Die Bergwälder der Ostanden gehören zu den artenreichsten terrestrischen Ökosystemen der Erde, zugleich stehen sie unter immensem Nutzungsdruck (Abholzung, Umwandlung in Weideland). In einem multidiszilinären Ansatz aus Bio-, Geo-, Forst- und Agrarwissenschaften - von der Ebene des Organismus ausgehend bis hin zur Landschaftsebene - wollen wir an einem ausgewählten, für Forschungen zugänglichen ostandinen Bergwald in Südecuador ein solches Ökosystem, sowie seine gebietstypischen, durch menschliches Wirtschaften entstandenen Ersatzformationen beispielhaft analysieren. Dabei gilt es im ersten Schritt wichtige geowissenschaftliche und biologische Eigenschaften des Systems (Klima, Boden, Verfügbarkeit von Wasser und Nährelementen, Struktur und Artenzusammensetzung der Vegetation sowie Vorkommen und Vielfalt tierischer und pilzlicher Schlüsselorganismen: Pollinatoren, Samenverbreiter, Herbivore und Destruenten) zu erfassen. Im zweiten Schritt wird die Funktionsweise wichtiger Teilsystem erschlossen (Stoffflüsse zwischen wichtigen Kompartimenten, Dynamik und Regenrationspotentiale der Vegetation in Wechselwirkung mit der Fauna und den abiotischen Randbedingungen). Darauf aufbauend wollen wir drittens Optionen entwickeln bzw. überprüfen für eine nachhaltige Nutzung, Erhaltung und - soweit möglich - Rehabilitation des Waldes. Diese Erkenntnisse werden über das Untersuchungsgebiet hinaus für das ökosystemare Verständnis und Management tropischer Bergwälder von genereller Bedeutung.
Pflanzenschutzmittel werden häufig als eine mögliche Ursache im Zusammenhang mit der Biodiversität in Agrarlandschaften genannt, obgleich ihre Rolle für die Verteilung von Nichtzielpflanzen und -arthropoden nach wie vor unklar ist. Wir wollen vorhandene Landschaftsdaten und ökologische Informationen eines von der Uni Würzburg etablierten Landnutzungs- und Klimagradienten in Bayern (LandKlif mit 180 ~Probestellen) nutzen. Zusätzlich sollen im vorliegenden Projekt Proben von Boden, Pflanzenbiomasse, Arthropodenbiomasse (Herbivore und Spinnen) genommen und darin landwirtschaftliche Pflanzenschutzmittel gemessen werden und weitere Proben von Artengruppen, für die bisher noch keine detaillierten Daten in LandKlif vorliegen (Spinnen und Käfer) genommen und bestimmt werden. Wir wollen die Bedeutung von landschaftlichen Parametern für die Pflanzenschutzmittelexposition untersuchen und die Traits der Pestizidexposition (Identität und Wirkweise, Wirkstoffkombinationen, Konzentrationsniveaus, wirkstoffspezifische Toxizität etc.) mit denen der Verteilung von Pflanzen und Arthropoden zusammenbringen und im Lichte der vorhandenen Informationen zu weiteren Einflussfaktoren analysieren. Unter Verwendung von substanz- und anbaufruchtspezifischen Daten zur Anwendung von Pestiziden wollen wir mittels meta-Analysen von Expositions- und Effektdaten für terrestrische Pflanzen und Arthropoden aus der Literatur bzw. aus Risikobewertungsdokumenten unsere Ergebnisse in einen weiteren Kontext stellen. Dieses Vorgehen soll auch die Interpretation der aus den hier vorgesehenen LandKlif-Analysen stammenden Daten erleichtern. Durch die Kombination des gut etablierten LandKlif-Untersuchungsgebietes sowie der terrestrischen Ökologieexpertise mit Expertise in der Ökotoxikologie von Pestiziden und in Meta-Analysen erhoffen wir uns eine Verbesserung des Verständnisses zur potentiellen Rolle von Agrochemikalien für Nichtzielpflanzen und Nichtzielarthropoden.
