SPP 1704:  Flexibilität entscheidet: Zusammenspiel von funktioneller Diversität und ökologischen Dynamiken in aquatischen Lebensgemeinschaften

• Fachliche Zuordnung: Biologie ; Chemie ; Geowissenschaften ; Medizin
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2023
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 236956510

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.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Internationaler Bezug: Dänemark, Frankreich, Japan, Niederlande, Schweden, Schweiz, Spanien, USA

Projekte

• Adaptive Trait-Dynamik von Seephytoplankton auf kurzen Zeitskalen (Antragsteller Blasius, Bernd )
• Alternative Zustände eines einfachen Räuber-Beute Systems induziert durch Konkurrenz zwischen kleinen fressbaren und großen nicht fressbaren Algen und parasitische Pilze (APPS) (Antragstellerinnen / Antragsteller Grossart, Hans-Peter ;  Wollrab, Ph.D., Sabine )
• Der Einfluss von Umweltveränderungen und individueller Merkmalsausprägung (phänotypische Plastizität) auf Biodiversität und Ökosystemstabilität (Antragstellerinnen / Antragsteller Tollrian, Ralph ;  Weiss, Linda Carolin )
• Die Anpassungsfähigkeit multitrophischer Planktongemeinschaften in einem sich ändernden Ozean (Antragsteller Merico, Agostino )
• Die Effekte von Variation in Nährstoffstöchiometrie in Algen auf Herbivorengemeinschaften (Antragsteller Boersma, Maarten )
• Die Einflussgrößen von Algen Trait Dynamiken in hytoplanktongemeinschaften in vertikalen, saisonalen und zwischenjährlichen Gradienten (Antragsteller Jäger, Christoph ;  Rinke, Karsten )
• Die Relevanz von Konkurrenz- und Fraßeigenschaften von Konsumenten sowie deren gegenläufige Abhängigkeit und ihr Einfluss auf multitrophische Interaktionen (Antragstellerin Moorthi, Stefanie )
• Diversitäts- und Anpassungs-Dynamik im Phytoplankton in Abhängigkeit von biophysikalischen Prinzipien und ökologischer Geschichte (Antragsteller Kerimoglu, Onur ;  Wirtz, Kai )
• Diversitätseffekte von trait-basierten Zooplanktonfraßbeziehungen in einem globalen Ökosystemmodell (Antragstellerin Prowe, Friederike )
• Effekte von Konsumentendiversität in Mehrarten-Räuber-Beute Systemen: Relevanz von inter- und intraspezifischer Merkmalsvariabilität (Antragstellerin Moorthi, Stefanie )
• Effekte von Merkmansvariationen auf die Dynamik von gekoppelten, bi-trophische Plankton - Biofilm - Systemen (Antragstellerinnen / Antragsteller Berendonk, Thomas U. ;  Gaedke, Ursula ;  Weitere, Markus )
• Einfluss von chaotischen Dynamiken auf die Koexistenz von "traits": Experimentelle Untersuchungen an aquatischen Einzellern (Antragsteller Arndt, Hartmut )
• Erforschung der adaptiven Prozessen bei der Algenblüten Bildung und zwischen den Blüten von heterogenen Populationen des giftigen Dinoflagellates Alexandrium ostenfeldii anhand von Feld- und Laborstudien. (Antragsteller John, Uwe )
• Flexibel bis es bricht: Dynamik von Genen & Merkmalen, Dichte & Diversität in Gesellschaften unter sich veränderndern Umweltbedingungen (Antragsteller Boenigk, Jens ;  Rahmann, Sven ;  Sures, Bernd )
• Funktionelle (Trait-basierte) Biodiversität und multitrophische Dynamiken unter Störungseinfluss: ein kombinierter Planktotron- und Modellierungs-Ansatz (Antragstellerinnen / Antragsteller Hillebrand, Helmut ;  Singer, Gabriel ;  Striebel, Maren ;  Wacker, Alexander )
• Indirekte Reaktionen auf externe Störungen in Räuber-Beute Systemen (Antragsteller Becks, Lutz )
• Induzierbare chemische Verteidigungen bei der Interaktion von Primärproduzenten und Herbivoren: Effekte auf die Populationsdynamik als Funktion der Trait-Diversität der Konsumenten (Antragsteller von Elert, Ph.D., Eric )
• Inter- und intra-spezifische Diversität der Größenverteilung des Phytoplanktons und deren Auswirkungen auf Ökosystemfunktionen (Antragstellerinnen / Antragsteller Acevedo-Trejos, Esteban ;  Hillebrand, Helmut ;  Striebel, Maren )
• Konsequenzen von Diversitätsverlust für Dynamiken wichtiger ökopyhsiologischer Charakteristika natürlicher Planktongemeinschaften (Antragstellerinnen / Antragsteller Fink, Patrick ;  Stibor, Herwig ;  Stockenreiter, Maria )
• Koordinationsfonds (Antragstellerin Gaedke, Ursula )
• Merkmalsabhängige Rückkopplungsdynamiken in natürlichen Planktongemeinschaften (Antragstellerinnen / Antragsteller Fink, Patrick ;  Stibor, Herwig ;  Stockenreiter, Maria )
• Merkmalsheterogenität (Trait heterogeneity), trophische Interaktionen und die Bedeutung von essentiellen Nährstoffen (Antragsteller Martin-Creuzburg, Dominik ;  Wacker, Alexander )
• Merkmalsvariabilität und Verteidigungskosten in gekoppelten bi-trophischen Plankton-Biofilm-Systemen: Effekte auf Räuber-Beute Dynamiken und Koexistenz. (Antragstellerinnen / Antragsteller Berendonk, Thomas U. ;  van Velzen, Ellen ;  Weitere, Markus )
• Modellierung saisonaler vertikaler Migrationen bei marinem Zooplankton (Antragsteller Pahlow, Markus )
• Variabilität und Kosten (Trade-offs) nährstoffrelevanter Merkmale – adaptive Evolution und Ökosystemfunktion in konkurrierendem Phytoplankton (Antragstellerinnen / Antragsteller Matthiessen, Birte ;  Reusch, Ph.D., Thorsten )
• Vergleich der phänotypischen Plastizität von Beute "Traits" und ökologische Konsequenzen der Konkurrenz von Spezialisten vs. Generalisten auf organischen Aggregaten als Modellsystemen (Antragsteller Grossart, Hans-Peter )
• Veränderungen der Eigenschaften von Phytoplanktongemeinschaften auf saisonalen und langfristigen Zeitskalen im Zusammenhang mit Trophieänderungen und einem Regime-Wechsel in der Phytoplanktonbiomasse (Antragsteller Peeters, Ph.D., Frank )
• Vorgeschichte von Merkmalverschiebungen: Bestimmen durch Grazing verursachte Merkmalsverschiebungen im Phytoplankton die Sensitivität gegenüber Nährstoffen und Sinkverlusten) (Akronym: TraitHist) (Antragsteller Sommer, Ulrich )
• Zusammenspiel zwischen funktionellen Eigenschaften, Nahrungsnetzdynamik und dem Erhalt von Biodiversität (Antragstellerin Gaedke, Ursula )
• Ökoevolutive Rückkopplungen phänotypischer Plastizität und mono- versus polyklonaler Gemeinschaften in bi- und tri-trophischen Systemen (Antragstellerinnen / Antragsteller Tollrian, Ralph ;  Weiss, Linda Carolin )

• Sprecherin: Professorin Dr. Ursula Gaedke