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Vorhaben: Bottom-up und Top-down Kontrolle der Populationsdynamik von Copepoden

Das Projekt "Vorhaben: Bottom-up und Top-down Kontrolle der Populationsdynamik von Copepoden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist ein besseres Verständnis der Wechselwirkung zwischen Zooplankton und Fischen unter dem Einfluss physikalischer Prozesse, um damit die prinzipiellen Mechanismen zu klären, die die hohe Variabilität im Reproduktionserfolg der Fische und in der Produktion der Copepoden bewirken. Dieses Wissen soll die Basis für strategische Modellierungen des Rekrutierungserfolges von Fischen bilden. Das Vorhaben wird vom GLOBEC-Koordinator (Dr. Jürgen Alheit, Prof. Axel Temming) in Absprache mit den AWI Teilprojektleitern geleitet und orientiert sich am Strukturplan (siehe Abbildung 'Strukturplan'). Das Teilprojekt wird umfassende Daten liefern für das Verständnis der Beziehungen zwischen Rekrutierungserfolg und Nahrungsangebot und die Modellierung dieser Beziehungen. Gleichzeitig wird es grundlegende Aussagen über die Kontrollmechanismen der Populationsdynamik der Schlüsselarten liefern, die als Ansatzpunkte für die Untersuchung langfristiger Klimaeinwirkungen dienen können. Für den Arbeitsplan verweisen wir auf den Hauptantrag Für die Ergebnisverwertung verweisen wir auf den Hauptantrag

Teilprojekt 6: Nahrungspräferenzen, Nahrungsqualität und Kondition von Zielarten des Zoo- und Ichthyoplanktons

Das Projekt "Teilprojekt 6: Nahrungspräferenzen, Nahrungsqualität und Kondition von Zielarten des Zoo- und Ichthyoplanktons" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachbereich 2 Biologie,Chemie, Marine Zoologie durchgeführt. Ein Hauptziel der Untersuchungen dieses Teilprojektes besteht in der Bearbeitung von Hypothese 1 und 5 zur Nahrungsverfügbarkeit und insbesondere zur Qualität der Nahrung ausgewählter Zielarten des Zooplanktons und des Ichthyoplanktons. Dazu werden die wichtigsten Komponenten des hier relevanten Nahrungsgefüges der Nord- und Ostsee, also das Phytoplankton sowie die entsprechenden Arten der Copepoden und Fischlarven, auf ihre biochemische Zusammensetzung hin untersucht. Mithilfe von Felddaten und Fressexperimenten soll u.a. geklärt werden, inwieweit bestimmte essentielle Fettsäuren des Phytoplanktons für die Wachstums- und Reproduktionsfähigkeit der Copepoden von Bedeutung sind (entsprechend der Hypothese von Jonasdottir et al. 1998). Die Kondition der Copepoden und die Auswirkungen ihrer Nahrungsqualität auf die Fischlarven soll anhand ihrer lipidbiochemischen Zusammensetzung (Gesamtlipidgehalt, Reservestoffe wie Triacylglycerine und Wachsester, Fettsäurespektrum) beschrieben werden. Ergänzende stichprobenartige Untersuchungen der Zooplankton- Zielarten bezüglich ihrer Verdauungsenzymaktivitäten (Proteasen wie Trypsin, Carbohydrasen wie Amylase, Laminarinase) vervollständigen die Arbeiten zur Kondition dieser Zooplankton. Diese Untersuchungen werden in enger Kooperation mit den Kollegen von TP1 und 3 durchgeführt, die die Kondition der Fischlarven mithilfe von DNA/RNA-Analysen und Verdauungsenzymaktivitäten charakterisieren werden (siehe TP1 und TP3). Da diese Methoden sehr unterschiedliche biochemische Prozesse und Zeitskalen ansprechen, liefern die Ergebnisse wertvolle, sich ergänzende Hinweise zur Frage der Nahrungsqualität und Überlebensfähigkeit von Copepoden und zum Rekrutierungserfolg der Fischlarven. (Die Lipid- und Verdauungsenzymdaten erlauben auch Aussagen über die Lebens- und Überwinterungsstrategien (Diapause) der Copepoden.) Neben diesen Konditions-Indikatoren stehen die trophischen Beziehungen im Vordergrund der Untersuchungen von TP 6. Die Lipidanalysen sollen auch Hinweise liefern zu den Nahrungspräferenzen der Copepoden und der Fischlarven. Hier wird das Potential von spezifischen Fettsäuren und -alkoholen, sogenannten trophischen Biomarkern, genutzt. Diese für bestimmte Taxa typischen Komponenten werden in der Nahrungskette unmodifiziert weitergegeben. Sie 'integrieren' das Fressverhalten der zu untersuchenden Arten über mehrere Wochen, stellen also im Gegensatz z.B. zu den in anderen TPs geplanten Darm- bzw. Mageninhaltsuntersuchungen (Momentaufnahmen) ein Langzeitsignal und damit eine wichtige Ergänzung dar.

Teilprojekt 7: Verteilung, Wachstum und Sterblichkeiten von Fischbrut unter dem Einfluss physikalischer Prozesse und gekoppelte Modellierung der Trophodynamik und Advektion (Kieler Projekte)

Das Projekt "Teilprojekt 7: Verteilung, Wachstum und Sterblichkeiten von Fischbrut unter dem Einfluss physikalischer Prozesse und gekoppelte Modellierung der Trophodynamik und Advektion (Kieler Projekte)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Meereskunde durchgeführt. Das Teilprojekt bezieht sich auf die wissenschaftlichen Arbeitsziele des Fokus 3: Modellierung der (intra- und interannuellen) Interaktionen der trophodynamischen Prozesse zwischen Zooplankton und Fischlarven unter dem Einfluss der physikalischen Prozesse Advektion und Diffusion. Das Teilprojekt nutzt Ergebnisse des Fokus 1, Hypothese 1: ''Die Variabilität der Überlebensraten von Fischlarven wird durch die Verfügbarkeit geeigneter Nahrung bestimmt'' und der Hypothese 2: 'Der Rekrutierungserfolg von Fischbeständen wird durch physikalische Parameter, Strukturen und Prozesse gesteuert' für die Entwicklung eines Individual Based Model (IBM) und liefert Informationen über die Repräsentanz der Feldmessungen unter Berücksichtigung der physikalischen Hintergrundinformationen durch Datenassimilation in ein 3- dimensionales Zirkulationsmodell der Ostsee. Weiterhin werden retrospektive Analysen, unter Einbeziehung der IBM Modellergebnisse, Informationen zur Variabilität im Überlebens- und Rekrutierungserfolg planktivorer Fischjugendstadien im Zusammenhang mit zeitlich hochaufgelösten physikalischen Antriebsfeldern für den Zeitraum vergangener Dekaden liefern. Ziel dieses Teilvorhabens ist es, im Rahmen einer gekoppelten physikalisch/trophodynamischen Modellierung die Auswirkungen unterschiedlicher Nahrungsverfügbarkeit und variabler physikalischer Antriebsbedingungen auf das Wachstum und damit das Überleben planktivorer Fischstadien zu untersuchen. Das Überlebenspotential individueller Fischlarven kann durch deren zum Überleben minimal notwendige Gewichtszunahme parametrisiert werden und ist abhängig von physikalischen Umweltbedingungen, der Größe der Larven beim Schlupf, dem Energieverbrauch bei der Nahrungssuche und der Abundanz und Eignung des zur Verfügung stehenden Nahrungsfeldes. Zusätzlich kann die Häufigkeit des Zusammentreffens der Larven als Fraßräuber mit dem Zooplankton als Beute und damit der Erfolg der Nahrungsaufnahme durch die Stärke der Turbulenz beeinflusst werden. Die Bestimmung der Wachstumsraten wird im Rahmen des Teilprojekts 1 durchgeführt, während Informationen über die räumliche und zeitliche Verteilung der Nahrungsfelder sowohl aus Modellierungsläufen (Teilprojekt: 8) als auch aus den Beobachtungen der Feldphase (Teilprojekte: 3-5), unter Einschluss ihrer Eignung als Nahrungsquelle (Teilprojekt 6), geliefert werden. Weiterhin ist die Einbeziehung von Wegfraß als Sterblichkeitsursache (Teilprojekt 2) in die IBM-Modelle geplant. Dies setzt allerdings grundlegende Modellentwicklungsarbeit voraus, da eine erfolgreiche Implementierung des Zehrungsaspektes in einem IBM für frühe Fischjugendstadien bisher nicht realisiert werden konnte. Die Ergebnisse der Modellrechnungen sollen im Zusammenhang mit jahreszeitlichen und jährlichen Schwankungen des meteorologischen Antriebs Hinweise auf die Existenz von Transport- und Retentionsgebieten von Fischlarven sowie darüber hinaus Aufschluss über die Existenz unterschiedlich geeigneter Aufwuchsgebi

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