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Schwerpunktprogramm (SPP) 1374: Biodiversitäts-Exploratorien; Exploratories for Long-Term and Large-Scale Biodiversity Research (Biodiversity Exploratories), Teilprojekt: Ökologische Mechanismen bei der Veränderung von Diversität entlang von Landnutzungsgradienten in temperaten Wäldern - vom Baum zur Waldlandschaft

Bis heute ist die Wirkung von Waldstrukturen auf eine breite Biodiversität im Wald kaum verstanden. Seit MacArthur & MacArthur in den 1960er Jahren gezeigt haben, dass die Vogel-Diversität mit steigender vertikaler Heterogenität des Waldes ansteigt, wurden kaum konzeptionelle Fortschritte gemacht. Bis heute ist für viele Taxa noch nicht einmal geklärt, ob eher die Struktur eines Waldes oder die Artenzusammensetzung der Vegetation entscheidender ist. Da aber Waldmanagement fundamental die Struktur von Wäldern verändert, ist das Wissen um die Rolle der Waldstruktur als Treiber der Artenvielfalt essentiell, insbesondere wenn bei der Forstnutzung Biodiversität gefördert werden soll. Fortschritte in der Fernerkundung und die Entwicklung von Eigenschaftsdatenbanken und Stammbäumen auch für artenreiche Gruppen wie Insekten und Pilze in den letzten Jahren, eröffnen heute, bei geeignetem Design, neue Möglichkeiten. Die Biodiversitäts-Exploratorien stellen hier eine ideale und global einmalige Forschungsplattform dar, um die Rolle von Waldstruktur, geformt von der Landnutzung in temperaten Wäldern, zu erforschen. Unser Konsortium beabsichtigt die wichtigsten Treiber für Biodiversität in temperaten Wäldern zu identifizieren, die Mechanismen hinter der Veränderung in der Artenzusammensetzung zu verstehen, und ein generelles Framework für die Beziehung der 3-D Struktur und der Biodiversität zu erstellen. Unsere Ziele sind, i) existierende Daten zu 8 taxonomischen Gruppen in den Exploratorien zusammenzustellen; ii) funktionale und phylogenetische Distanzen für diese Taxa zu entwickeln bzw. bestehende zu erweitern; iii) eine Reihe von Waldstrukturen entlang der wichtigsten Achsen der Waldstruktur-Heterogenität auf Basis von LiDAR Daten zu berechnen; iv) mit Hilfe von RADAR Daten wichtige Heterogenitäts-Metriken auf die Regionale Landschaftsebene zu skalieren; v) den Einflusses von lokalen und regionalen Landschaftsstrukturen auf die Artenvielfalt zu ermitteln; und vi) diese Untersuchungen auf zwei weitere Waldgebiete mit einmaligen Landnutzungsgradienten in collinen Buchenwäldern und montanen bis hochmontanen Bergwäldern in Mitteleuropa auszudehnen.

Diversität, Ökologie und Taxonomie der Amphibien und Reptilien eines venezolanischen Tafelberges

Ornithologie: Bioakustische Untersuchungen zur Taxonomie südamerikanischer Eulen, Langzeitstudie

Kleinsaeuger im Nyika National Park, Malawi (Afrika)

Taxonomische Untersuchung (incl Karyologie) von Kleinsaeugern eines montanen National-Parks (Schutz der Diversitaet) Zentralafrikas. Zur Beurteilung von vermuteten, isolierten Evolutionsvorgaengen. Die Diversitaet des Gebietes ist deutlich hoeher als bisher erkannt und unterscheidet es zoogeographisch von suedlicher gelegenen Hochplateaus.

Sonderforschungsbereich (SFB) 990: Ökologische und sozioökonomische Funktionen tropischer Tieflandregenwald-Transformationssysteme (Sumatra, Indonesien), Teilprojekt B07: Funktionelle Mykorrhizadiversität längs eines tropischen Landnutzungsgradienten

Wie Wurzeln mit ihrem assoziierten Pilzmikrobiom biogeochemische Kreisläufe in tropischen Ökosystemen beeinflussen, ist kaum verstanden. Unsere bisherigen Untersuchungen zeigten, dass die intensive Umwandlung tropischer Regenwälder in Gummibaum- und Ölpalmenplantagen verschiedene Eigenschaften der Wurzelgemeinschaft veränderte und dies mit Verlusten von Ökosystemfunktionen des Bodens korrelierte. Um kausale Verbindungen zwischen diesen Beobachtungen zu analysieren, soll der Einfluss von Laubstreuqualität, pflanzlichem Artenreichtum und ökologischen Bedingungen auf taxonomische und funktionelle Diversität des pilzlichen Wurzelmikrobioms experimentell untersucht werden.