Ziel des Vorhabens ist es, Erkenntnisse über die molekularen Grundlagen der Isoprenoid-Biosynthese in marinen Makroalgen zu erlangen. Dabei soll die Wehrchemie der invasiven Grünalge Caulerpa taxifolia als Modellsystem vertiefend untersucht werden. Die chemische Verteidigung der Alge basiert nahezu exklusiv auf einem einzelnen dominanten Sesquiterpen, dem Caulerpenin. Der Gesamtkomplex von den frühen Stufen der CaulerpeninBiosynthese über beteiligte Intermediate bis hin zur durch Fraß oder mechanische Beschädigung hervorgerufenen Aktivierung des Caulerpeninabbaus soll durch chemisch-analytische und proteinbiochemische Methoden untersucht werden. Um ein Bild über die beeindruckend effiziente Wehrchemie des Caulerpenins und seiner Folgeprodukte zu erhalten, sollen in Freilandversuchen die im Labor erhaltenen Erkenntnisse an mechanisch und durch Fraß geschädigten Algen und deren Fraßfeinden überprüft werden. Ergebnisse aus dem Forschungsvorhaben sollen die bisherige Wissenslücke über die Isoprenoidbiosynthese in marinen Makroalgen füllen und die Voraussetzung zur vertiefenden mechanistischen Betrachtung der sehr weit verbreiteten auf Isoprenoiden basierenden Wehrchemie anderer mariner Algen schaffen.
Pflanzen produzieren eine große Zahl an primären und spezialisierten Metaboliten, welche zum Teil über die Wurzel in die Erde abgegeben werden. Diese Metaboliten beeinflussen andere in der Erde lebenden Organismen, inklusive Tiere, Pflanzen oder Mikroben. Mikroben reagieren besonders empfindlich auf die Menge und das Verhältnis pflanzlicher Metabolite in ihrer Umgebung, da die Anwesenheit dieser Metabolite typischerweise auf die Gegenwart eines möglichen Wirts und dessen physiologischen Zustand hinweist. Allerdings scheiden Pflanzen auch Metabolite aus, die das Wachstum von anderen Organismen behindern, z.B. als spezifische Antibiotika wirken und unter Umständen sogar das Wachstum anderer Pflanzen hemmen. Vom Standpunkt einer Pflanze sind fremde Metabolite potentielle Xenobiotika, im Falle einer wachstumshemmenden Wirkung werden sie auch als Allelochemikalien bezeichnet. Süßgräßer, zu denen auch wichtige Nutzpflanzen wie Mais, Gerste und Weizen gehören, stellen eine spezielle Klasse von spezialisierten Metaboliten her: die Benzoxazinoide. Benzoxazinoide sind Allelochemikalien und haben einen starken und nachhaltigen Einfluss auf Bodenbakterien, welche wiederum die Entwicklung nachfolgender Pflanzengenerationen beeinflussen.In Rahmen dieses Projekts wird untersucht, wie Benzoxazinoide die Zusammensetzung der bakteriellen Gemeinschaft auf Pflanzenwurzeln beeinflussen und wie diese Veränderungen wiederum den Phänotyp der Wirtspflanze beeinflussen. Das Ziel ist es, die genetischen Komponenten zu identifizieren und zu charakterisieren, die die spezifische Antwort in einzelnen Bakterienstämmen auf die Gegenwart von Benzoxazinoiden determinieren. Darüber hinaus wird untersucht, wie sich diese Gene auf die Zusammensetzung von bakteriellen Gemeinschaften auswirken, die sich an und auf Wurzeln etablieren, wenn diese Gemeinschaften Benzoxazinoiden ausgesetzt werden. Hierzu werden metagenomische und andere molekularbiologische Analysen durchgeführt, um zu ergründen wie sich Veränderungen in der Zusammensetzung dieser Gemeinschaften auf die Entwicklung von Pflanzen auswirken.
