Das Projekt "Nematodes as link between microbial and faunal food web" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Institut für Biologie, Arbeitsgruppe Ökologie durchgeführt. The proposed project examines the nematode fauna at the two field experiments 'Long-term recalcitrant C input' and 'Carbon flow via the herbivore and detrital food chain'. A gradient from resource rich to deeper oligotrophe habitats, i.e. from high to low diverse food webs, is investigated. The impact of resource availability and quality (recalcitrant versus labile) and presence or absence of living plants (rhizosphere versus detritusphere) on the nematode population are assessed. Insight into micro-food web structure is gained by application of the nematode faunal analysis concept, based on the enrichment, structure and channel index. In laboratory model systems carbon flux rates for food web links are determined between bacteria/fungi and their nematode grazers for dominant taxa in the arable field. Further, carbon leakage from plant roots induced by herbivore nematode is studied as link between root and bacterial energy channels. By using 13C/12C stable isotope probing (FA-SIP) fatty acids serve as major carbon currency. Coupling qualitative and quantitative data on nematode field populations, with carbon flow via biomarker fatty acids in microorganisms and grazers will allow to connect microbial and faunal food web, and to directly link nematode functional groups with specific processes in the soil carbon cycle.
Das Projekt "Teilprojekt: Nanofauna (Flagellaten, Amöben) Diversität in Beziehung zur Landnutzung und zu Ökosystemfunktionen (NanoFauna)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Institut für Zoologie, Biozentrum Köln, Arbeitsgruppe Allgemeine Ökologie durchgeführt. Protozoa play a dominant role in controlling the flux of carbon through bacteria in soil, in particular in the plant rhizosphere and detritusphere. In contrast to the fundamental role of nanoprotozoa in soil systems there is only anecdotal information on the diversity of these most abundant eukaryotes in soil. One major reason for the general ignorance of nanofauna were methodological difficulties in analysing small protists in the opaque soil environment and the lack of taxonomic expertise. However, recent developments in molecular biology and in the cultivation of so-called uncultivable protists now allow the incorporation of nanofauna studies to close the important gap on this important trophic link in the soil food web. During the first grant period our groups have developed new specific molecular primers for several clades of flagellates and amoebae which are currently applied in a first high through-put 454- sequencing initiative. We also adopted a new aliquot cultivation procedure to soils, allowing sequencing of single clones, and direct analyses of soil suspensions. We are ready to apply these methods on all 150 intensively studied forest plots to analyze the abundance and biodiversity of flagellates and amoebae. The combination of these methods now allows us to obtain comparable estimates of the diversity of heterotrophic flagellates and naked amoebae in unprecedented detail. This generates the first data set worldwide considering nanoprotists as the most abundant but least studied soil component on a quantitative and qualitative level in direct relation to data on corresponding bacteria, fungi, and many other biotic and abiotic soil parameters (above and below ground). Closing the gap between bacteria and multicellular organisms should be fundamental for our understanding of the biodiversity in soil.
Das Projekt "Teilprojekt: Multi-trophische Interaktionen von Tagfaltern entlang von Managementgradienten in Graslandschaften und Wäldern (BATMAN)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften, Professur für Naturschutz und Landschaftsökologie durchgeführt. Ökosystemprozesse wie Prädation und Parasitierung von Herbivoren entlang von Management- Intensitätsgradienten in der Kulturlandschaft sind nur unzureichend untersucht. Mit Experimenten können erfolgreich sowohl Bottom up- als auch Top down-Regulierungen von Herbivoren gestestet werden. In diesem Projekt wollen wir die relative Bedeutung von unterschiedlichen Prädatorengruppen und endophytischen Pilzen in den Nahrungspflanzen von Tagfalterraupen entlang eines Management-Intensitätstsgradienten untersuchen. Es werden auch die Artendiversität von Tagfaltern und ihren Parasitoiden und die Infektionsrate einer Grasart mit einem endophytischen Pilz entlang dieses Gradienten untersucht. Die Aufnahmen werden in allen 300 intensiven Plots (Wald und Grasland) durchgeführt. Die Experimente werden in der Hälfte dieser Plots oder in den sehr intensiven Plots durchgeführt. Im ersten Experiment auf den sehr intensiven Plots werden verschiedene Prädatorengruppen ausgeschlossen. Wir nehmen an, dass Herbivore auf extensiveren Flächen besser durch Prädatoren kontrolliert werden. In einem zweiten Experiment manipulieren wir die Qualität in den Futterpflanzen durch endophytische Pilze, die insektentoxische Alkaloide produzieren, und vergleichen sie mit Endophyten freien Pflanzen. Mit und ohne Prädatorenausschluss quantifizieren wir die relative Bedeutung von Bottom up- und Top down-Kontrolle entlang des Management Gradienten. Wir nehmen an, dass Bottom up wichtiger und Top down mit zunehmender Management Intensivierung weniger wichtig wird. Wir werden die Infektionsrate einer Grasart mit dem Pilz Neotyphodium sp. quantifizieren und in Labortests die Auswirkungen des Pilzes auf Tagfalter Larven untersuchen. Schließlich sollen die Tagfalterdiversität mit Transektzählungen und ihre Parasitoide mit angezogenen Tagfalterlarven bestimmt werden. Wir nehmen an, dass die Parasitoidendiversität stärker negativ von der Management Intensivierung betroffen ist als die niedrigere trophische Ebene der Tagfalter und diese stärker als die Pflanzenarten.