Biologie terrestrischer Isopoden: Funktionsmorphologie, Systematik, Übergang Meer - Land, Evolution

Untersucht werden verschiedene Funktionskreise der Landasseln: Atmung, Fortpflanzung, Sinneswahrnehmung, Wasserhaushalt. Ziel der Untersuchung ist, den Weg der ursprünglich marinen Isopoden an das Land zu verfolgen, darzustellen, welche Adaptationen erfolgen mussten, um zu einem erfolgreichen Landleben zu kommen. Verglichen mit den Tracheata oder den Vertebrata wurden hier Sonderwege beschritten, deren Erhellung erlauben sollte, Prinzipien der Evolution zu erkennen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1374: Biodiversitäts-Exploratorien; Exploratories for Long-Term and Large-Scale Biodiversity Research (Biodiversity Exploratories), Teilprojekt: MacroBEEs: Wie beeinflusst Landnutzung Interaktionen zwischen Bienen und Pflanzen sowie deren mutualistische Kosequenzen?

Interaktionen zwischen Bienen und Blütenpflanzen sind Teil eines 'berühmten' und evolutiv 'alten' Mutualismus, welcher die reproduktive Fitness von Pflanzen und Bienen maßgeblich bestimmen kann. Die Struktur, Stabilität und Fitness-Auswirkungen hängen dabei von der Diversität und Zusammensetzung der interagierenden Gemeinschaft ab, welche ihrerseits stark von der vorherrschenden Landnutzung beeinflusst werden. So nimmt die Diversität von Interaktionspartnern und Interaktionen mit zunehmend intensiverer Landnutzung ab. Welche Auswirkungen das auf die reproduktive Fitness der Interaktionspartner hat, ob diese Auswirkungen abhängig von der Art oder Gemeinschaft variieren, und wie das mit der Struktur des Interaktionsnetzwerkes zusammen hängt, wurde bisher jedoch kaum experimentell untersucht und soll nun in MacroBEEs geklärt werden. Dabei bauen wir auf bereits bestehenden Daten zu Interaktionsnetzwerken abhängig von Landnutzung auf und nutzen sowohl das etablierte Plot-Netzwerk als auch die neuen 'multi-grassland experiment' Plots, um besser zu verstehen, wie sich Landnutzung unabhängig von anderen Faktoren auf die reproduktive Fitness der Interaktionspartner auswirkt. Im Rahmen von drei 'Work Packages' (WPs), sollen folgende Fragen geklärt werden:1. Wie wirken sich Landnutzungs-bedingte Veränderungen in der Diversität und Zusammensetzung von Pflanzengemeinschaften auf die Besuchsmuster und Furagierentscheidungen von wilden Bienen und Honigbienen aus (WP1)?2. Wie beeinflussen diese Furagierentscheidungen die taxonomische und chemische (Nährstoff-) Zusammensetzung der erstellten (Pollen und Nektar) Diäten und damit die Gesundheit und Fitness der Tiere (WP2)?3. Wie beeinflussen Veränderungen der Besuchsmustern den Transfer von Pollen innerhalb und zwischen Pflanzenarten und folglich den Samenansatz und damit den Bestäubungserfolg von Pflanzen (WP3)? Um diese Fragen zu beantworten, werden wir ganz unterschiedliche Methoden anwenden (Beobachtungen im Feld, DNA Metabarcoding von Pollen von Bienen und Blüten, chemischer Analytik, Fütterungsversuche mit Bienen im Labor, Netzwerkanalysen und Modeling) und eng mit anderen geplanten sowie den Kern-Projekten zusammenarbeiten. Dabei können wir auf Daten zu Bestäubernetzwerken in Abhängigkeit von Landnutzung seit 2008 zurückgreifen, was die einzigartige Möglichkeit eröffnet, Langzeiteffekte von Landnutzung auf Netzwerk Stabilität, Widerstandfähigkeit, Interaktions-Asymmetrien usw. dieses bedeutenden Mutualismus zu untersuchen. Indem wir zusätzlich die Mechanismen untersuchen, welche den Auswirkungen von Landnutzung auf den Reproduktionserfolg von Bienen und Pflanzen zu Grunde liegen, ermöglicht MacroBEEs ein weitreichenderes Verständnis darüber, wie sich Landnutzung auf die funktionale Stabilität von Bestäubernetzwerken und damit die Sicherheit der Bestäubungsleistung in Pflanzengemeinschaften auswirkt.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm, Teilprojekt: Die Bedeutung von Umweltfaktoren in adaptiven Radiationen: Integration genetischer, fossiler und paläoökologischer Informationen zum Verständniss der Treibkräft der Diatomeenevolution in den ostafrikanischen Rift-Seen

