Bei niedriger Temperatur wird die Verdauung von Pflanzenmaterial erschwert. Die als Pflanzenfresser beschriebenen Insekten der antarktischen Inseln sind auf ihre Kaelte-Auffassung (bzw. Auffassung ihrer Verdauungsenzyme) zu untersuchen.
Für einige Höhere Pflanzen ist die Bestäubung durch Insekten essentiell für die Fruchtbildung und Reproduktion. Um eine effiziente Anlockung zu ermöglichen, präsentieren Pflanzen ihre Blüten in eindrucksvollen Farben und Formen. Zusätzlich können Blüten eine Vielzahl von Duftstoffen emittieren. Letztere werden nicht selten tageszeitspezifisch gebildet, um spezifisch tagsüber tagaktive Bienen und nachts nachtaktive Motten anzulocken. Düfte werden auch emittiert, um Herbivoren abzustoßen oder die Fressfeinde der Herbivoren nach Befall anzulocken, um diese zu vernichten bzw. zu dezimieren (Pathogenabwehr). Während die chemische Zusammensetzung solcher emittierten Düfte bereits in vielen Fällen sehr gut untersucht ist, sind die zugrundeliegenden Biosyntheswege, die entsprechenden Enzyme und vor allem die Regulation dieser so gut wie nicht aufgeklärt. In diesem Antrag sollen Regulationsmechanismen identifiziert werden, die eine tageszeitspezifische Synthese und Emittierung von Düften ermöglichen. In Betracht kommen verschiedene Regulationsebenen, z.B. Transkription, Translation, Aktivität und Emittierung aus Duftorganen. Für die Arbeiten sind Stephanotis floribunda und verschiedene Tabakspezies ausgewählt worden, da einerseits die Zusammensetzung ihrer Düfte bekannt sind und diese Pflanzen einen Großteil ihrer Duftstoffe nachts emittieren. Ziel dieses Projekts ist es, nacht-spezifische Regulationssysteme und -netzwerke zu detektieren und zu charakterisieren, die es den Pflanzen ermöglichen, gezielt Insekten anzulocken.
Fremdländische Pflanzen können heimische Arten verdrängen, sie können für Phytophage (zunächst) Toträume darstellen, oder sie werden mit heimischen Pflanzen 'verwechselt', oder Pflanzenfresser passen sich an die neuen Elemente an, was im Einzelfall mehr oder weniger kompliziert sein kann bzw. lange dauert. Über die Auswirkungen gebietsfremder Pflanzen auf heimische Pflanzengesellschaften weiß man schon vergleichsweise viel, ihre Bedeutung für Tiere ist jedoch kaum untersucht.
Zielsetzung: Borstgrasrasen sind Hotspots der Pflanzen-, Insekten- und Vogeldiversität und durch die Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie auf EU-Ebene prioritär geschützt. Seit der Mitte des 20. Jahrhunderts sind Borstgrasrasen von massiven Umweltveränderungen betroffen. Hierzu zählen dramatische Flächenverluste und in den verbliebenen Lebensräumen darüber hinaus ein meist ungeeignetes Management, negative Auswirkungen des Klimawandels und die Eutrophierung durch Luftstickstoffeinträge. In Deutschland ist der Erhaltungszustand des Lebensraumtyps unzureichend bis schlecht und verschlechtert sich weiter. Großflächige Bestände von Borstgrasrasen sind heute nahezu nur noch im Südschwarzwald und der Rhön vorhanden. Im Gegensatz zu den traditionell gemähten Borstgrasrasen der Rhön, war die Beweidung mit Rindern die treibende Kraft für die Erhaltung der Bestände im Südschwarzwald. Bislang fehlen Konzepte zum nachhaltigen und biodiversitätsfördernden Management traditionell beweideter Borstgrasrasen in Zeiten des rasanten globalen Wandels, das nicht nur Pflanzen als Primärproduzenten, sondern auch phytophage Konsumenten, insektivore Konsumenten und Destruenten umfasst. Durch das hier beantragte Projekt und einen multitrophischen Ansatz sollen dieses Defizit behoben werden und die Grundlagen für eine Trendumkehr des Erhaltungszustands geschaffen werden. Das Projekt soll im Biosphärengebiet Schwarzwald durchgeführt werden. Das Projektgebiet ist nicht nur der bundesweite Verbreitungsschwerpunkt beweideter Borstgrasrasen, sondern auch Bestandteil des nationalen Biodiversitäts-Hotspots 'Hochschwarzwald mit Alb-Wutach-Gebiet'. Die betrachteten trophischen Ebenen umfassen Primärproduzenten (Gefäßpflanzen, Moose), zwei Konsumentengruppen (Heuschrecken und Brutvögel) und Destruenten (Dungkäfer). Basierend auf den Erkenntnissen der multitrophischen Studien sollen evidenz-basierte Handlungsempfehlungen zum nachhaltigen, biodiversitätsfördernden Management von Borstgrasrasen im Speziellen und Magerrasen im Allgemeinen in Zeiten des rasanten globalen Wandels formuliert werden.