Das Projekt "Stickstofftransport zwischen Mykorrhizapilzen und mykoheterotrophen Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Labor für Isotopen-Biogeochemie durchgeführt. Die meisten Pflanzen leben in ihrem Wurzelraum in einer engen Partnerschaft mit Pilzen. Bei dieser als Mykorrhiza bezeichneten Symbiose versorgen in der Regel die Pflanzen den Pilzpartner mit Kohlenhydraten aus der Photosynthese und erhalten im Gegenzug mineralische Nährstoffe, die der Pilz über sein Mycel aus dem Boden effizienter aufnehmen kann. Diese mutualistische Beziehung wird weltweit von einigen hundert Pflanzenarten unterlaufen, die chlorophyllfrei sind und somit keine Photosynthese mehr betreiben. Diese als Mykoheterotrophie bezeichnete Ernährungsweise auf Kosten des Pilzpartners ist insbesondere bei Orchideen und Ericaceen verbreitet. Mit Hilfe innovativer analytischer Methoden (Häufigkeitsanalyse der stabilen C- und N-Isotope, DNA-Bestimmung von Pilzen in Pflanzenwurzeln) konnte von den beiden an diesem Projekt beteiligten Arbeitsgruppen erstmalig der Nachweis erbracht werden, dass auch scheinbar autotrophe Pflanzen sich teilweise auf Kosten des Pilzpartners ernähren können. In diesem Projekt werden erstmals Form und Funktion der Stickstofftransport zwischen Pilzen und mykoheterotrophen Pflanzen untersucht.
Das Projekt "Bewertung des Bioakkumulationsverhaltens von Stoffen, Weiterentwicklung der Kriterien für die Identifizierung besonders besorgniserregender Stoffe (PBT-Stoffe)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Analytische Umweltchemie durchgeführt. Die Kriterien zur Identifizierung von Stoffen als PBT bzw. vPvB sind gesetzlich in der REACH-Verordnung (REACH-VO) festgehalten. Die Bewertung des Bioakkumulationspotentials beruht dabei hauptsächlich auf dem aquatischen Standardtest am Fisch nach OECD 305 zur Bestimmung des Biokonzentrationsfaktors (BCF) sowie dem Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizienten (log KOW). So erfüllt ein Stoff ab einem log KOW größer als 4,5 die Screening-Kriterien für die PBT-Bewertung. Für die abschließende Identifizierung als bioakkumulierend im Sinne des Anhang XIII der REACH-VO ist ein gemessener Biokonzentrationsfaktor log BCF größer als 3.3 erforderlich. Die internationale wissenschaftliche Diskussion insbesondere in den USA und Kanada dagegen vertritt eine weiterführende und flexiblere Position, in der auch die Biomagnifkation berücksichtigt wird. Neuere Arbeiten von Gobas et al. haben gezeigt, dass auch Stoffe mit einem log KOW = 2 - 5 zu einer beträchtlichen Biomagnifikation in luftatmenden Organismen führen können, obgleich diese bei Fischen häufig keine so weitgehende Bioakkumulation aufweisen, als dass der Trigger log BCF > 3.3 erreicht würde. Als neues Bewertungskriterium wird bei diesem Ansatz der bei der Bewertung etablierte Verteilungskoeffizient (Octanol/Wasser) durch den Octanol-Luft-Verteilungskoeffizienten (log KOA) ergänzt und so auch eine Aussage für luftatmende Spezies getroffen. Die hierzu in der Literatur vorgestellten neuen Bewertungsmodelle sollen evaluiert und auf ihre Belastbarkeit geprüft werden. Weiterhin sind anhand der verfügbaren Messdaten repräsentative Beispiele sowohl aquatischer (Fische und luftatmende Tiere) als auch terrestrischer Nahrungsketten bzw. Nahrungsnetze in Europa auszuwählen. Über den Kontaminantengehalt der gewählten Spezies ist der Biomagnifikationsfaktor entlang dieser Nahrungsketten zu erstellen und in Korrelation zu den log KOW/ log KOA Werten der Kontaminanten zu setzen. Eine abschließende Einschätzung über das Biomagnifikationspotential von ...