Sinnesleistungen spiegeln häufig Anpassungen an die ökologische Nische einer Spezies wider. Während es im visuellen und im auditorischen System zahlreiche Beispiele für solche evolutiven Adaptationen gibt, sind Nachweise über entsprechende Spezialisierungen der chemischen Sinne, zumindest bei Vertebraten, bislang rar. Daher ist es Ziel des geplanten Projektes, auf Verhaltensebene zu untersuchen, ob es auch beim Geruchs- und Geschmackssinn einen Zusammenhang zwischen dem sensorischen Leistungsspektrum einer Spezies und ihrer Lebensweise gibt. Angesichts der engen funktionellen Verknüpfung von Chemoperzeption und Ernährung sind solche Anpassungen gerade in diesem Kontext zu erwarten und sollen daher einen Schwerpunkt der Untersuchungen bilden. Nicht-menschliche Primaten sind - trotz ihres Nimbus als 'typische Augentiere' - für diese Fragestellung eine besonders gut geeignete Tiergruppe, da sie neben Nahrungsgeneralisten eine große Vielfalt von Nahrungsspezialisten umfassen. Durch einen vergleichenden Ansatz, der neben verschiedenen Primatenarten auch Kaninchen - als Prototyp eines herbivoren Säugetiers - einschließt, soll zudem geprüft werden, ob die ökologische Nische einer Spezies oder ob die Nähe ihrer stammesgeschichtlichen Verwandtschaft zu anderen Arten entscheidend für Parallelen bzw. Unterschiede in olfaktorischen und gustatorischen Sinnesleistungen ist.
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.
Baumreihen in Agroforstsystemen erhöhen die Heterogenität und Konnektivität von Habitaten und modulieren Prozesse der Gemeinschaftsbildung mit potenziellen Vorteilen für die Biodiversität und die damit verbundenen Ökosystemleistungen. Diese Auswirkungen auf die Biodiversität müssen auf verschiedenen räumlichen Ebenen betrachtet werden, einschließlich Makro- und Mikroorganismen in ober- und unterirdischen Gemeinschaften im Kontext eines Multidiversitätsrahmens. Multidiversität, einschließlich Artenzusammensetzung, biotischer Interaktionen und Ökosystemfunktionen über mehrere taxonomische Gruppen hinweg, bestimmt letztendlich das Potenzial der Agroforstwirtschaft, den Beitrag der Natur zum Wohle der Menschen (NCP) zu optimieren. Um ein mechanistisches Verständnis der Biodiversitätsreaktionen in Agroforstsystemen zu erlangen, quantifizieren wir Gradienten der ober- und unterirdischen Biodiversität auf verschiedenen Ebenen, von Bodenwirbellosen und Bodenmikroorganismen wie Bakterien, Archaeen und Pilzen (unterirdisch) über epigäische Arthropoden (oberirdische Pflanzenfresser, Räuber) bis hin zu Bestäubern. Wir nutzen etablierte und neuartige Forschungsmethoden, um zwei Agroforstsysteme (biologisch und konventionell) mit unterschiedlichen Standortbedingungen und dem umgebenden Landschaftsmosaik zu untersuchen. Dabei legen wir Wert auf Komplementarität bei der Datenerhebung. Wir liefern ein tiefgreifendes Verständnis der Auswirkungen der Biodiversität auf die für Agroforstsysteme charakteristischen NCPs, indem wir uns auf die räumliche Konfiguration (Abstand zu den Baumreihen sowie Tiefengradienten entlang der Transekte) konzentrieren. Die Zusammenarbeit mit vier komplementären Teilprojekten der FORMULA-Forschungseinheit ermöglicht die Verknüpfung von unter- und oberirdischen Biodiversitätsfunktionen und der räumlichen Dynamik von Biodiversitätsmustern im Hinblick auf biogeochemische Kreisläufe (insbesondere Kohlenstoff und Stickstoff), Habitatheterogenität und Management.