In 22 ausgewählten Bannwäldern Baden-Württembergs wurden 1995/96 Kontrollzäune mit Vergleichsflächen (Verfahren nach Merkblatt FVA) angelegt, um den Einfluss der pflanzenfressenden Wildtiere auf Verjüngung und Bodenvegetation der Bannwälder zu untersuchen. Im Abstand von wenigen Jahren sind Vegetations- und Jungwuchsaufnahmen zu wiederholen.
Organismen können durch ihre aktive Rolle als 'Verwitterungsmotor' zur Oberflächenformung beitragen. Pflanzen und Bodenmikroorganismen sind in der Lage, Nährstoffe effizient zu nutzen und damit den Bedarf zu reduzieren, Nährstoffe aus dem Ausgangsgestein freizusetzen. Das könnte gerade bei fortgeschrittener Verwitterung hin zu feuchteren Bedingungen der Fall sein. Zusätzlich wird der Nährstoffkreislauf von höheren trophischen Ebenen, insbesondere von Herbivoren beeinflusst. Bisher ist noch nicht geklärt, wie das Klima, insbesondere der Niederschlag, mit Herbivorie gemeinsam auf Nährstoffkreisläufe und Streuabbau wirken. Unser übergeordnetes Ziel ist es, die relative Bedeutung von biotischen (Pflanzen, Mikroorganismen, Herbivore) und abiotischen Faktoren (Geologie, Klima) für Verwitterungs- und biogeochemische Prozesse zu eruieren. Dafür werden wir biologische und geochemische Prozesse wie folgt direkt verknüpfen. Zum einen untersuchen wir im Detail Prozesse an der Schnittstelle zwischen der 'grünen', der 'braunen' und der 'grauen Welt', für die wir in Phase 1 die Grundlage gelegt haben. Zum anderen werden wir eine integrierte Analyse dieser und der in Phase 2 zu erfassenden Daten vornehmen, die durch die Kooperationen eines großen interdisziplinären Konsortiums in unserem Trockenexperiment ermöglicht wird. Wir werden unseren anfänglichen Fokus auf die Rückkopplung zwischen Pflanzen, Boden und Geologie sowohl 'nach unten' als auch 'nach oben' erweitern. Im Detail konzentrieren wir uns auf a) die Nährstofflimitierung und die Nährstoffeffizienz von Pflanzen und Bodenmikroorganismen und b) den Einfluss von Herbivorie auf die Abbaubarkeit von Streu. Beide beeinflussen indirekt biogeochemische Verwitterungsprozesse. Hierzu kombinieren wir den 'Space-for-time' Ansatz mit mechanistisch ausgerichteten Feldversuchen, welche direkt die Niederschläge entlang eines klimatischen Gradienten in Chile manipulieren. Mit dieser Herangehensweise möchten wir folgende Leitfragen beantworten: Können räumliche Gradienten als Resultat von langfristigen Klimaeinflüssen auf die Erdoberfläche für die Ableitung von zeitlichen (kurz- bis mittelfristigen) Klimaveränderungen genutzt werden? Welche Prozesse ('grün' vs. 'braun' vs. 'grau') können mit einem solchen räumlichen Gradienten abgebildet werden? Diese Fragen werden wir mit Hilfe von Beobachtungen und Experimenten im Gelände und Pflanzen- und Herbivorieversuchen im Gewächshaus beantworten. Wir werden Nährstoffanalysen von Pflanzen, Boden, und Bodenmikroorganismen durchführen, die durch innovative Methoden unter Nutzung von Stabilisotopentracern ergänzt werden. Da wir uns explizit der Rolle von Organismen im Nährstoffkreislauf widmen, können wir deren potenzielle Rolle als 'Verwitterungsmotor' ableiten, welches die Säule des EarthShape-Programms darstellt. Unser Projekt untersucht zudem erstmalig in Chile den Einfluss von Klimaveränderungen auf Ökosystemprozesse basierend auf aufwändigen Geländeversuchen.
In Anlehnung an ein Projekt des UFZ, wird die, für das Ökosystem Wald immens wichtige Tier-Pflanzen-Interaktion 'Herbivorie' untersucht. Neben dem Versuch der Quantifizierung des Blattfraßes auf Bestandsebene, wird speziell die räumliche und zeitliche sowie die artspezifische Differenzierung des Blattfraßes untersucht.