Das Projekt "Antarctic nunataks as model ecosystems for colonisation processes and species diversity in post initial -glacial periods" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Düsseldorf, Botanisches Institut durchgeführt. Flechten und Moose bilden die dominante Vegetation an terrestrischen Standorten der Antarktis. Während an küstennahen terrestrischen Standorten Artendiversität und Physiologie bereits gut untersucht sind, wurden bislang nahezu keine Untersuchungen hinsichtlich initialer Besiedlungsprozesse durchgeführt. Frühere Untersuchungen unserer Arbeitsgruppe entlang eines Transektes in der maritimen Antarktis bis in den Süden von Alexander Island, betrafen primär Küstenregionen. Basierend auf diesen Arbeiten ist das Ziel dieses Projektes die Charakterisierung eines antarktischen, nur spärlich von Makroorganismen besiedelten Nunataks, um die Initialphase von Sukzessionsprozessen an terrestrischen Inlandstandorten zu untersuchen. Nunatakker sind besonders interessante Untersuchungsgebiete, da dort im Vergleich zu Küstenregionen initiale Besiedlungsprozesse deutlich verlangsamt ablaufen. Die Sukzessionsstufe solcher Standorte könnte man daher als einen 'Klimaxzustand eines Initialprozesses der Besiedlung' bezeichnen. Die Artendiversität der mikrobiellen Gesellschaften und im Besonderen das Vorkommen von Symbionten für eine Besiedlung durch Flechten bilden eine wesentliche Basis für die Entwicklung von Makroorganismen. Eine Synthese aus biologischen, geologischen und geomorphologischen Aspekten soll detaillierte Informationen über das Ökosystem des Nunataks liefern. Die ökologischen Methoden werden mit molekularbiologischen kombiniert, um primär die Diversität der Cyanobakterien, Algen und Pilze zu untersuchen. Die Ergebnisse sollen helfen, die Dynamik initialer Besiedlungsprozesse und der Entwicklung der Artendiversität in Korrelation zu abiotischen Faktoren zu verstehen.
Das Projekt "Teilprojekt: Modellierung von Landnutzungseffekten in Bodennahrungsnetze des Waldes (ModelWeb)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig durchgeführt. Das vorgeschlagene Projekt soll die Effekte von Landnutzungstypen (Nadelwald, junger, mittlerer und alt-gewachsener Buchenwald) und der elementaren Stöchiometrie der basalen Streu auf die Diversität (Artenzahl) und Topologie (Netzwerkstruktur) von Waldboden Nahrungsnetzen untersuchen. Das Projekt wird drei Arbeitspakete beinhalten. Das erste Arbeitspaket wird eine bestehende Datenbank zu 52 Waldstandorten (größer als 800 Arten, größer als 5500 Populationen) analysieren, die in den ersten Phasen des Projektes aufgebaut wurde. Diese Analysen sollen die interaktiven Effekte von Nahrungsnetzstrukturen, Landnutzung und der elementaren Stöchiometrie der Streu auf die Diversität und Topologie der Lebensgemeinschaften bestimmen. Die Ergebnisse werden spezifische Hypothesen für das zweite Arbeitspaket liefern. In diesem wird ein Besiedlungsexperiment auf 24 Waldplots aufgebaut, in dem die Effekte des lokalen Lebensraumes (der Qualität der Streu) und die der umgebenden Lebensgemeinschaft der Plots auf die Neubesiedlung von Experimentalflächen untersucht wird. Auf jedem Plot werden vier treatments (drei Streutypen: Buche, Esche, Fichte, und eine Kontrolle mit der unbehandelten Streu des Plots) mit Replikaten für drei Sammeltermine angelegt. Die experimentellen Messungen werden den Aufbau der Biodiversität (bestimmte Organismengruppen), die Verteilung der Biomasse und Funktionen in Zeitserien für die Mikro-, Meso- und Makrofauna untersuchen. Dieses Experiment testet, ob der Aufbau der Biodiversität bestimmt wird von Eigenschaften des Lebensraumes (Streutyp) wie von Nischentheorien vorhergesagt oder von den umgebenden Lebensgemeinschaften wie von der Neutralen Theorie vorhergesagt. In dem dritten Arbeitspaket wird untersucht wie Landnutzung und Stöchiometrie der Streu die Biomassenverteilung und die Diversität von Größenklassen beeinflusst. Diese Untersuchungen werden auf der Ebene von 75 Waldplots der Exploratorien durchgeführt und sollen die Ergebnisse der ersten beiden Arbeitspakete auf die räumliche Ausdehnung der Exploratorien generalisieren.
