Netzwerkansätze für Meta-Gemeinschaften, die durch Ozeanströmungen und Windfelder verbunden sind

• Antragstellerin: Professorin Dr. Ulrike Feudel
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 379417748

Unter Berücksichtigung der übergeordneten Ziele der Forschungsgruppe konzentriert sich unser Projekt auf die Rolle der passiven Verbreitung von Arten bei der Entstehung von Biodiversitätsmustern in Meta-Gemeinschaften. Unser Ziel ist es dabei, zwei ganz unterschiedliche Modellierungsansätze zu verknüpfen: die Theorie der Insel-Biogeographie und die Idee der Konnektivitätsgraphen, die auf der passiven Verbreitung von Organismen (Samen von Pflanzen) durch Ozeanströmungen und vorherrschende Windfelder auf zwei unterschiedlichen räumlichen Skalen (regional: 10-100km und global: 100-1000km) beruhen. Daher modellieren wir Meta-Nahrungsnetze als Netzwerke von Netzwerken, d.h. jede Insel (jeder Netzwerk-Knoten) hat ein eigenes Nahrungsnetz das mit den anderen Inseln durch einen Konnektivitätsgraphen verbunden ist, der ausschließlich durch hydrodynamische und atmosphärische Strömungen sowie Bewegungs-Eigenschaften der Samen wie Größe, Dichte und Sinkgeschwindigkeit bestimmt wird. Dieser Konnektivitätsgraph spiegelt die Wahrscheinlichkeit des Erreichens anderer Inseln durch die Samen wider und besitzt auf Grund der Einflüsse von Wetterereignissen eine hohe saisonale wie auch jährliche Variabilität. Mit diesen Netzwerkmodellen können wir das Wechselspiel von Bewegungs-, Toleranz- und Wechselwirkungseigenschaften von Arten in einer hochdynamischen Umgebung untersuchen. Dabei konzentrieren wir uns auf den Einfluss der Variabilität der Konnektivität auf die Quellen-Senken-Dynamik, die Kolonisierung entfernter Inseln sowie die Rettung gefährdeter Arten an der Basis des Nahrungsnetzes und dessen Auswirkungen auf die höheren trophischen Ebenen. Dies erlaubt uns sowohl die Stabilitätseigenschaften solcher Meta-Ökosysteme wie auch die Bedingungen für die Herausbildung inhomogener Artenverteilungen auf den Inseln zu untersuchen. Darüber hinaus ist mit diesem Netzwerkansatz einen Vergleich der Gegensätzlichkeit von aktiver und passiver Verbreitung von Arten möglich. Während passiver Transport durch seine vorrangige Verbreitung in eine Richtung zu Destabilisierung und Ausbildung heterogener Artenverteilungen führt, ist aktive Verbreitung durch gezielte Bewegung mit Stabilisierung und Homogenisierung der Artenverteilung verknüpft. Wir validieren unsere theoretischen Untersuchungen mit Beobachtungsdaten zur Kolonisierung von entstehenden Inseln in der Deutschen Bucht (regionale Skala mit SP1) sowie mit Artenverteilungsmustern auf 8 Insel-Archipelen weltweit (globale Skala mit SP8 und SP9).

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2716: Räumliche Ökologie von Lebensgemeinschaften in hochdynamischen Landschaften: von der Inselbiogeographie zu Meta-Ökosystemen [DynaCom]
• Mitverantwortlich(e): Dr. Rahel Vortmeyer-Kley