Flexibilität ist wichtig: Zusammenspiel von funktioneller Diversität und ökologischer Dynamik in Planktongesellschaften

Wir führen unsere experimentellen und modellierenden Arbeiten zur funktionellen Biodiversität und Anpassung an veränderte Umweltbedingungen im Rahmen des DFG Schwerpunktprogrammes 1704 DynaTrait durch. Weitere Experimente werden in enger Zusammenarbeit in den AGs von Prof. Dr. Lutz Becks (Univ. Konstanz), Dr. Stefanie Moorthi (Univ. Oldenburg), Prof. Dr. Markus Weitere (UfZ Magdeburg), Prof. Dr. Thomas Berendonk (TU Dresden) und Prof. Dr. Ralph Tollrian (Univ. Bochum) durchgeführt.

Der derzeitige Biodiversitätsverlust erschwert es Populationen und Lebensgemeinschaften sich an Klima- und Umweltveränderungen anzupassen, was zu Aussterbeereignissen und somit einem weiteren Verlust an Biodiversität führen kann. Wir wollen unser Verständnis von diesem wichtigen, aber wenig untersuchten Rückkopplungsprozess verbessern, indem wir systematisch berücksichtigen, dass sich Populationen und Lebensgemeinschaften entsprechend ihrer funktionellen Eigenschaften an veränderte Umweltbedingungen anpassen können. Erhöhter Fraßdruck kann zum Beispiel zu mehr schlecht-fressbaren, langsam wüchsigen Algen führen. Dies bremst die Abnahme der Algenbiomasse, wodurch sich die Biomasse und Zusammensetzung der Herbivorengemeinschaft ändert. Zum Beispiel kann sich der Anteil von Herbivoren erhöhen, die schlecht fressbare Algen verwerten können. Dadurch sinkt der Vorteil der schlecht fressbaren Algen gegenüber den gut fressbaren wieder, letztere erholen sich, beide Formen koexistieren und damit bleibt die Biodiversität erhalten.

Wir untersuchen dies in bi- oder tritrophischen Nahrungsnetzen, in denen sich zahlreiche Räuber- und Beutearten wechselseitig aneinander anpassen können. Die zeitlichen Veränderungen der Eigenschaften von Räuber und Beute, z. B. bezüglich Freßbarkeit und Nahrungswahl, erfolgt durch phänotypische Plastizität oder die Zu- oder Abnahme von Klonen oder Arten mit bestimmten Eigenschaften. Dies führt zu Rückkopplungen zwischen den Veränderungen in den Biomassen und Eigenschaften bzw. zu gekoppelten öko-evolutionären Dynamiken. Wir kombinieren mathematische Modellierung, Chemostat-Experimente, meist mit Phytoplanktern und Rädertierchen, und Analysen von Langzeitmessungen vom Bodensee. Wir erforschen, welchen Einfluss die Nahrungsqualität, die Vererbbarkeit der funktionellen Eigenschaften, die Art der Selektion und die Geschwindigkeit der Anpassung haben (weitere Details). Neue Ergebnisse zeigen, dass diversere Systeme i. d. R. Störungen besser abpuffern können. Wir überprüfen die Zuverlässigkeit unserer Ergebnisse durch Vergleiche verschiedener Modellansätze untereinander und ihrer Annahmen mit konkreten Daten vom Bodensee.

Unser Ziel ist ein verbessertes Verständnis wie ökologische Systeme mit unterschiedlicher Biodiversität auf Veränderungen reagieren. Damit wollen wir die Realitätsnähe von Experimenten und Modellen steigern und zur Verbesserung von angewandten (Vorhersage-)Modellen und somit zukünftigen Managemententscheidungen beitragen.