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 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 Nahrungsstrategien vieler Bodentiere, insbesondere der Mikrofauna, sind nur unzureichend bekannt. Meist erfolgt eine generelle Einteilung nach vorwiegend morphologischen Kriterien. Nahrungsnetzanalysen und Modelle verlangen jedoch nach einer genauen trophischen Klassifizierung. Im geplanten Forschungsprojekt werden zwei biochemische Methoden eingesetzt: Phospholipidfettsäuren als Biomarker für den Transfer von Kohlenstoff in der Nahrungskette und das 15N/14N-Isotopenverhältnis als Indikator für die trophische Stellung der Bodenfauna. Vergleichende Analysen sollen Aufschluss geben über Herkunft und trophische Anreicherung von Stickstoff und Fettsäuren, sowie physiologische Aspekte (z.B. Biosynthese) untersuchen. In Mikrokosmen werden hierzu Nahrungsketten simuliert (Mikroflora (Bakterien, Pilze), Sekundärzersetzer (Nematoden), Räuber (Milben, Collembolen). Daneben erfolgen Manipulationen des physiologischen Stoffwechselzustandes (Proteingleichgewicht, Nahrungsmangel) und Untersuchungen an Freilandfauna. Die zugrunde liegenden biochemischen und physiologischen Mechanismen der trophischen Anreicherung von 15N in einer Nahrungskette wurden bisher nur in wenigen kontrollierten Laborstudien untersucht. Zudem sind Fettsäuremuster von Bodentieren kaum bekannt. Letztere zur Klassifizierung von Nahrungsstrategien zu nutzen, bietet einen neuen und viel versprechenden Ansatz zur Analyse von Bodennahrungsnetzen.
Im Rahmen des internationalen Großprojektes DIVA soll die Artenvielfalt der Tiefseeharpacticoida (Copepoda) des Angolabeckens untersucht werden. Dafür sind vier Stationen quantitativ auf dem Fahrtabschnitt M 48/1 beprobt worden. Pro Station liegen bis zu sieben Repliken vor, so dass die Analysen erstmals mit Hilfe statistischer Tests absicherbar sein werden. Alle in den Proben vorhandenen adulten Harpacticoida sollen bis zur Familie bestimmt werden. Die Artbestimmung soll sich auf vier Taxa (Argestidae, Pseudotachidiidae, Huntemanniidae, Neobradyidae) konzentrieren. Für jede Probe soll die Artenzusammensetzung sowie die Abundanz der einzelnen Arten als Grundlage für eine Untersuchung der Diversitätsmuster ermittelt werden. Die Diversität soll sowohl kleinräumig durch Vergleich der Einzelrepliken einer Station als auch großräumig durch Vergleich des Materials der vier beprobten Stationen untersucht werden. Es wird sich zeigen, wie groß die Areale einzelner Arten sind bzw. wie hoch der Anteil weit verbreiteter und lokaler Arten ist. Im Vergleich mit den Ergebnissen anderer Expeditionen (z.B. ANDEEP) wird sich daraus letztlich abschätzen lassen, wie hoch die Gesamtartenzahl der Harpacticoida in der Tiefsee sein könnte. Zusätzlich zu den Diversitätsuntersuchungen sollen ausgewählte Teiltaxa systematisch bearbeitet werden. Andere Gruppen der Meiofauna werden an Kooperationspartner weitergegeben oder zusätzlich von uns bearbeitet.
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.
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.
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.
Böden beherbergen die komplexesten Lebensgemeinschaften der Erde und sind lebenswichtige Ressourcen, die wichtige Ökosystemdienstleistungen und Ernährungssicherheit für die Menschheit bereitstellen. Aufgrund der Komplexität der Böden gibt es keinen bisher umfassenden Zensus über die organismische Diversität von Bakterien, Archaeen, Protisten, Pilzen, Metazoen und Viren. Daher sind die Auswirkungen der Änderungen von Landintensitätsintensität auf die unterirdischen Biota schwierig beurteilen. Tatsächlich gab es bisher keine einzige Methode, um die Diversität, die Abundanz und die Zusammensetzung der Bodenmikrobiota und Bodenfauna bei gleichzeitig hoher taxonomischer Auflösung zu bewerten. Die Doppel-RNA-Metatranskriptomik ermöglicht nun solche ganzheitlichen Zensus-Studien über mehrere phylogenetische Domänen und trophische Ebenen, basierend auf rRNA und mRNA. Wir schlagen mit BE-CENSE eine integrierten molekularen Zensus der Auswirkungen der Landnutzungsintensität auf unterirdische Boden-Biota-Guilden in den Grünlandböden der BiodiversitätsExploratorien vor.Das Hauptziel von BE-CENSE ist die Abschätzung der Auswirkungen der Landnutzungsintensität auf die Vielfalt der gesamten Grünlandboden-Biota. Tief sequenzierte Metatranskriptome der 150 Graslandparzellen werden generiert und über ribosomale RNA und Boten-RNA der Mikrobiome analysiert. Ein derartiger ganzheitlicher Ansatz kann einzigartige Einblicke in LUI-Effekte liefern, da emergente Eigenschaften, die sich aus biotischen Interaktionen zwischen Gruppen (z. B. im mikrobiellen Nahrungsnetz) ergeben, möglicherweise erfasst werden. Wir werden vier komplementäre Hypothesen in zwei Arbeitspaketen (WP) testen. WP1 wird prüfen, inwieweit Unterschiede in der LUI zu Änderungen in der taxonomischen Zusammensetzung der Grünlandboden-Biota und insbesondere der Struktur des mikrobiellen Nahrungsnetzes führen. Insbesondere stellen wir die Hypothese auf, dass ein hoher LUI im Vergleich zu Prokaryoten, Protisten und Viren durch Bodenkompaktierung zu einer geringeren Abundanz und Diversität der Mesofauna führt. Die verminderte 'top-down' Kontrolle der Bodentiere hat Auswirkungen auf die mikrobiellen Nahrungsnetze des Bodens, indem die Bedeutung von Protisten, bakteriellen und viralen Predatoren erhöht wird, was zu einer trophischen Herabstufung des Bodenökosystems unter hohem LUI führt. Darüber hinaus werden wir in WP2 die saisonale und räumliche Dynamik des mikrobiellen Nahrungsnetzes im Boden in Ober- und Untergründen untersuchen. Um diese ehrgeizige Aufgabe zu meistern, haben sich Experten aus der Bodenmetatranscriptomik, der Mikrobiologie von Bakterien und Archaeen sowie Bodenprotistologen zusammengetan, um den erforderlichen breiten methodologischen und wissenschaftlichen Hintergrund bereitzustellen.Das Ergebnis von BE-CENSE ist ein beispielloser Blick auf die Auswirkungen der Landnutzungsintensität (LUI) auf die Vielfalt funktionaler Gilden in den unterirdischen Biota in Wiesen.
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