Die antarktischen Ökosysteme sind von starken Veränderungen betroffen, insbesondere was die Eisbedeckung angeht. Wir wissen nicht wie dies die Prozesse am Meeresboden, die benthischen Funktionen, beeinflusst. Informationen zur Rolle verschiedener Tiergemeinschaften für benthische Funktionen unter variabler und stabiler Eisbedeckung sind für ein besseres Verständnis der Ökosystemprozesse dringend notwendig. Nur in wenigen Studien wurden unterschiedliche Größenklassen wie Meio- und Makrofauna gleichzeitig untersucht, und in keiner wurde ihre Bedeutung für benthische Funktionen untersucht. Daher ist der Einfluss von geringer werdender oder sich verändernder Meereisbedeckung auf die trophischen Interaktionen zwischen Meio- und Makrofauna sowie deren Bedeutung für die Prozesse am Meeresboden nicht geklärt. Dazu gehört auch ob und wie sich die benthische Remineralisation, bestimmt durch Stoffflussmessungen von Ammonium, Nitrat, Phosphat, Kieselsäure und Sauerstoff an der Sediment-Wasser-Grenzschicht, verändert. Für den Südozean ist über die jeweiligen Anteile der Meio- und Makrofaunagemeinschaften an dieser Remineralisation nichts bekannt.Mit unserem 3-Jahres Projekt werden wir gemeinsam die Reaktion benthischer Ökosystemfunktionen auf unterschiedliche Meereisbedeckungssituationen im Weddellmeer und entlang der Antarktischen Halbinsel einschätzen. Um die Rollen der verschiedenen Größenklassen und ihrer assoziierten Taxa im System Meeresboden besser zu verstehen, müssen wir (1) die Bedeutung der Strukturen der Meio- und Makrofaunagemeinschaften für die Ressourcenaufteilung und die Remineralisierung in Regionen mit unterschiedlicher Eisbedeckung und (2) den Effekt von erhöhtem Nahrungsaufkommen bei sich verändernder Eissituationen auf die Interaktionen von Ökosystemfunktion und Größenklassen bestimmen.Die beiden komplementären Aspekte werden mit einem/r gemeinsam betreuten Doktoranden/in durchgeführt. Proben wurden bereits auf den beiden Polarstern-Expeditionen PS 81 (22.01 bis 18.03.2013, nordwestliches Weddellmeer, Antarktische Halbinsel) und PS 96 (06.12.2015 bis 14.02.2016 südöstliches Weddellmeer) genommen. Die untersuchte Region umfasst Gebiete mit reduzierter, variabler und anhaltender Eisbedeckung. Mittels Inkubationen wird die räumliche Variabilität der Remineralisationsraten und die Rolle der Meio- und Makrofaunataxa bestimmt und mit deren Position im Nahrungsnetz zu verbunden. Um den Einfluss erhöhten Nahrungseintrags auf die Partitionierung der Nahrungsaufnahme und die Remineralisation durch die Tiergruppen zu testen, wurden Pulse-Chase Experimente durchgeführt.Die Ergebnisse bilden die Grundlage für das dritte Arbeitspaket: Die Entwicklung eines konzeptionellen Modells für die Evaluation benthischer Systemfunktionen im sich verändernden Südozean, welches die Mehrheit der Größenklassen und Prozesse betrachtet.
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.
Seit August 1977 ist die Herpetofauna der Forschungsstation Panguana (Rio Llullapichis, Pachitea, Peru) (vergleiche Ufordat-DS-Nr. 45607, Datenbank des Umweltbundesamtes Berlin) Gegenstand der Untersuchungen. Den Schwerpunkt bildet dabei die oekologische Einmischung der Amphibien und Reptilien eines temporaeren Schwarzwassertuempels. Fortpflanzungsmodi, akustische Einmischung und Nahrungsbeziehungen sind Aspekte der Untersuchungen. Diese erfolgen in Zusammenarbeit mit dem Museo de Historia Neutral de la Universidad San Marcos, Lima.
Seit August 1977 ist die Herpetofauna der Forschungsstation Panguana (Rio Llullapichis, Pachitea, Peru) (vergleiche Ufordat-DS-Nr. 45606, Datenbank des Umweltbundesamtes Berlin) zeichnet sich seit etwa 15 Jahren ein partieller Wechsel der Artzusammensetzung auf. Umfangreiche Rodungen, kontinuierlich sinkende Niederschlaege und andere Faktoren kommen als moegliche Ursachen in Frage. Die Untersuchungen erfolgen in Zusammenarbeit mit dem Museo de Historia Neutral de la Universidad San Marcos, Lima.
