Die Mechanismen der Regulation der Populationsdichte werden anhand von Rotatorien als Modellobjekten im Freiland, in kontrollierten Laborexperimenten und mittels deterministischer und stochastischer Computer-Simulationen verglichen. Dabei werden die Ursachen der Dichteschwankungen kausal auf die Lebensdaten zurueckgefuehrt. Der Vergleich empirischer Populationen mit den Simulationen erlaubt nicht nur Einsichten in das Wirkgefuege, sondern auch Prognosen, was insbesondere bei anthropogenen Manipulationen (z.B. als Bio-Indikator) bedeutungsvoll ist.
Das Chew Bahir Drilling Projekt (CBDP) erbrachte tropische Sedimente aus den letzten 650000 Jahren. DNA-Metabarcoding an diesen Proben erschließt ein einzigartiges paläolimnologisches Archiv bezüglich Zeitspanne und zeitlicher Auflösung. In einer Pilotstudie konnten wir mittels Hybridization-Capture-basiertem Metabarcoding eukaryotische DNA aus den ca. 280 m langen Chew Bahir-Kernen in Sedimenten bis 70m Tiefe (ca. 150000 Jahren) analysieren. Dabei werden Sedimentproben einer Taxon- und Gen-spezifischen DNA-Anreicherung mit spezifischen Sonden ('baits') unterzogen und mittels Next-Generation-Sequencing analysiert. Wir wollen das Potenzial des DNA-Metabarcodings in den langen CBDP-Kernen weiter untersuchen. Unsere grundlegenden wissenschaftlichen Fragen sind: (1) Wie reagiert das Ökosystem auf kurze, aber signifikante Störungen, z.B. Dürren oder erhöhte Feuchtigkeit? Wir testen die Hypothese, dass einzelne Störungen das Ökosystem dauerhaft verändern, indem wichtige Komponenten des Ökosystems ausgetauscht werden. Da wir die Gesamtheit der Eukaryoten erfassen, können wir die Effekte für die Biodiversität quantifizieren und Folgen für Ökosystemfunktionen ableiten. (2) Was sind die Folgen globaler und lokaler Klimaveränderung, z.B. an Kipppunkten (tipping points)? Hier untersuchen wir, ob und wie ein Ökosystem infolge einer Störung von einem stabilen Zustand in einen anderen übergeht. Ein spezieller Fokus ist, ob ökologische Nischen nach einer Störung von den gleichen Taxa wiederbesiedelt werden oder ob sie durch andere Taxa ersetzt werden, wodurch sich Eigenschaften des Ökosystems verändern können. (3) Welche Langzeit-Trends finden sich in den Lebensgemeinschaften in Chew Bahir und anderen afrikanischen Sedimentkernen? Wir werden zeitliche Trends unserer Ziel-Eukaryotentaxa ermitteln, sowohl bezüglich der Artzugehörigkeit als auch bezüglich kryptischer genetischer Variation und (halbquantitativ) relativer Abundanz. Dies umfasst als Proxies etablierte Planktonorganismen (Ostracoda, Cladocera, Rotatoria, Diatomeen), aber auch wichtige terrestrische Arten (Insekten, Nagetiere, Huftiere, höhere Pflanzen). (4) Wie lange zurück in der Zeit können DNA-Reste im Chew Bahir und anderen HSPDP-Kernen extrahiert und analysiert werden? Hier werden wir Möglichkeiten DNA-basierter Detektion von Organismen in tieferen Schichten der Kerne (unter 70m) evaluieren. Weiterhin werden wir unsere Analyseprotokolle optimieren, um die DNA-Ausbeute unserer Zieltaxa zu maximieren und methodische Verzerrungen zu minimieren. Darüberhinaus werden wir Möglichkeiten und Grenzen halbquantitativer Abundanzschätzungen mittels NGS und qPCR zwischen Kernschichten und Taxa evaluieren. Wir analysieren gezielt Sedimente vor, während und nach drastischen Umweltveränderungen (vor allem Transitionen zwischen Dürren und Feuchtperioden), die in lithologischen Untersuchungen unserer Kooperationspartner identifiziert werden.
Rotatorien und Crustaceen in ihrem sich gegenwaertig aendernden Verbreitungsmuster sollen als Indikatororganismen fuer Gewaesserzustand und dessen Aenderung durch anthropogene Einfluesse erfasst werden.
Ermittlung von Bakteriengruppen und Phagen sowie Protozoen und Raedertierchen in den einzelnen Stufen einer Klaeranlage. Untersuchung der biochemischen Aktivitaet in den einzelnen Stufen mittels INT-Test.