Multitrophische Interaktionen sind die zugrundeliegenden Mechanismen vieler Ökosystemfunktionen in artenreichen Gemeinschaften. Anstatt zwischenartliche Wechselwirkungen direkt zu erfassen, wird in Studien zum Einfluss von Landnutzungsintensität auf Biodiversität und Ökosystemfunktionen die Abundanz und Vielfalt von Arten bestimmt oder Prozessraten ermittelt. Heute ermöglichen Fortschritte in der DNA-Sequenzierung die empirische Untersuchung einer Vielzahl von Interaktionen. Ziel des SMaTI-Projektes ist es daher, trophische Interaktionen und Ökosystemprozessraten von Kleinsäugern (Eulipotyphla, Rodentia) und ihre Reaktion auf Landnutzungsintensität und Biodiversität im Wald und Grasland empirisch zu erfassen. Kleinsäuger spielen eine entscheidende Rolle für zahlreiche Ökosystemprozesse in natürlichen und bewirtschafteten Ökosystemen, wie beispielweise Samenprädation und Herbivorie. Trotz des großen Einflusses von Kleinsäugern auf Pflanzen- (durch herbivore Rodentia) und Invertebratengemeinschaften (durch carnivore Eulipotyphla), ist weitgehend unbekannt wie die Intensität der Landnutzung die Ernährung von Kleinsäugern beeinflusst. Im Rahmen des SMaTI Projekts sollen Änderungen trophischer Interaktionen entlang des Landnutzungsgradienten durch Metabarcodierung pflanzlicher und tierischer DNA im Mageninhalt von Mäusen, Wühlmäusen und Spitzmäusen analysiert werden. Diese detaillierte Momentaufnahme der Ernährung wird durch Informationen zur langfristigen Ressourcennutzung ergänzt. Dazu werden stabile Isotope im Muskelgewebe der Kleinsäuger untersucht. Der Einfluss von Kleinsäugern auf Samen- und Insektenprädation wird mittels einer Kombination aus Cafeteria-Experiment und Kamerabeobachtung erfasst. Diese Methode ermöglicht es Prädatoren zu identifizieren und den Pro-Kopf-Verbrauch von exponiertem Saatgut und tierischer Beute durch verschiedene Konsumentengruppen zu ermitteln. Die vorgeschlagene Studie ist die erste, die darauf abzielt, Veränderungen in der Ernährung von Kleinsäugern entlang eines systematisch gewählten Landnutzungsgradienten zu erfassen. Dabei werden detaillierte Daten zu trophischen Interaktionen wichtige Einblicke in Mechanismen gewähren, die der Dynamik der Artenzusammensetzung und den ökologischen Prozessen in komplexen Ökosystemen zugrunde liegen.
Benthische Makroalgengesellschaften des Nordpolarmeeres bieten vielen Evertebraten Lebensraum, Kinderstube, Schutz und Nahrung. Die zugrundeliegenden ökologischen Interaktionen zwischen Zoo- und Phytobenthos der Arktis sind im Gegensatz zu gemäßigten und tropischen Regionen wenig bekannt. Das Projekt untersucht deshalb erstmalig biologische und chemische Interaktionen zwischen Evertebraten und Makroalgen auf Spitzbergen (KoldeweyStation) unter Berücksichtigung von Abwehrmechanismen gegenüber Fraßdruck. Zu Beginn sollen Freilanduntersuchungen (Taucharbeiten) zur qualitativen und quantitativen Erfassung der mit Makroalgen assoziierten Evertebraten durchgeführt werden, um gezielt herbivore Tiere in anschließenden Fütterungsversuchen als Generalisten, Generalisten mit Präferenz oder Spezialisten zu identifizieren. Ergänzende Biotests dienen dazu, Hinweise auf strukturelle und/oder chemische Eigenschaften der Pflanzen zu erhalten, die den unterschiedlichen Fraß der Herbivoren an verschiedenen Makroalgen-Arten beeinflussen. Von besonderem Interesse sind Untersuchungen zum chemischen Schutz der Algen gegen Fraß, in denen der zugrundeliegende Wirkmechanismus und die chemische Struktur von wirksamen Sekundärmetaboliten in Kooperation mit Naturstoffchemikern bearbeitet werden sollen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 248 |
| Europa | 3 |
| Land | 30 |
| Weitere | 4 |
| Wissenschaft | 146 |
| Zivilgesellschaft | 3 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 2 |
| Förderprogramm | 237 |
| Text | 28 |
| Umweltprüfung | 1 |
| unbekannt | 2 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 28 |
| Offen | 240 |
| Unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 247 |
| Englisch | 60 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 3 |
| Bild | 2 |
| Dokument | 17 |
| Keine | 172 |
| Webseite | 81 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 167 |
| Lebewesen und Lebensräume | 269 |
| Luft | 125 |
| Mensch und Umwelt | 267 |
| Wasser | 124 |
| Weitere | 262 |