Seit 1988 befasst sich das am Institut fuer Landespflege angesiedelte Langzeitforschungsvorhaben 'Karupelv Valley Projekt' mit den Ursachen der Populationszyklen von Lemmingen. Das Untersuchungsgebiet in Nordost Groenland ist Bestandteil der High Arctic Tundra und zeichnet sich durch eine einfach strukturierte Tiergemeinschaft aus. Durch jaehrliche flaechendeckende Bestandsaufnahmen und die Erfassung von Lemmingwinternestern auf einer Untersuchungsflaeche von ca 1000 ha werden sowohl die Populationsfluktuationen der Lemminge als auch die ihrer Raubfeinde dokumentiert. Die bisherigen Ergebnisse deuten auf eine verzoegerte dichteabhaengige Reaktion der Hermeline auf die Lemmingausbrueche hin. Dieser Hypothese soll nun durch Einsatz von Telemetrie im Rahmen des naechsten Zyklus naeher geprueft werden. An dem internationalen Projekt sind auch die Universitaeten Helsinki, Stockholm und Kopenhagen beteiligt.
Faunistische Erhebungen: Zusammensetzung der wichtigsten Tiergemeinschaften. Begonnen: Kleinsaeugerfauna einschliesslich Parasiten, Bipterenfauna im Boden, Fauna aufgelassener Weidenbestaende. Einfluss der Eindeichung auf die Entwicklung der Fauna ausserhalb und innerhalb des Deiches (aquatisch und terrestrischer Bereich). Begonnen: Fauna der frueher tideabhaengigen Graeben innerhalb des Deiches, insbesondere Oligochaeten, Chinnomiden. Nahrungsketten, Produktivitaet einzelner Bereiche, Regulationsfaehigkeit. Zusammenarbeit mit Botaniken geplant.
Neben der Wasserqualität stellen im ländlichen Raum strukturelle Veränderungen am Gewässer und seinem Umland eine wichtige Belastungsart für kleine Fließgewässer dar. Der Ausbau der Gewässer sowie die Nutzungen im direkten Umland führen in großen Teilen zu einer Degradierung der Fauna und Flora und somit der ökosystemaren Funktion. Die Verteilung von Arten (Tiere und Pflanzen) innerhalb eines Fließgewässers ist abhängig von einer Vielzahl biotischer und abiotischer Parameter. Sofern der Bezug zwischen Organismus und den Standortfaktoren bekannt ist, können somit Aussagen hinsichtlich des ökologischen Zustandes des Gewässers gemacht werden. Auf diesem Hintergrund werden die in Fließgewässern vorgefundenen Organismen schon lange zu dessen Bewertung herangezogen. Obwohl gerade in aquatischen Lebensräumen durch vergleichbare abiotische Bedingungen weitgehend geschlossene Biozönosen erwartet werden können, konnte sich eine integrierende Betrachtung von Biozönosen als Bewertungsgrundlage bisher nicht durchsetzen. Da jedoch Biotop und Biozönose ein adaptives System bilden, das die vorherrschenden Standortfaktoren im jeweiligen Artenspektrum widerspiegelt, sollte es möglich sein in Bächen eines begrenzten Naturraumes charakteristische Tiergesellschaften auszumachen. Durch ihr komplexes Wirkungsgefüge und da die ökologische Amplitude der Biozönosen in der Regel enger ist als die der Einzelarten aus der sie sich zusammensetzt, besitzen sie wesentlich höhere Indikatoreigenschaft als einzelne Taxa. Daher wird versucht typische biologische Referenzzönosen unterschiedlicher struktureller Fließgewässerstandorte zu formulieren. Über das resultierende Biozönose-Standortsystem soll es möglich sein auf der Grundlage der konkreten Lebensgemeinschaften Aussagen über die vorliegenden strukturellen Belastungsparameter und die Standortfaktoren zu machen. Außerdem können über die graduellen Verschiebungen innerhalb der Biozönosen, die eine Veränderung in den Standortfaktoren mit sich bringt, die strukturelle Belastung des Gewässers und seines Umlandes beurteilt werden. Die Untersuchung der Organismenzusammensetzung erfolgt hierbei sowohl auf soziologischem als auch auf autökologischem Niveau. Auf dieser Datengrundlage werden in einem zweiten Schritt charakteristische Artengruppen extrahiert, die in Abhängigkeit von Umwelt- und Strukturparametern zur Standortklassifikation herangezogen werden können und als Bewertungsgrundlage für strukturelle Degradation in der heutigen Kulturlandschaft dienen. Die Suche nach standortspezifischen Biozönosen steht hierbei im Mittelpunkt der Untersuchungen. Diese werden ausschließlich über die Stetigkeit/Präsenz und Abundanz der Arten an den jeweiligen Standorten gewonnen. Geographische, regionale oder autökologische Faktoren werden nicht berücksichtigt. Die ökologische Charakterisierung der einzelnen Zönosen erfolgt erst im Anschluß.