Futterqualität hängt von der Verfügbarkeit von essentiellen Ressourcen in der Beute ab und hat eine große Wirkung auf Merkmale/Charakterzüge (Traits) der Physiologie, des Verhaltens und des Lebenszyklus eines Räubers. Das Ziel des Projekts ist die Integration solcher Futterqualitätseffekte in aktuelle Forschungsansätze der Trait-Variation. Wir wollen die Rolle der Futterqualität und assoziierte Rückkopplungsmechanismen untersuchen, die die Heterogenität von Traits und die komplexen und dynamischen Interaktionen zwischen Räuber und Beute formen. Populationsdynamiken und Artenkoexistenz sollen mithilfe von Untersuchungen der interspezifischen Trait-Variation in bi-trophischen Modellsystemen und Intra-guild Prädation in tri-trophischen Modellsystemen abgeschätzt werden. Wir verwenden einen kombinierten Ansatz aus Experimenten und mathematischer Modellbildung und untersuchen einfache, manuell zusammengestellte und daher kontrollierbare Nahrungsnetze in Chemostatsystemen, die aus einem Rotatorium (Räuber) und zwei Beutearten bestehen. Die Beutearten unterscheiden sich aufgrund ihrer Lipidzusammensetzung (essentielle Lipide) substantiell in ihrer Futterqualität. Wir nehmen an, dass eine Limitation durch biochemische Nährstoffe (essentielle Lipide) in erster Linie die Nutzbarkeit der Beute durch den Räuber beeinflusst (d.h. die numerische Reaktion und Wachstumsrate des letzteren). Hierbei wird die Beute jedoch direkt nicht vor Fraß geschützt wie das bei einer schlechteren Freßbarkeit wäre. Die Nutzbarkeit der Beute schlechter Qualität hängt von der Verfügbarkeit der Beute guter Qualität und der physiologischen Antwort des Räubers ab. Daher können die trophischen Interaktionen und Populationsdichten hochdynamisch sein und auch wichtige Rückkoppelungsmechanismen zwischen den trophischen Ebenen entstehen. In weiteren Schritten werden Nahrungsnetze von etwas höherer Komplexität untersucht und z.B. potentielle Unterschiede zwischen Verteidigungsstrategien der Beute und der Anwesenheit eines intermediären Räubers (Intra-guild-Prädation) berücksichtigt. Bei der Untersuchung der Populationsdynamiken werden mathematische Modelle und Experimente eng miteinander verknüpft. Das Verständnis wie essentielle Nährstoffe Populationsdynamiken beeinflussen ist nötig um in Zukunft vorherzusagen wie Populationen und Nahrungsnetze auf sich ändernde Umweltbedingungen reagieren.
Plastik in Binnengewässern ist ein zunehmendes Problem, dessen genaues Ausmaß und Bedeutung aktuell noch nicht abgeschätzt werden kann. Das Verbundprojekt hat das Ziel die Besiedlung auf Plastik sowie die Wirkung auf planktische und sedimentäre Kompartimente zu untersuchen. Der Focus dieses Teilprojektes liegt auf der Analyse der Wirkung von Mikroplastik auf Zooplankton. Es werden direkte öko-toxikologische und sub-letale Effekte von Mikroplastik unterschiedlicher Form, Größe und chemischer Zusammensetzung auf Rotatorien und Crustaceen analysiert. Darüber hinaus wird die potenzielle trophische Weitergabe von bereits ingestiertem Mikroplastik untersucht. Ferner werden indirekte Effekte auf Lebensgemeinschaften und die Rolle der Besiedlung und der Aggregation auf Mikroplastikpartikel untersucht. Im ersten Schritt werden die bereits angewendeten Methoden zur Untersuchung der direkten Effekte weiter verfeinert und angepasst, um dann die öko-toxikologischen und sub-letalen Effekte zu untersuchen. 2020 wird schwerpunktmäßig die trophische Weitergabe untersucht sowie bis zum Ende der Laufzeit der Effekt der Besiedlung der Partikel auf potenzielle Konsumenten sowie die Analyse des Phytoplanktons aus den Mesokosmen.
