Das Projekt "Die Bedeutung ökologischer, genetischer und klimatischer Faktoren für Arealexpansionen - Eine Fallstudie zu Ceratocapnos claviculata im ursprünglichen und neu besiedelten Areal" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Landschaftsökologie und Ressourcenmanagement, Professur für Landschaftsökologie und Landschaftsplanung durchgeführt. Bedingt durch den globalen Wandel, der sowohl Veränderungen des Klimas, als auch von Landnutzung, Nährstoffverfügbarkeit und Transportsystemen betrifft, sind ökologische Prozesse und die Verbreitungsmuster von Arten aktuell einer raschen Veränderung unterworfen. Folglich werden zukünftig drastische Verschiebungen der Areale von Arten erwartet. Aufgrund der Veränderung multipler Prozesse im Zuge globalen Wandels ist die Identifikation der Faktoren, die eine Arealausweitung ermöglichen oder behindern, essentiell für das Verständnis und das potentielle Management von Arealverschiebungen. Daher sollten mutmaßliche Schlüsselfaktoren, die für aktuell zu beobachtende Arealveränderungen von Arten verantwortlich sind, umfassend und gründlich analysiert werden. Bei der Erweiterung des Verbreitungsareals von Pflanzen bestimmen eine Reihe von ökologischen und umweltbedingten Filtern und Merkmalen wie z. B. Ausbreitung, Klima, Habitatqualität und genetische Populationsstruktur den Ausgang von Kolonisationsereignissen, d. h. den Etablierungserfolg und die Persistenz der neu gegründeten Populationen. Daher bieten aktuelle Arealexpansionen einzigartige Möglichkeiten, die relative Bedeutung ökologischer, klimatischer und genetischer Faktoren für die Verbreitung und Abundanz von Pflanzen zu untersuchen. Das Forschungsprogramm beschäftigt sich mit der Bedeutung dieser Faktoren für den Etablierungserfolg am Beispiel von Ceratocapnos claviculata (L.) Lidén, einer sich ausbreitenden kurzlebigen Art lichter Eichen-Birkenwälder, Heiden und Schlägen. Diese Art wurde bislang als eu-atlantisch angesehen, hat sich in den letzten Jahrzehnten jedoch rasch östlich und nördlich in subkontinentale und subboreale Regionen ausgebreitet. Diese Arealausweitung könnte mit anthropogener Ausbreitung, Veränderungen der Habitatqualität, genetischen Prozessen oder klimatischen Veränderungen zusammen hängen. Das Forschungsprojekt besteht aus einer Kombination von freilandökologischen Untersuchungen im Ursprungsareals und Landschaftsausschnitten am neu besiedelten östlichen und nördlichen Arealrand, molekularbiologischen Untersuchungen (unter Verwendung von Mikrosatelliten DNS Markern) und faktoriellen Freilandexperimenten, welche durch einen landschaftsgenetischen Ansatz verbunden sind. Die in den verschiedenen Programmteilen erzielten Erkenntnisse werden für die Entwicklung eines Arealmodells der Art in Kooperation mit Prof. Helge Bruelheide und Dr. Eric Welk (Universität Halle) verwendet. Das Hauptziel des Projekts ist es, die Bedeutung von Ausbreitung, Habitatqualität (Ressourcen, biotische Wechselwirkungen), genetischer Prozesse und Faktoren (genetische Variabilität, intraspezifische Hybridisierung, Gründereffekte) und klimatischer Bedingungen für den Ausbreitungserfolg, die Lebensfähigkeit von Populationen und die dauerhafte Etablierung der Art zu verstehen.
Das Projekt "Ökologische und evolutionsbiologische Bedeutung einer persistenten Samenbank für ausdauernde krautige Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Landschaftsökologie und Ressourcenmanagement, Professur für Landschaftsökologie und Landschaftsplanung durchgeführt. Pflanzen haben als Reaktion auf die Unvorhersagbarkeit ihrer Umwelt zwei Mechanismen der Risikominderung entwickelt: Ausbreitung und Dormanz. Theoretische Modelle deuten auf eine Reihe spezifischer Bedeutungen dormanter Samen einer Boden-Samenbank für Populationsbiologie, -genetik und Evolutionsbiologie. So könnten Samenbanken durch die Speicherung von Genotypen die genetische Diversität von Populationen erhalten und die genetische Differenzierung dämpfen. Es gibt jedoch nur wenige empirische Studien zum Zusammenhang zwischen genetischer Struktur von Samenbank und oberirdischer Population. Das vorliegende Forschungsprojekt gründet sich auf vorangegangene eigene Studien und wird sich mit Viola elatior, einer ausdauernden Art mit Vorkommen entlang eines Gradienten von Auenwiesen bis Auenwäldern beschäftigen. Ziel des Projekts ist die Hypothesen zu testen, dass (1) eine Samenbank als Reservoir von Genotypen dient, die in der oberirdischen Population verschwunden sind, (2) Variation in Dormanz und Keimung von der genetischen Diversität der Mutterpflanzen abhängen und (3) sich natürlich und erzwungen keimende Samen in ihrer Fitness unterscheiden. Es soll ein Genomscan durchgeführt werden, um potentiell adaptive Loci in Samenbank und oberirdischer Population sowie entlang eines Umweltgradienten zu identifizieren.