Unser Ziel ist es, das allgemeine Verständnis der extrem wichtigen, aber wenig verstandenen Rückkopplungsmechanismen zwischen biodiversitätsvermittelter Flexibilität von ökologischen Systemen und deren Möglichkeiten, auf Störungen zu reagieren, besser zu verstehen. Individuen, Populationen und Artengemeinschaften besitzen je nach Art der Biodiversität (z.B. genetisch, phänotypisch, taxonomisch) eine natürliche Flexibilität, die es ihnen erlaubt, sich an die jeweiligen Umweltbedingungen anzupassen. Dies wiederum beeinflusst ihre zeitliche Dynamik und schlussendlich das gesamte Nahrungsnetz. Erhöhter Fraßdruck kann zum Beispiel zu mehr schlecht fressbaren Algen führen. Dies reduziert die Abnahme der Algenbiomasse, wodurch die Biomasse und Zusammensetzung der Herbivorengemeinschaft beeinflusst wird. Beispielsweise kann sich der Anteil der Herbivoren (Pflanzenfresser) erhöhen, die schlecht fressbare Algen verwerten können, wodurch der Vorteil der schlecht fressbaren Algen gegenüber den gut fressbaren reduziert wird und somit die Koexistenz beider Formen steigt. Das Schwerpunktprogramm zielt darauf ab, den klassischen ökologischen Ansatz, dass alle Individuen einer Population oder alle Arten einer Lebensgemeinschaft, unabhängig von den jeweiligen Umweltbedingungen, konstante Eigenschaften haben, durch einen neuen Ansatz zu ersetzen, der die Variabilität der Merkmale von Organismen und Arten berücksichtigt. Dieser Ansatz basiert auf messbaren funktionalen Merkmalen (sogenannte traits, z.B. Fressbarkeit der Beute, Selektivität von Räubern), die sich in Abhängigkeit von Umweltbedingungen ändern können. Wir streben einen intensiven, sich gegenseitig stimulierenden Austausch zwischen experimentellen Ansätzen, Freilandarbeiten und mathematischen Modellen an, die hauptsächlich mit Plankton und Aufwuchssystemen arbeiten. Diese mikrobiellen Nahrungsnetze bestehen aus mehreren trophischen Ebenen mit interner Kopplung. Wir wollen besser verstehen, wie sich Biodiversität auf die Form von Dynamiken (z.B. stabil oder zyklisch) und die Reaktion auf Umweltänderungen auswirkt. Eine Überprüfung bereits etablierter theoretischer Konzepte ist damit unumgänglich, was uns jedoch die Möglichkeit geben wird, Biodiversität erhaltende Mechanismen zu identifizieren, diese zu testen und in Modelle zu integrieren, um deren Gültigkeit und damit Vorhersagekraft zu verbessern.
An zwei Problemunkraeutern Heracleum mantegazzianum (Riesenbaerenklau) und Solidago altissima (Kanadische Goldrute) wurden freilandoekologische Grundlagen erarbeitet, um das in der Schweiz vorhandene Potential fuer eine biologische Unkrautkontrolle abzuklaeren. Hierzu wurden an verschiedenen Standorten das Phytophagenspektrum und autoekologische Daten zu Schluesselarten gesammelt.
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.