Es soll untersucht werden, ob durch Herbivorie induzierte Größenverschiebungen im Phytoplankton dessen Sensitivität gegenüber Nährstoff-Verarmung, Nährstoff-Anreicherung und Sinkverlusten bestimmt. Phytoplankton aus der Ostsee wird in Mesokosmen dem Fraßdruck durch Zooplankton ausgesetzt. Die Effekte von zwei verschiedenen Zooplankton-Typen sollen verglichen werden: Copepoden, die das Größenspektrum zu Gunsten kleinerer Zellen verschieben sollten, und das Brachionus plicatilis (Rotifera), der das Größenspektrum zu Gunsten größerer Zellen verschieben sollte. Nach der Grazing-Phase wird das Phytoplankton aus den Copepoden-, den Brachionus- und den Kontrollmesokosmen in kleineren experimentellen Einheiten Nährstoffanreicherung und Nährstoffzehrung ausgesetzt werden. Die Sinkraten werden am Ende der Grazingphase und in Reaktion auf die Nährstoffregimes gemessen werden. Die Arbeitshypothesen lauten: 1) Copepoden verschieben das Größenspektrum der planktischen Protisten zugunsten einer Dominanz kleiner Zellen. 2) Brachionus verschiebt das Größenspektrum der planktischen Protisten zugunsten einer Dominanz großer Zellen. 3) Durch Copepoden konditioniertes Phytoplankton a) reagiert auf Nähstoffpulse mit höheren anfänglichen Wachstumsraten b) erträgt chronische Nährstoffverarmung besser c) erleidet geringere Sinkverluste 4) Durch Brachionus konditioniertes Phytoplankton a) hält nach Nährstoffpulen das Wachstum länger aufrecht b) kann bei Nährstoffverarmung das Wachstum anfänglich länger aufrecht erhalten c) erleidet größere Sinkverluste 5) Die Sinkraten werden auch vom Nährstoff-Status (indiziert durch das C:Nährstoff-Verhältnis in der Biomasse) mitbestimmt.
Im stark durchflossenen Neuendorfer See und der nachfolgenden Krummen Spree (Brandenburg) wurde der Einfluss hydrodynamischer Faktoren auf die Populationsdynamik des Zooplanktons untersucht. Ueber den gesamten Untersuchungszeitraum dominierten Raedertiere das Zooplankton des gesamten Systems, vor allem die Arten Keratella cochlearis und Synchaeta oblonga. Daneben waren Nauplien cyclopoider Copepoden und Veligerlarven von Dreissena polymorpha in hoeheren Dichten abundant. Zwischen dem See-Einlauf (bei Leibsch) und dem Seeausfluss (bei Alt Schadow) konnte eine exponentielle Zunahme der Individuendichten beobachtet werden, deren Ausmass mit der theoretischen Aufenthaltsdauer des Wassers korreliert (r hoch 2=0.75). Dh je laenger das Wasser im See verweilte, desto hoeher war die Zooplanktonabundanz im Seeausfluss. Auf der nachfolgenden Fliesstrecke nahmen die Abundanzen aller Taxa exponentiell ab, so dass an derem Ende (Trebatsch) die Dichten nur noch 3-30 Prozent der Ausgangsdichten betrugen. Die Wachstumsraten der dominanten Taxa waren bei der niedrigsten Fliessgeschwindigkeit signifikant am niedrigsten (TUKAY-Test, p kleiner als 0.05). Dies gilt auch fuer das Phytoplankton (Chlorophyll-a) und den Sauerstoffgehalt. Die Konzentrationen der geloesten anorganischenehrstoffe nahmen zu. Der Rueckgang der Zooplanktonabundanzen kann nicht auf nahrungsmangel (bottom-up limitation) zurueckzufuehren sein, da die Geburtenraten, zumindest die der dominanten Raedertiertaxa, konstant blieben oder nur leicht abnahmen. Die beobachteten Prozesse sind vor allem auf Praedation (top-down limitation) zurueckzufuehren, wobei als Raeuber vor allem die in der Krummen Spree in hohen Biomassen vertretenen Grossmuscheln (Unionidae) wichtig sind, da diese relativ unselektiv suspendierte Partikel ingestieren (ca 5-1000 Mikrometer ESD) und deren Filtrationskapazitaet bis zu 100 Prozent des taeglich im Flussabschnitt ausgetauschten Wasservolumens betraegt. Das heisst je geringer die Fliessgeschwindigkeit ist, desto hoeher ist der Anteil der Planktonpopulation der in der fliessenden Welle ausfiltriert wird. Die Planktondynamik in dem untersuchten See-Fluss-System ist also in hohem Masse von den hydrologischen Parametern bestimmt und kann, wenn Daten wie Abfluesse und Pegelstaende bekannt sind, relativ gut abgeschaetzt werden.
Erfassung biologischer Parameter an stehenden Gewässern.
The dataset compiles cell counts and biovolumes of different plankton groups (phytoplankton, ciliates, rotifers, heterotrophic nanoflagellates, and bacteria) obtained from three in situ bottle experiments conducted in September/October 1998 with the copepod Eudiaptomus gracilis as grazer.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 33 |
| Land | 4 |
| Wissenschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 33 |
| Messwerte | 1 |
| Strukturierter Datensatz | 1 |
| Text | 2 |
| unbekannt | 2 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 2 |
| offen | 34 |
| unbekannt | 2 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 35 |
| Englisch | 7 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 2 |
| Datei | 1 |
| Keine | 29 |
| Webseite | 8 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 22 |
| Lebewesen & Lebensräume | 38 |
| Luft | 12 |
| Mensch & Umwelt | 36 |
| Wasser | 24 |
| Weitere | 37 |