Verbindung von Ressourcenkonkurrenz und Biodiversität in Meta-Ökosystemen

• Antragsteller: Dr. Alexey Ryabov
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 265554662

Konkurrenz um limitierende Ressourcen ist eine fundamentale biologische Wechselwirkung und wurde in den letzten Jahrzehnten als ein zentraler Faktor zur Regulation von Struktur und Artenzahl in ökologischen Gemeinschaften intensiv untersucht. Natürliche Ökosysteme sind in der Regel räumlich strukturiert und sind sowohl durch die Bewegung von Organismen als auch durch Austauschflüsse von Material und Ressourcen gekoppelt. Obwohl die Relevanz solcher Meta-Ökosystemen in der ökologischen Forschung zunehmend erkannt wird, weiß man bislang nur wenig über Konkurrenzprozesse in räumlich strukturierten Systemen, in denen Arten ihre eigene Ressourcenumwelt modifizieren können. Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist es, ein mechanistisches Verständnis für den Zusammenhang von Ressourcenkonkurrenz, Biodiversität und Ökosystemfunktion in Meta-Ökosystemen zu entwickeln. Zu diesem Zweck entwickeln wir einen theoretischen Ansatz zur Beschreibung von Ressourcenkonkurrenz in räumlich ausgedehnten Ökosystemen als ein System diffusiv gekoppelter Habitatinseln, die sich in der Absolutmenge und im Verhältnis von Ressourcen unterscheiden. Diese Herangehensweise erlaubt es uns, die Effekte räumlicher Ressourcenverteilung auf Ökosystemfunktionen zu untersuchen. Das Vorhaben ist in folgende Teilaufgaben gegliedert: (i) Bestimmung der Artmerkmale, die für die Konkurrenzfähigkeit in einer räumlich strukturierten Umwelt vorteilhaft sind, (ii) Quantifizierung der Fähigkeit einer Art, ihre räumliche Ressourcenumgebung zu strukturieren, (iii) Untersuchung der Konkurrenz von zwei oder mehreren Arten in einem Meta-Ökosystem, sowie der Bedingungen für maximale Artenvielfalt, (iv) Untersuchung der Rückkopplungen zwischen Ressourcen- und Biomasse-Verteilung und deren Einfluss auf die Ressourcennutzung, (v) Untersuchung der Auswirkung höherer trophischer Ebenen auf die räumliche Ressourcenkonkurrenz und (vi) Untersuchung der Beziehung von Ressourcennutzung, Primärproduktion und Biodiversitätsmustern in Meta-Ökosystemen. Schließlich bietet das Projekt die Möglichkeit zur Validierung unserer theoretischen Vorhersagen anhand von Experimenten mit Planktongemeinschaften in einem System von räumlichen miteinander verbundenen Chemostaten (Gradostat), bei denen zwei essentielle Nährstoffe an den jeweiligen Enden des Systems zugeführt werden.Das Forschungsvorhagen ermöglicht eine neuartige, hochaufgelöste Analyse von Biodiversitätsmustern und Ressourcennutzung. Die Ergebnisse werden dazu beitragen, die Lücke zwischen klassischer Konkurrenztheorie und räumlich strukturierten Meta-Ökosystemen zu überbrücken und sind nicht zuletzt in Hinblick auf unser Verständnis für die Koexistenz von Arten und die Rolle von Biodiversität im Freiland von großer Relevanz.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Bernd Blasius; Professor Dr. Robert Ptacnik