Funktionelle Ökologie von Schlüssel-Ciliaten in molekularen Plankton-Netzwerken tiefer temperater Seen

• Antragsteller: Professor Dr. Thorsten Stoeck
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 273766911

Die Aufklärung komplexer Wechselwirkungen zwischen den beteiligten Schlüsselarten in aquatischen Nahrungsnetzen ist ein Schwerpunkt in der Limnologie. Schlüsselarten sind Arten mit wichtigen Funktionen im Nahrungsgefüge, die, wenn sie durch z.B. Klimastressoren verloren gehen, den Zusammenbruch der interagierenden Netzwerke verursachen könnten. Aquatische Nahrungsnetze setzen sich aus mikroskopisch kleinen Organismen wie Bakterien und Einzellern (Protisten) sowie kleinen Mehrzellern zusammen, die im Jahresverlauf in unterschiedlichster Zusammensetzung gemeinsam auftreten und Ökosystemfunktionen entscheidend mitgestalten. Die Analyse von DNA-Metabarcodes, gewonnen aus Planktonproben, und die anschließende Integration dieser Sequenzdaten in Interaktom-Netzwerkanalysen ist ein sehr leistungsfähiges Werkzeug, um die Gesamtheit der biotischen und abiotischen Interaktionen in diesen komplexen Nahrungsnetzen aufzudecken. Unter anderem ermöglichen statistische Analysen solcher Interaktom-Netzwerke die Detektion von Schlüsselarten. In DNA-basierten Netzwerken tiefer alpiner Seen aus vorhergegangen Projekt haben sich insbesondere Ciliaten als bedeutungsvolle Taxongruppe herauskristallisiert. Leider können aufgrund der Unvollständigkeit von Nukleotiddatenbanken die Sequenzen zahlreicher Ciliaten, die Schlüsselarten in Interaktom-Netzwerken sind, taxonomisch nicht über die Stammebene hinaus zugeordnet werden. Dies beeinträchtigt die weitere Verwertung der Netzwerkergebnisse. Beispielsweise können keine Kulturen etabliert werden, um Experimente durchzuführen, die die funktionellen Eigenschaften, die Lebensweise und die ökologische Bedeutung der Schlüsselarten, wie sie von den Interaktomstrukturen postuliert werden, aufklären. Auch sind in situ Beobachtungen der Schlüsselorganismen in deren natürlicher Umgebung zur Gewinnung ökologischer Informationen nicht möglich. Ziel des vorgeschlagenen Verlängerungsantrags ist nun die Untersuchung der funktionellen Rolle bislang unidentifizierter Schlüssel-Ciliaten, die sich im Plankton-Interaktom zweier tiefer temperater Seen (Mondsees und Zürichsee) verbergen. Dazu werden modernste molekulare Werkzeug und Mikroskopieverfahren, Kultivierungstechniken, laborbasierte Experimente (Mikrokosmen) und auch Feldbeobachtungen eingesetzt. Die erwarteten Ergebnisse werden dazu beitragen, Veränderungen in der Ökosystemfunktion von Seen, sowie der Resilienz und Reaktion dieser Seen unter Stresseinfluss (klimatische und anderen Stressfaktoren) besser vorhersagen zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen