Die antarktischen Ökosysteme sind von starken Veränderungen betroffen, insbesondere was die Eisbedeckung angeht. Wir wissen nicht wie dies die Prozesse am Meeresboden, die benthischen Funktionen, beeinflusst. Informationen zur Rolle verschiedener Tiergemeinschaften für benthische Funktionen unter variabler und stabiler Eisbedeckung sind für ein besseres Verständnis der Ökosystemprozesse dringend notwendig. Nur in wenigen Studien wurden unterschiedliche Größenklassen wie Meio- und Makrofauna gleichzeitig untersucht, und in keiner wurde ihre Bedeutung für benthische Funktionen untersucht. Daher ist der Einfluss von geringer werdender oder sich verändernder Meereisbedeckung auf die trophischen Interaktionen zwischen Meio- und Makrofauna sowie deren Bedeutung für die Prozesse am Meeresboden nicht geklärt. Dazu gehört auch ob und wie sich die benthische Remineralisation, bestimmt durch Stoffflussmessungen von Ammonium, Nitrat, Phosphat, Kieselsäure und Sauerstoff an der Sediment-Wasser-Grenzschicht, verändert. Für den Südozean ist über die jeweiligen Anteile der Meio- und Makrofaunagemeinschaften an dieser Remineralisation nichts bekannt.Mit unserem 3-Jahres Projekt werden wir gemeinsam die Reaktion benthischer Ökosystemfunktionen auf unterschiedliche Meereisbedeckungssituationen im Weddellmeer und entlang der Antarktischen Halbinsel einschätzen. Um die Rollen der verschiedenen Größenklassen und ihrer assoziierten Taxa im System Meeresboden besser zu verstehen, müssen wir (1) die Bedeutung der Strukturen der Meio- und Makrofaunagemeinschaften für die Ressourcenaufteilung und die Remineralisierung in Regionen mit unterschiedlicher Eisbedeckung und (2) den Effekt von erhöhtem Nahrungsaufkommen bei sich verändernder Eissituationen auf die Interaktionen von Ökosystemfunktion und Größenklassen bestimmen.Die beiden komplementären Aspekte werden mit einem/r gemeinsam betreuten Doktoranden/in durchgeführt. Proben wurden bereits auf den beiden Polarstern-Expeditionen PS 81 (22.01 bis 18.03.2013, nordwestliches Weddellmeer, Antarktische Halbinsel) und PS 96 (06.12.2015 bis 14.02.2016 südöstliches Weddellmeer) genommen. Die untersuchte Region umfasst Gebiete mit reduzierter, variabler und anhaltender Eisbedeckung. Mittels Inkubationen wird die räumliche Variabilität der Remineralisationsraten und die Rolle der Meio- und Makrofaunataxa bestimmt und mit deren Position im Nahrungsnetz zu verbunden. Um den Einfluss erhöhten Nahrungseintrags auf die Partitionierung der Nahrungsaufnahme und die Remineralisation durch die Tiergruppen zu testen, wurden Pulse-Chase Experimente durchgeführt.Die Ergebnisse bilden die Grundlage für das dritte Arbeitspaket: Die Entwicklung eines konzeptionellen Modells für die Evaluation benthischer Systemfunktionen im sich verändernden Südozean, welches die Mehrheit der Größenklassen und Prozesse betrachtet.
Ziel der Forschungsarbeit ist die Klassifizierung von Boden-Biozönosen in ausgewählten Feldrainen. In drei Naturräumen (Lössböden der Jülicher Börde, Muschelkalkböden in Mainfranken und pleistozäne Sande bei Leipzig) werden typische Lebensgemeinschaften von Collembola und Gamasina (Taxozönosen) beschrieben. Der wesentliche Unterschied zu anderen Klassifikations-Ansätzen liegt in der induktiven Vorgehensweise: Biozönosen werden allein aufgrund der Artenzusammensetzung an den Standorten typisiert. Vegetationskundliche Kriterien dienen als entscheidendes Hilfsmittel zur Vorauswahl von Flächen mit ähnlichen Standortbedingungen. Hierbei wird gleichzeitig die aufgenommene Vegetation als ein weiteres Taxon der zu beschreibenden Biozönose angesehen. Die typische Artenzusammensetzung ist das integrierte Ergebnis aller denkbaren ökologischen Vorgänge. Ein Ziel der Arbeit ist somit die prospektive Formulierung von Erwartungswerten für Collembolen und Raubmilben auf der Basis vegetationskundlicher Daten. Es sollte daher möglich sein, dieses Mehrarten-System mit hoher Sensibilität zur Bioindikation von Standortveränderungen einzusetzen. Die Kenntnis der Artenstruktur wiederkehrender Lebensgemeinschaften kann der funktionellen Ökosystemforschung hilfreiche Hinweise bieten.
