Resilience and diversity in aquatic metacommunities: Effects of dispersal and the spatial scale of disturbance
Final Report Abstract
Die Ökologie beschäftigt sich zurzeit intensiv mit der Analyse und dem Verständnis von räumlichen Dynamiken, die die Koexistenz von Arten (Biodiversität) ebenso beeinflusst wie die Erholung nach Störungen als auch die Nutzung von Ressourcen. Diese Fragen werden in den erfolgreichen Konzepten der Metagemeinschaftsökologie bisher vor allem auf theoretischer Ebene analysiert, während wir hier in diesem Projekt eine experimentelle Umsetzung anhand von aquatischen Modellökosystemen bewerkstelligt haben. Der Einfluss von Störungen und Fluktuationen auf Gemeinschaften wurde ebenso getestet wie der Einfluss von Biodiversität auf Ökosystemfunktionen. Hierzu wurden lokale „Habitate“ (Erlenmeyerkolben) durch Schläuche zu Metagemeinschaften verbunden und mit artenreichem Phytoplankton beimpft. Durch die Öffnungszeit der Schläuche konnte die Konnektivität zwischen den lokalen Habitaten manipuliert werden. In zwei Experimenten wurden diese Metagemeinschaften unterschiedlichen räumlichen Störungsmustern ausgesetzt und es zeigte sich, dass i) die Koexistenz von Arten nur dann beeinflusst wurde wenn die lokalen Habitate sich physisch unterschieden, während ii) die Biomasseproduktion und Erholung nach der Störung sowohl bei physikalisch identischen wie auch heterogenen Habitaten mit steigender Konnektivität zunahm. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die räumliche Einbindung eines Habitats in eine „Region“ die Erholung nach Störung prädestiniert, wobei die Biodiversität nur dann eine Rolle spielt, wenn unterschiedliche Arten sich in unterschiedlichen Habitaten behaupten können. Die Implikation räumlicher Ressourcenzufuhr für Koexistenz und Produktivität wurde ebenfalls erstmals in einem Metagemeinschaftsexperiment getestet, hierbei zeigte sich dass die Nährstoffstöchiometrie sowohl die Biodiversität des Planktons beeinflusste als auch den Umsatz der Elemente in Biomasseproduktion. In einem letzten Experiment wurde dieser Ansatz erweitert und ein neuartiges Modell zur räumlichen Koexistenz entlang von Ressourcengradienten getestet. Hierbei konnte gezeigt werden, dass die Ressourcenverwertung von der gleichzeitigen Verfügbarkeit anderer Ressourcen abhängt und von der Anzahl vorhandener Arten. Konkret wurden hier gegenläufige Konzentrationsgradienten zweier Nährstoffe (N, P) entlang von 5 gekoppelten Habitaten hergestellt. In den mittleren Habitaten wurden die Nährstoffe mit höchster Effizienz inkorporiert und in Biomassezuwachs der Algen umgesetzt. Zwei weitere Experimente (zu synchronen versus asynchronen Ressourcenfluktuationen und zu räumlichen Räuber-Beute Systemen) wurden in diesen Modellökosystemen durchgeführt. Des Weiteren wurde der gegenwärtige Status der empirischen Metagemeinschaftsforschung in einer Meta-analyse zusammengefasst und publiziert. http://www.nwzonline.de/schule/artenverlust-bedroht-ernaehrung_a_1,0,591622830.html Radiointerview (in: Logo - Das Wissenschaftsmagazin des NDR)
Publications
- (2011). Empirical approaches to metacommunities: a review and comparison with theory. Trends Ecol. Evol., 26, 482-491
Logue J.B., Mouquet N., Peter H., Hillebrand H. & Metacommunity Working Group
- (2011). Resource Stoichiometry and Consumers Control the Biodiversity-Productivity Relationship in Pelagic Metacommunities. Am. Nat., 178, 171-181
Hillebrand H. & Lehmpfuhl V.