Rüsselkäfer (Curculionoidea) sind eine der diversesten Käfer-Überfamilien, mit weltweit über 100.000 Arten und ca. 6.000 Arten in Europa. Viele Arten zeigen eine starke Wirtspflanzenbindung; adulte Tiere ernähren sich hauptsächlich von Blättern, Larven von Wurzeln. Einige spezialisieren sich auf Totholz. Aufgrund ihrer phytophagen Lebensweise sind etliche Arten wirtschaftlich relevante Boden-, Pflanzen- oder Nahrungsmittel-Schädlinge. Andere wiederum können als Bioindikatoren dienen, z.B. in Bezug auf Waldalter. Die taxonomische Stellung zahlreicher Rüsselkäfer ist immer noch ungeklärt und die Artidentifizierung etlicher Taxa kann nur durch Spezialisten durchgeführt werden. Das Molecular Weevil Identification (MWI) Projekt, in dem das Museum Koenig mit dem Curculio-Institut kooperiert, soll das Fundament legen für eine integrative, molekular-morphologische Rüsselkäfertaxonomie für Europa, und soll helfen Rüsselkäfer mittels DNA-Barcoding zu identifizieren. Für diesen Zweck werden sowohl morphologische (trocken präparierte) Rüsselkäfer- als auch DNA- und Gewebesammlungen am ZFMK aufgebaut, verknüpft mit einer DNA-Barcode-Referenzbibliothek. In Anbetracht der enormen Diversität von Rüsselkäfern in Europa bleibt diesbezüglich viel zu tun und weitere Partner, die etwas zum Projekt beisteuern möchten, sind sehr willkommen!
Weite Teile der nördlichen Ostsee sind im Winter für mehrere Monate von Meereis bedeckt. Wie in Arktis und Antarktis stellt das solegefüllte Kanalsystem im Eis den Lebensraum für eine diverse Flora und Fauna dar. Bereits im Februar beginnen die Eisalgen zu wachsen und hohe Biomassen im Eis aufzubauen. In den Polargebieten wird diese saisonal früh vorhandene und lokal hoch konzentrierte Nahrungsquelle von herbivoren, pelagischen Zooplanktern genutzt, die somit eine trophische Verbindung zwischen den beiden Lebensräumen Meereis und Pelagial herstellen. Auch in der Ostsee kommen v.a. Copepoden unter dem Meereis vor. Die Art Acartia biflosa reproduziert sogar während der Wintermonate, obwohl Temperatur und Algenbiomasse während der eisbedeckten Zeit in der Wassersäule sehr niedrig sind. Hieraus ergeben sich folgende Fragestellungen: 1. Welche biotischen und abiotischen Wachstumsbedingungen charakterisieren das baltische Untereis-Habitat? 2. Was sind die Energiequellen für die Entwicklung im Winter dominanter Arten? 3. Gibt es in der eisbedeckten Ostsee vergleichbare Prozesse wie in Arktis und Antarktis? Das übergeordnete Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erfassung der ökologischen Bedeutung des Meereises für die saisonalen Lebenszyklen und Überwinterungsstrategien des Zooplanktons der nördlichen Ostsee.
Die sogenannten Weichhoelzer, hier vor allem Weide und Zitterpappel, bilden an Waldinnen- und -aussenraendern als Buesche und Baeume zweiter Ordnung wichtige Lebensraeume fuer eine Vielzahl von Insektenarten, besonders fuer Lepidopteren. Im Rahmen des forstwirtschaftlichen Vorgehens wurden vor allem in der Vergangenheit diese Weichhoelzer bewusst verdraengt; dies fuehrte bei einer Anzahl von Insektenarten zu einer Gefaehrdung ihres Fortbestandes. Durch neue Waldbaukonzepte in den Bundeslaendern ist diese Entwicklung gebremst, es besteht jedoch ein hoher Informationsbedarf ueber die Wertigkeit von vorhandenem oder mittels Sukzession neu zu schaffender Waldmaentel. Durch die kleinstandoertlich und punktgenaue Untersuchung von verschiedenartig exponierten Mantelgesellschaften und den daran befindlichen Insekten sollen die Habitatstrukturen der verschiedenen Arten untersucht werden. Hierdurch sollen besonders guenstige Standorte, d h von hoher Artendiversitaet oder von besonderer Bedeutung fuer gefaehrdete Arten, erkannt werden. Diese Ergebnisse sollen als Hinweise fuer ein moegliches Vorgehen in der Praxis dienen.
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