Das Projekt "Einfluss von Landnutzungsintensität und Landschaftsstruktur auf die Biodiversität und die Arbeitsweise des Bodennahrungsnetzes (SoilFoodWeb)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Allgemeine und Spezielle Zoologie, Bereich Tierökologie und Spezielle Biologie durchgeführt. Hypothesen: 1. Wir erwarten, dass Bodennnahrungsnetze in unterschiedlichen Habitattypen von Schlüsselarten beeinflusst werden, die einen überproportionalen Einfluss auf die in diesen Systemen beobachteten Ökosystemprozesse haben. 2. Wir nehmen an, dass Bodenorganismen in unterschiedlichen Habitaten unterschiedlich stark von der Intensität der Landnutzung beeinflusst werden und dass dieser Effekt stark vom jeweiligen Landschaftskontext abhängt. 3. Wir erwarten, taxonspezische Reaktion der Bodenfauna auf Veränderungen in Landnutzungsintensität und Landschaftsstruktur.
Das Projekt "Effekte von Landschaftskontext und Landnutzungsintensität auf Biodiversität und multitrophische Interaktionen zwischen Pflanzen, Bestäubern, Herbivoren und ihren natürlichen Feinden (InsectScale)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Theodor-Boveri-Institut für Biowissenschaften, Biozentrum, Lehrstuhl für Zoologie III (Tierökologie und Tropenbiologie) durchgeführt. Die Auswirkungen von globalem Wandel auf Biodiversität, insbesondere aufgrund von Landnutzungsintensivierung, sind vergleichsweise gut dokumentiert. Damit verbundene Veränderungen trophischer Interaktionen und der Struktur von Nahrungsnetzen und Lebensgemeinschaften sind wenig bekannte, aber essentielle Aspekte für das Funktionieren von Ökosystemen. In drei Biodiversitätsexploratorien werden standardisierte und gut replizierte Experimente entlang eines Landnutzungsgradienten in Grünland- und Waldhabitaten (insgesamt 300 Flächen) durchgeführt. Die Landschaftsstruktur wird in einem Radius von 2 km um die Untersuchungsflächen quantifiziert, so dass kombinierte Effekte der lokalen Nutzungsintensität und des regionalen Landschaftskontext auf biotische Interaktionen analysiert werden können. Mit einem Nisthilfenexperiment werden die Artenvielfalt, Artenzusammensetzung, Populationsdynamik und biotischen Interaktionen von Bienen, Wespen und ihren Gegenspielern untersucht. Weiterhin ermöglicht dieses Experiment die Konstruktion von quantitativen Nahrungsnetzen über vier trophische Ebenen. Wirt-Gegenspieler-Interaktionen werden zusätzlich an Hummeln und ihren Kolonien erfasst. Bestäuberlimitierung, Samenprädation, Herbivorie und Parasitierung werden an natürlicherweise vorkommenden und experimentell ausgebrachten Phytometerpflanzen untersucht. In einem gepaarten Design werden gezäunte und ungezäunte Waldflächen sowie gemähte und ungemähte Grünlandflächen verglichen. Zusammenfassend werden aus den geplanten Experimenten komplementäre Daten mit synergistischem Wert für das Gesamtprojekt resultieren, die Aussagen zu dem Zusammenhang zwischen nicht-zufälligem Artenverlust und zentralen Ökosystemfunktionen ermöglichen.
Das Projekt "Vagante Spinnen (Lycosidae) als generalistische Prädatoren in einem Wald-Wiese-Gradienten: Phänologie, Regulationsfaktoren und Stellung im Nahrungsnetz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Zoologie durchgeführt. Das beantragte Projekt untersucht biotische Regulationsmechanismen epigäischer Prädatoren mit einem breiten Nahrungsspektrum. Polyphage Prädatoren und ihre Beuteorganismen bilden einen zentralen Komplex des Nahrungsnetzes von vielen terrestrischen Lebensräumen. Durch die Nutzung von Beute aus dem oberirdischen wie dem unterirdischen Nahrungsnetz verknüpfen generalistische Prädatoren diese beiden Subsysteme terrestrischer Ökosysteme. Exemplarisch werden zwei Arten von Wolfsspinnen (Lycosidae) einer Wald-Wiese-Übergangszone untersucht. In diesem Habitat koexistieren verschiedene Lycosidenarten, dominant sind Pardosa pullata und P. lugubris. Für diese beiden Arten wird die Phänologie, das Nahrungsspektrum und wichtige biotische Steuergrößen der Populationen (Angebot an Beute, Intra-Gilde-Prädation, Kannibalismus, Parasitoide) untersucht. Durch die Analyse der Gehalte der natürlichen Isotope 13C und 15N wird die Stellung dieser beiden Arten im Nahrungsnetz bestimmt und ihr Beutespektrum im Labor und im Freiland analysiert. Die Untersuchungen sollen die Funktion von generalistischen Prädatoren im Nahrungsnetz terrestrischer Ökosysteme exemplarisch beleuchten und wesentliche biotische Interaktionen, die als Steuergrößen für generalistische Prädatoren wichtig sind, aufdecken.
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