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.
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.
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.
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.
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.
Es sollen Standardmethoden zum Nachweis subletaler Schadwirkungen von Toxinen mittels Laborpopulationen von Rotatorien entwickelt werden, wobei die Analyse der Populationsdynamik mittels Kreuzkorrelation und Fourier-Analyse erfolgt. Freilanduntersuchungen sind einbezogen.
1. Erfassung des Wasserhaushaltes des Ossiacher Sees. 2. Erfassung der Naehrstoffbelastung des Ossiacher Sees durch die oberirdischen Zufluesse mit besonderer Beruecksichtigung der Tiebel und den Drainagewaessern des Bleistaetter Moores. 3. Erfassung der Naehrstoff-Frachten des Grundwassers mit Hilfe der Untersuchung von Grundwasserbrunnen im naeheren Einzugsgebiet des Sees. 4. Erfassung der Naehrstoffzufuhr aus dem Niederschlag. 5. Regelmaessige Kontrolle der Vertikalverteilung von Naehrstoffen (Ammoniumstickstoff, Nitritstickstoff, Nitratstickstoff, fallweise Gesamtstickstoff, Orthophosphat, geloester Phosphor, Gesamtphosphor, Eisen, Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium, Kieselsaeure, Chlorid), der Alkalinitaet, der Leitfaehigkeit, der pH-Werte sowie regelmaessige Bestimmung der Temperaturschichtung und des Sauerstoffgehaltes. 6. Regelmaessige Untersuchung der Vertikalverteilung der Algenbiomasse, des Chlorophylls und der Primaerproduktion. 7. Vertikale und horizontale Verteilung des Zooplanktons (Crustaceen und Rotatorien). 8. Bestimmung der Sedimentationsrate und des Naehrstoffgehaltes des Sedimentes.
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