Die Larven ('Raupen') der meisten Schmetterlingsarten leben solitär. Nur wenige Arten bilden komplexere Sozialverbände aus, dies aber konvergent in vielen taxonomischen Gruppen. Die ökologischen Randbedingungen, unter denen gemeinschaftliches Leben und Suchen nach Nahrung vorteilhaft sind, sind bis heute unbefriedigend verstanden. Wir untersuchen, welche Mechanismen zum Zusammenhalt der Gruppen beitragen, welche Rolle dabei chemische und mechanische Kommunikation zwischen den Raupenindividuen spielt, wie wichtig physiologische (vor allem thermobiologische) Effekte bei in Gruppen lebenden Arten sind und welche Konsequenzen das gemeinschaftliche Leben für die Nahrungssuche und mögliche Konkurrenz unter den Geschwistern hat. Diese Untersuchungen werden vergleichend an mehreren Arten mit unterschiedlich komplexen Sozialsystemen durchgeführt, ausgehend von den lockeren, auf die frühen Larvenstadien beschränkten Geschwisterverbänden von Landkärtchen (Araschnia levana) bis zu dauerhaft in Gemeinschaftsnestern lebenden Raupengesellschaften (z. B. Wollafter, Eriogaster lanestris).
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.
Wirbellose Tiere im Boden sind schwer zu identifizieren, dabei stellen Collembola - Springschwänze - keine Ausnahme dar. Folglich ist bisher nur wenig über die grundlegende Ökologie und Naturgeschichte der Collembola bekannt, insbesondere auf der Organisationsebene von Arten und Gemeinschaften. DNA-basierten Identifikation (Barcoding und Metabarcoding) erleichtert die Identifizierung, bringt jedoch einige Schwierigkeiten mit sich: 1) Barcode-Datenbanken für Bodenorganismen sind unvollständig, insbesondere in Deutschland, 2) die Wahl des Barcodes und der PCR Primer beeinflusst die Vergleichbarkeit zwischen Studien und 3) Metabarcoding kann keine Aussage über den Umfang der Biomasse treffen. Wir adressieren diese Problematik zunächst mit der Erstellung einer spezialisierten Datenbank ('Springtail Genome Reference Database', SGRD) mit Fokus auf der Collembola-Fauna von Grasflächen. Diese Datenbank wird nicht nur alle gängigen Barcodes enthalten, sondern zusätzlich umfangreiche neue Genominformationen beinhalten. Des Weiteren implementieren wir eine shotgun-metagenomische Methodik, um die Probleme bezüglich der Primerauswahl und Biomasseschätzung beim Metabarcoding zu umgehen. Wir verwenden dann die SGRD Datenbank und Metagenomik zusammen, um die Strukturen und Funktionen der Collembola-Gemeinschaften auf allen 150 Wiesen der Biodiversitäts-Exploratorien zu bewerten. Im Einzelnen werden wir bewerten 1) wie die Intensität der Bodennutzung die Artenvielfalt, den Reichtum und 2) die Verbreitung von funktionellen Merkmalen ('Traits') beeinflusst, und 3) wie die Collembola-Gemeinschaften mit anderen Organismengruppen, insbesondere mit Pilze und Pflanzen des Graslandökosystems in Verbindung stehen. Diese Arbeit wird eine unschätzbare Ressource für die zukünftige Erforschung der Bodenfauna-Gemeinschaften in Westeuropa darstellen und neue Einblicke in die grundlegende Ökologie einer bisher wenig verstandenen Gruppe ermöglichen.
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