Artentstehung setzt die reproduktive Isolation von Populationen voraus. Die gängige Vorstellung für die Entstehung von Arten ist die allopatrische Speziation, bei der Populationen durch geographische Barrieren getrennt sind. Doch kann diese Vorstellung unseres Erachtens kaum den ungeheuren Artenreichtum erklären und ist besonders problematisch, wenn es gilt, die häufige Sympatrie nächstverwandter Insektenarten zu erklären. Die Theorie der sympatrischen Speziation schlägt vor, dass Wirtswechsel bei phytophagen Insekten mit einem Wechsel des Paarungsortes einhergehen und es so zur reproduktiven Isolation von Populationen kommen kann. Das bekannteste und am besten untersuchte Modellsystem hierfür ist die Artengruppe um die amerikanische Apfelfruchtfliege. Wir wollen anhand der Wirtsrassen der Kirschfruchtfliege auf Kirschen und Heckenkirschen (Lonicera xylosteum) sowie der postglazialen Nord- beziehungsweise Südrasse dieser Art überprüfen, ob bei dieser Fliege sympatrische Speziation oder Wirtskreiserweiterung vorliegt. Darüber hinaus wollen wir überprüfen, ob parallel zu den Fliegen auch bei deren Parasitoiden Speziationsereignisse stattfinden. Zunächst beginnen wir mit einem Vergleich sympatrischer Fliegenpopulationen, die von unserem Kooperationspartner Dr. Boller in der Schweiz bzw. von uns in Deutschland besammelt werden. Eine Isoenzymanalyse, bei der wir in Anlehnung an die Arbeiten unseres Kooperationspartners Prof. McPheron sämtliche Allozyme berücksichtigen, die bei der Apfelfruchtliege von diagnostischem Wert sind (und einige zusätzliche), soll Aufschluss über die lokale Populationsdifferenzierung durch Wirtsrassenbildung erbringen. Ein Vergleich mit der geografischen Isolation von Populationen gibt uns Auskunft über den Isolationseffekt der Wirtsrassenbildung.
Ziel des Vorhabens ist es, Erkenntnisse über die molekularen Grundlagen der Isoprenoid-Biosynthese in marinen Makroalgen zu erlangen. Dabei soll die Wehrchemie der invasiven Grünalge Caulerpa taxifolia als Modellsystem vertiefend untersucht werden. Die chemische Verteidigung der Alge basiert nahezu exklusiv auf einem einzelnen dominanten Sesquiterpen, dem Caulerpenin. Der Gesamtkomplex von den frühen Stufen der CaulerpeninBiosynthese über beteiligte Intermediate bis hin zur durch Fraß oder mechanische Beschädigung hervorgerufenen Aktivierung des Caulerpeninabbaus soll durch chemisch-analytische und proteinbiochemische Methoden untersucht werden. Um ein Bild über die beeindruckend effiziente Wehrchemie des Caulerpenins und seiner Folgeprodukte zu erhalten, sollen in Freilandversuchen die im Labor erhaltenen Erkenntnisse an mechanisch und durch Fraß geschädigten Algen und deren Fraßfeinden überprüft werden. Ergebnisse aus dem Forschungsvorhaben sollen die bisherige Wissenslücke über die Isoprenoidbiosynthese in marinen Makroalgen füllen und die Voraussetzung zur vertiefenden mechanistischen Betrachtung der sehr weit verbreiteten auf Isoprenoiden basierenden Wehrchemie anderer mariner Algen schaffen.
Ausnuetzung des Phosphors; Phosphor-Fluesse: Die Biomassensynthese wird in Seen nicht nur durch das Gesamtangebot an Phosphor gesteuert, sondern auch durch intrabiozoenotische Vorgaenge und intrazellulaere Speicherung beeinflusst (kleiner P-Kreislauf). Der Kreislauf ist lange bekannt, doch wurde bisher seiner physiolog. Problematik zu wenig Beachtung geschenkt. Messung und Interpretation der Primaerproduktion auf moderner Grundlage: Die Primaerprod. ist eine Basisstufe der Erzeugung organischer Stoffe. Hier geht es um den Einsatz eines Modells zur Berechnung des Langzeit-Produktionsintegrals zusammen mit Langzeit-Lichtregistrierungen und punktuellen Photosynthese- und Biomassenbestimmungen. Analyse des Zooplanktoneinflusses (Grazin, Predation) auf das Gesamtsystem: Pelagische Biozoenosen (Algenhochprod., Abweiden, Wegfrass der Herbivoren etc.), die nur durch Verschwinden des jeweiligen Opfers begrenzt werden (grosse Fluktuationen). Messungen der Vorgaenge sollen Modellansaetze fuer den Jahresverlauf ermoeglichen.
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