Die Halacaridae (Meeresmilben) gehören, mit ihrer Körpergröße von 200-500 mym, zum Meiobenthos. Unter den Milben sind sie die einzigen, die vollständig an ein Leben im Meer angepasst sind; sie besiedeln den Bereich von der oberen Gezeitenlinie bis in die Tiefseegräben. Zur Zeit sind etwa 900 Arten bekannt. Im Vergleich zu den Küsten im Osten und Westen des Nordatlantiks zeichnen sich die Australiens durch eine äußerst artenreiche Halacaridenfauna aus: jede geographische Region entlang der Küste scheint in erster Linie eigene Arten zu beherbergen. Die geplanten Probennahmen bei Dampier an der tropischen Nordwestküste Australiens sollen Daten liefern für einen Vergleich mit den bereits bearbeiteten Faunen von Rottnest Island (Südwestaustralien) und dem Great Barrier Reef (Ostaustralien).
Die Familie der Halacaridae (Meeresmilben) ist die einzige unter den Milben, die vollständig an ein Leben im Meer angepasst ist, sie besiedelt den Bereich von der oberen Gezeitenlinie bis in die Tiefseegräben. Mit einer Körpergröße von 200-500mym gehört sie zur Meiofauna. Halacariden sind ausschließlich Benthos-Bewohner, Verbreitungsstadien sind unbekannt. Sie haben mit meist nur einer Generation per Jahr und selten mehr als 20 Eiern per Weibchen eine äußerst geringe Fortpflanzungsrate. Zur Zeit sind etwa 900 Arten bekannt. Die bis 1990 zur Schwarzmeer Halacaridenfauna publizierten Daten deuteten bei einigen Gattungen auf einen engen Bezug zur Mittelmeerfauna hin, nicht aber zu der des Nord-Ostseeraumens. Für andere Gattungen galt das Umgekehrte. Daraus ergaben sich die Fragen: lassen sich diese Verbreitungsmuster mit der geologischen Vergangenheit des Schwarzen und des Mittelmeeres und der ehemaligen Verbindungen zum Nord-Ostseeraum klären, und lassen sich daraus Rückschlüsse auf Entwicklungsgeschichte und Lebensweise dieser Meeresmilben Gattungen ziehen? Die Deutung der Fauna steht und fällt mit der richtigen Bestimmung der Arten. Durch eigene Probennahmen soll reichhaltiges Tiermaterial, einschließlich der für die taxonomische Bearbeitung erforderlichen biologischen und ökologischen Daten, erhalten werden.
Die Pflanzenbestaende der Dauerbeobachtungsflaechen werden jaehrlich aufgenommen, die Gesellschaften bestimmt und die oekologischen Faktoren berechnet. Im fuenfjaehrigen Abstand werden Tiere der Mesofauna des Bodens ausgezaehlt und einige mikrobiologische Parameter bestimmt.
Im Rahmen dieser Untersuchung werden ruderale Glatthaferwiesengesellschaften (Feldraine), die in direktem räumlichen Kontakt zu den Ackerflächen stehen, hinsichtlich ihrer typischen Artenzusammensetzung (Pflanzen, Oribatiden) untersucht. Dabei werden Vegetationsaufnahmen und Boden-Mesofauna-Proben auf insgesamt 18 Flächen mit 72 Probestellen genommen. Die Untersuchungsflächen liegen in drei unterschiedlichen und für den Ackerbau wichtigen Naturräumen (Jülicher Börde, Magdeburger Börde und Würzburger Land). Lebensgemeinschaften werden mit Hilfe des Präsenz/Absenz-Prinzips integrativ und gleichberechtigt auf der Basis von Pflanzen- und Oribatidenarten klassifiziert. Dabei handelt es sich um wiederkehrende Artenkombinationen (Teil-Biozönose) für definierte Standortbedingungen. Diese Artenkombination trägt alle am Standort wirkenden exogenen und endogenen Umweltfaktoren in sich. Nach Klassifizierung der Biozönosen ist es möglich den Einfluss von Wirkstoffen oder Eingriffen auf die Biozönose systemisch d.h. integrativ für alle Umweltbedingungen, zu untersuchen.
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