Herbivore Insekten stellen eine wesentliche Komponente des Artenreichtums terrestrischer Ökosysteme und spielen zugleich als Bindeglied verschiedener Trophie-Ebenen eine wichtige Rolle in Stoffflüssen. Insbesondere für artenreiche Herbivorengemeinschaften ist bis heute unklar, ob Pflanzenartenreichtum oder eher Strukturparameter der Vegetation (neben abiotischen Faktoren wie Klima und Nährstoffangebot) die Diversität der Pflanzenfresser entscheidend determinieren. Am Beispiel mehrerer artenreicher Schmetterlings-Taxozönosen soll in einem südecuadorianischen Bergwaldgebiet diese Frage beantwortet werden, wobei Datensätze aus botanischer, bodenkundlicher und klimatologischer Forschung mit quantitativen Erhebungen zur Struktur und Vielfalt der Insekten-Artengemeinschaften zusammengeführt werden. Dabei stehen zunächst Taxozönosen in einem ausgeprägten Höhengradienten zur Analyse an, während in einem zweiten Schritt auch Muster und Mechanismen der Besiedlung anthropogen degradierter Landschaften (Weiden, Brache- und Sukzessionsflächen unterschiedlichen Alters, Aufforstungen) durch diese Herbivorentaxa bearbeitet werden.
Antiparasitika zur Anwendung bei Weidetieren gehören zu den Tierarzneimitteln mit der höchsten Toxizität für die Umwelt. Naturgemäß ist besonders die Diversität dungassoziierter Insekten betroffen. Auf EU-Ebene werden verschiedene Risikominderungsmaßnahmen (RMM) zur Reduzierung der Umweltrisiken vorgeschlagen. Die praktische Wirksamkeit dieser Maßnahmen hinsichtlich des Erhaltes der Insekten-Diversität wurde bisher systematisch nicht bewiesen. Ziel des Vorhabens ist, die Grundlagen hierfür zu erarbeiten, um geeignete Maßnahmen zum Schutz der Insekten zielgerichtet und erfolgreich anwenden zu können. Im ersten Teil des Vorhabens soll erarbeitet werden, welche RMM zur Verfügung stehen und anhand welcher ökologischer und populations-systematischer Kennwerte die Kontrolle eines möglichen Erfolges hinsichtlich Biodiversität und Populationserhalt bei den relevanten Insekten untersucht werden kann. Im zweiten Teil des Vorhabens sollen Freilandversuche geplant und durchgeführt werden. Es sollen unbelastete Vergleichsweiden und stark behandelte Flächen hinsichtlich Diversität der Dungfauna untersucht werden und in nachfolgenden Jahren die Auswirkungen durchgeführter RMM auf den behandelten Flächen erfasst werden. Dabei soll sich auf die klimatisch gemäßigten Bereiche Europas bezogen werden. Die im zweiten Teil des Projektes zu klärenden Detailfragen sind u.a. (aber nicht ausschließlich): Entwicklung ausgewählter dungassoziierten Insekten-Populationen im Freiland auf behandelten & unbehandelten Weiden. Auswirkungen möglicher reduzierter Dung-Insektenpopulationen (Käfer, Fliegen) auf die Nahrungsnetze. Schaffung der Datengrundlage hinsichtlich Ökologie und Biogeographie von Dungorganismen im klimatisch gemäßigten Bereich Europas. Schaffung der Grundlage für die systematische Bestimmung der Dunginsekten; hier neuere Methoden wie Meta-Barcoding oder eDNA, da klassisch-systematische entomologische Bestimmungsarbeit zukünftig nicht mehr leistbar sein wird.
Der Abbau von Totholz stellt einen wichtigen Prozess im globalen Kohlenstoffkreislauf der Wälder dar. Die biotischen Hauptagenten des Holzabbaus sind Mikroorganismen und Insekten, aber während Insekten in den Tropen den Holzabbau beschleunigen, wirken sie in der gemäßigten und borealen Zone neutral oder sogar negativ auf den Holzabbau. Insekten interagieren eng mit holzzersetzenden Mikroorganismen, einschließlich symbiotischer Assoziationen, Facilitation und Konkurrenz. Es ist jedoch unklar, wie sich die Auswirkungen von Insekten auf mikrobielle Gemeinschaften entlang globaler Klimagradienten verändern. Während lokale Feldstudien und Laborexperimente gezeigt haben, dass Insekten-Mikroorganismen-Interaktionen den Holzabbau sowohl beschleunigen als auch verlangsamen können, wurde bisher nicht untersucht, ob dieser Mechanismus erklärt, warum sich die Auswirkungen von Insekten auf den Abbau so stark von tropischen zu borealen Wäldern ändern. In dem vorgeschlagenen Projekt werden wir die erste globale Studie zu Insekten-Pilz-Interaktionen in Totholz durchführen, indem wir Holzproben aus einem globalen Experiment verwenden, das Behandlungen umfasste, die entweder Insekten Zugang gewährten oder Insekten ausschlossen (Seibold et al. 2021, Nature). Die Holzproben wurden bereits gesammelt und nun sollen die Pilz- und Bakteriengemeinschaften durch DNA-Sequenzierung bestimmt werden, um die Effekte der Insekten zu untersuchen. Dieser Ansatz ermöglicht es zu untersuchen, wie globale Klimagradienten die Interaktionen zwischen Insekten und holzzersetzende Pilzen und Bakterien beeinflussen. Dies wird zu einem besseren Verständnis darüber beitragen, wie Insekten die mikrobielle Biodiversität beeinflussen und wie sich diese Effekte auf den Holzabbau übertragen. Wir werden fünf Hypothesen testen bezüglich der Effekte von Insekten auf Mikroorganismengemeinschaften in Relation zu globalen Klimagradienten. Dabei werden wir Diversität auf verschiedenen Ebenen (alpha- und beta-Diversität), sowie Maße für Spezialisierung basierend auf Netzwerkanalysen und phylogenetische Diversität betrachten.Angesichts des globalen Klimawandels und des anhaltenden Verlusts an Biodiversität, einschließlich unter den Waldinsekten, ist ein besseres Verständnis der Effekte des Klimas auf die komplexen Beziehungen zwischen holzbewohnenden Insekten und Mikroorganismen erforderlich, um die Zukunft der globalen Kohlenstoffsenke im Wald vorherzusagen. Wir sind zuversichtlich, dass das vorgeschlagene Projekt ein wichtiger Schritt ist, um diese Wissenslücke zu schließen und damit nicht nur für die Wissenschaft, sondern auch für die Umwelt- und CO2-Politik von großer Bedeutung sein wird.