Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1704: Flexibilität entscheidet: Zusammenspiel von funktioneller Diversität und ökologischen Dynamiken in aquatischen Lebensgemeinschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Potsdam, Institut für Biochemie und Biologie, Arbeitsgebiet Ökologie, Ökosystemmodellierung durchgeführt. 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.
Das Projekt "Das Makrofauna-Zersetzernahrungsnetz auf alpinem Weideland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Naturwissenschaftliche Fakultät, Institut für Zoologie und Limnologie durchgeführt. Basierend auf fundierten Kenntnissen über die Zusammensetzung, Abundanz und Biomasse der Bodenmakrofauna und über Humusauflagen auf alpinem Weideland in den Zentralalpen (Kaserstattalm, Stubai Tal) sollen im vorliegenden Projekt (1) mittels stabiler Isotopen Analyse die tropischen Stellungen der Makrofaunazersetzer auf unterschiedlich genutzten Almflächen untersucht werden und (2) in Mesokosmosexperimenten die Leistung von und die Wechselwirkungen zwischen Schlüsselarten bei der Zersetzung unterschiedlicher Streuqualitäten analysiert werden. Die herkömmliche Meinung besagt, dass sich aufgrund ungünstiger klimatischer Bedingungen an der alpinen Waldgrenze, schlechterer Qualität des pflanzlichen Bestandesbefalls (z.B. Streu von Zwergsträuchern) und des Verlusts von Schlüsselorganismen (z.B. bestimmte Arten von Regenwürmern) das Zersetzungsgeschehen verlangsamt. Dies führt zu einer Anreicherung von organischem Material und zur Ausbildung von differenzierteren Humusformen mit mehreren Horizonten (Moder und Rohhumus). Vorangegangene Studien auf aufgelassenen Almflächen im Untersuchungsgebiet haben gezeigt, dass trotz Einwanderung von Zwergsträuchern und Aufforstungsmaßnahmen Mull als Humusform eine gewisse Zeit bestehen bleibt. Auch Schlüsselarten wie endogäische-anesische Regenwürmer auf intensiv bewirtschafteten Mähwiesen und Almweiden verschwinden nach Auflassung der Nutzung nur verzögert. Ziel der vorliegenden Studie ist es zu untersuchen, welche saprotrophen Tiere an der Zerkleinerung der anfallenden Streu unterschiedlicher Qualität beteiligt sind und welchen Beitrag diese Zersetzergemeinschaft bei der Bioturbation und Bodenbildung im Bereich der alpinen Waldgrenze nach Auflassung der Bewirtschaftung leistet. Aufbauend auf vorliegende Informationen über die Zusammensetzung der Bodenfauna auf unterschiedlich bewirtschafteten Almflächen wird in einem ersten Schritt das Zersetzernahrungsnetz auf Almweiden, Mähwiesen und aufgelassenen Standorten mithilfe von stabilen Isotopen Analysen (15N) untersucht. Mesokosmosexperimente sollen die Nahrungspräferenzen und Fraßleistungen ausgewählter Primär- und Sekundär-Zersetzer, deren Wechselwirkungen und Auswirkungen auf die Mineralisationsrate und das Pflanzenwachstum aufzeigen. Um die Konsumationskette nachzuvollziehen, wird in einem weiteren Mesokosmosexperiment 15N-markierte Gras- und Zwergstrauchstreu als Nahrung angeboten. Als weitere Parameter zur Abschätzung der Zersetzungs- und Mineralisationsrate werden Substrat-Induzierte Respiration (SIR), Basalatmung (BR), organischer C-Gehalt, C/N-Verhältnis und Nährstoffe (NH4, NO3, PO4) im Sickerwasser analysiert. Diese Untersuchungen über die Funktionsweise bodenbiologischer Prozesse an der alpinen Waldgrenze sollen das grundsätzliche Verständnis über die Beziehungen zwischen Diversität und Funktion unter sich ändernden Bedingungen verbessern.