Adaptive Radiation - die schnelle Diversifizierung eines gemeinsamen Vorfahren in nah verwandter Arten als Folge der Anpassung an verschiedene ökologische Nischen - ist der Prozess, der einen Großteil des taxonomischen und phänotypischen Reichtums auf der Erde generierte. Einige der bekanntesten Beispiele sind Darwinfinken des Galápagos Archipel, Anolis-Eidechsen auf den karibischen Inseln und Buntbarsche in den ostafrikanischen Rift-Seen. Das Einzigartige an diesen Seen ist, dass sie im Vergleich zu anderen insulären Systemen weitere potentielle adaptive Radiation enthalten. Diese sind jedoch nicht ausreichend studiert, und ihre Anpassungsfähigkeit und schnelle Diversifizierung wurden noch nicht nachgewiesen, so dass eine integrative Untersuchung dieser Gruppen und der Rolle der Umwelt für adaptiven Radiation erforderlich ist.Dieser Projektvorschlage zielt darauf ab, Informationen der Fossilienbestände und paläoökologische Daten aus drei ICDP-Projekten in Kombination mit einer gründlichen Untersuchung der Phylogenie (Stammbaum), Morphologie und Ökologie rezenter Arten von Diatomeen (Kieselalgen) des Tanganjika-, Malawi- und Challa-See zu kombinieren, um eine Schlüsselfrage der Evolutionsbiologie zu beantworten: Bewirken bestimmte Umweltbedingungen parallele adaptive Radiation in mehreren Taxa?Ich schlage die Konzentration auf vier Diatomeengattungen mit einem bekannten hohen Artenreichtum und einer phänotypischen Vielfalt vor. Vorläufige Analysen des gut erhaltenen Fossilienbeständs, einschließlich mehrerer ausgestorbener und unbeschriebener Arten, sowie zeitlich kalibrierte molekularer Phylogenien, lassen auf eine gemeinsame Abstammung und eine rasche Diversifizierung schließen. Dies ist sowohl mit der Geschichte der Seen als auch mit dem Alter der adaptiven Radiation der Buntbarsche vereinbar. Ich werde testen, ob die Kriterien der adaptiven Radiation für Diatomeen erfüllt sind und ob die Artbildung und phänotypische Differenzierung auf in den Bohrkernen dokumentierten paläoökologischen Veränderungen beruhen.Dieses Projekt bietet die einzigartige Möglichkeit zu ergründen, ob diese Seen tatsächlich parallele adaptive Radiation in verschiedenen Organismen beherbergen, was im Vergleich zu anderen insulären Systemen ein herausragendes Merkmal wäre. Darüber hinaus würde ich auch in der Lage sein, gemeinsame zugrunde liegende Triebkräfte für evolutionäre Radiationen zu identifizieren. Die integrative Analye rezenter und ausgestorbener Arten sollte eine genaueres Bild der evolutionäre Geschichte bieten. Die hier vorgeschlagenen methodischen Verbesserungen und das bessere Verständnis der Triebkräfte evolutionärer Radiationen sind für Evolutionsbiologen von großem Interesse. Dieses Projekt wird zum angedachten wissenschaftlichen Bohrprojekt des Tankanyika-See beitragen, indem Basisdaten ermittelt werden, welche eine entscheidende Voraussetzung für die Rekonstruktion der evolutionären und ökologischen Geschichte aquatischer Systeme sind.

Molekulare Systematik und Biogeographie ausgewählter Copepodenarten im Südpolarmeer

Im Rahmen dieses Projektes sollen die Verwandtschaftsbeziehungen ausgewählter Copepodenarten auf Populations- bzw. Artebene zwischen verschiedenen Gebieten des atlantischen Sektors des Südpolarmeeres (Küstenstrom (Weddell-, Lazarevmeer), Antarktischer Zirkumpolarstrom) u.a. mit molekulargenetischen Methoden untersucht werden. Damit werden neue Erkenntnisse über die ökologische Abgrenzung, Biogeographie, Phylogenie und Evolution pelagischer Copepoden erwartet.Da bei der Identifikation und Charakterisierung zahlreicher pelagischer Copepodenarten die Anwendung morphologischer Methoden nicht zu befriedigenden Ergebnissen führte, sollen in diesem Projekt maßgeblich molekularbiologische Methoden zum Einsatz kommen. Sollten die molekularbiologischen Daten deutliche genetische Distanzen der untersuchten Populationen aufzeigen, so wird davon auszugehen sein, dass Geschwisterarten bzw. supraspezifische Taxa (Gattungen, Familien) vorliegen. Molekularbiologischen Hinweisen soll als zweiter Schritt durch genauere morphologische Untersuchungen (Adult-/Postembryonalstadien, Karyologie) sowie durch Kreuzungsexperimente nachgegangen werden.

Schwerpunktprogramm (SPP) 516: Evaluation of the "Meteor" Expeditions; Auswertung der Meteor-Expeditionen, Artendiversität der Tiefsee-Copepoda (Harpacticoida) des Angolabeckens (M 48/1)

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.

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