durch Gegenspieler für die Populationsentwicklung auf den Streuobstwiesen zu erhalten. Die Analyse von Pollenproben ermöglicht Aussagen zur Ressourcennutzung und zur relativen Bedeutung der Streuobstwiesen und der umgebenden Landschaft als Nahrungsquelle. Detaillierte Auswertungen und Experimente mit Osmia rufa beinhalten die Entfernung der Gegenspieler an 15 Standorten, die Bestimmung von Kokongewichten und Geschlechterverhältnissen und die individuelle Markierung und Beobachtung schlüpfender Weibchen zur Ermittlung von Sammelzeiten und Ansiedlungsraten.

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