Evolutionäre Rettung in komplexen Lebensgemeinschaften

• Antragstellerin: Dr. Ellen van Velzen
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 419917577

Veränderte Umweltbedingungen können Arten zum Aussterben bringen; es kann jedoch zur evolutionären Rettung (ER) einer Art kommen, wenn sie sich schnell genug an die neuen Bedingungen anpassen kann. Während ER im Kontext von einzelnen Arten sehr gut untersucht worden ist, ist vergleichsweise sehr wenig über ER in größeren Lebensgemeinschaften bekannt. Schnelle Evolution tritt oft in Merkmalen auf, die Räuber-Beute-Interaktionen vermitteln: Verteidigungs- und Angriffsmerkmale der Beute und Räuber. Diese sind besonders im Kontext von Lebensgemeinschaften relevant und stellen so einen wichtigen Weg für ER dar, werden jedoch in der aktuellen Theorie weitgehend ignoriert. Zudem kann die Evolution solcher Merkmale einen Rückkopplungseffekt auf ökologische Dynamiken ausüben, so dass Evolution einer Art sich auf die gesamte Lebensgemeinschaft auswirken kann. Solche öko-evolutionären Rückkopplungen sind wahrscheinlich sehr bedeutsam für ER in Lebensgemeinschaften - dies ist jedoch kaum näher untersucht.Mit diesem Projekt möchte ich eine neue Theorie zur ER entwickeln, die die Mechanismen sowie die Effekte von ER in kleinen (4 Arten) bis großen (20-50 Arten) Nahrungsnetzen umfasst. Die Hauptziele sind:1. Den Einfluss zwischenartlicher Interaktionen auf die ER in kleinen Nahrungsnetzen zu untersuchen. Hierbei werden die Dynamiken aller Arten im Detail analysiert um ein mechanistisches Verständnis der beteiligten Prozesse zu gewinnen. Im Fokus steht die Möglichkeit von indirekter ER, bei der eine Art durch die Evolution einer anderen Art gerettet wird.2. Zu quantifizieren, wie viele Arten in einem Nahrungsnetz evolvieren sollten, um ER zu maximieren. ER kann am effektivsten sein, wenn nur eine Art evolviert, aber dies ist nicht über lineare Nahrungsketten hinaus untersucht worden.3. Übertragung der gewonnenen Erkenntnisse auf größere Nahrungsnetze. Der Schwerpunkt liegt hier auf der Rolle der Nahrungsnetzgröße und dem Vernetzungsgrad für ER, weil indirekte Effekte voraussichtlich am stärksten in großen, vielfach verknüpften Nahrungsnetzen auftreten. 4. Identifikation potenzieller “Schlüsselarten der Anpassung” sowie der Eigenschaften (Merkmale oder trophische Position im Nahrungsnetz) die eine Art zu einer Schlüsselart machen, deren Evolution für die Rettung anderer Arten und den Erhalt des Nahrungsnetzes wichtig ist. Für diesen Zweck werde ich die etablierte Methodik der Adaptiven Dynamik zur Modellierung der schnellen Evolution mit neuesten Ansätzen zur Entflechtung von öko-evolutionären Rückkopplungen sowie mit Ansätzen zur Modellierung der Dynamik großer Nahrungsnetze kombinieren.Die zu erwartenden Ergebnisse werden einen ersten Einblick in ER in natürlichen Lebensgemeinschaften geben und die Wichtigkeit von zwischenartlichen Interaktionen für ER aufzeigen. Dadurch wird dieses Projekt dabei helfen, die Forschung bezüglich der ER zu revolutionieren, welche noch immer fast vollständig auf den Kontext von einzelnen Arten begrenzt ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen