Aquatische Ökologie
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Forschung

aktuelle Forschungsprojekte:

Flexibility matters: Interplay between trait diversity and ecological dynamics using aquatic communities as model systems (DynaTrait)

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), Dr. M. Stockenreiter; Prof. Dr. H. Stibor; PD Dr. P. Fink (Universität Köln); Doktorandin: S. Hammerstein

In diesem Projekt beschäftigen wir uns mit den möglichen Auswirkungen eines Rückgangs der Diversität und dem damit verbundenen Verlust an bestimmten wichtigen funktionellen Eigenschaften von Phytoplanktongemeinschaften. Um mögliche Auswirkungen dieser Verluste auf Ökosystemfunktionen zu ermitteln werden in diesem Projekt folgende Fragestellungen untersucht: (1) Wie wirkt sich der Verlust von Arten und damit wichtiger funktioneller Eigenschaften auf die Phytoplanktonproduktion, die Zusammensetzung des Zooplanktons und auf die Transfereffizienz im pelagischen Nahrungsnetz aus? (2) Können außerdem diese Dynamiken des Verlusts wichtiger funktioneller Eigenschaften eine Rückkopplung auf die Zusammensetzung von Phytoplanktongemeinschaften selbst haben? Um diese Fragen beantworten zu können, werden natürliche Phytoplanktongemeinschaften in großen Feldversuchen sowie im Labor experimentell in ihrer Diversität manipuliert.

Auswirkung und Dynamik von Stickstoffzufuhr in Seeökosystemen (MesoNitro)

Gefördert durch Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Dr. G. Trommer, Doktorandin: M. Poxleitner

Anthropogen erhöhter Sticktstoffeintrag in Gewässer spielt eine wesentliche Rolle bei Veränderungen von Gewässerökosystemen und wird voraussichtlich künftig noch weiter ansteigen, da die stetig anwachsende Nachfrage von Nahrungsmitteln hohe Mengen an stickstoffreichen Düngemitteln für deren Produktion erfordert. Diese Studie untersucht den Einfluss erhöhter Stickstoffbelastung auf Planktongemeinschaften in limnologisch bereits gut untersuchten Seen in Oberbayern (Brunnsee, Klostersee and Thalersee nahe der Limnologischen Forschungsstation in Seeon) und ermittelt Veränderungen des Stickstoffeintrags in der Vergangenheit. Zur Abschätzung des heutigen  Stickstoffflusses von Atmosphäre bis Seesediment werden Stickstoffgehalte in Niederschlag, Seepelagial und Seesedimenten gemessen. Durch die Analyse von stabilen Stickstoffisotopen in Sedimentkernen können Veränderungen des Stickstoffhaushalts der vergangenen ~ 150 Jahre aufgedeckt werden. Zusammen mit experimentellen Ansätzen werden mögliche Konsequenzen des Stickstoffeintrags quantifiziert. In Mesokosmen - Experimenten auf den Seen wird der Einfluss von Stickstoff auf die chemische Biomassezusammensetzung (Stöchiometrie) und Biodiversität natürlicher Phytoplanktongemeinschaften, sowie deren Interaktionen mit Zooplankton in mehreren Seen untersucht.

Genetische und ökologische Charakterisierung der invasiven Süßwasserqualle Craspedacusta sowerbii

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), Prof. Dr. H. Stibor; Dr. S. Gießler; Doktorandin: K. Schachtl; Yuanyuan Wang

Eine Konsequenz der steigenden Mobilität ist die vermehrte Einführung gebietsfremder Arten in neue Ökosysteme. Die Süßwasserqualle Craspedacusta sowerbii ist ein Beispiel für eine heute weltweit verbreitete Art, die ursprünglich nur in China vorkam und seit 1905 auch in deutschen Gewässern zu finden ist. Obwohl dokumentierte Massenvorkommen der Qualle Effekte auf aquatische Nahrungsnetze erwarten lassen, wurden diese noch nicht beschrieben. Dies soll in unserem Projekt mithilfe von Mesokosmen untersucht werden. Zusätzlich wird in Laborversuchen die Konkurrenzfähigkeit von Qualle und Polyp erfasst werden. Zur Untersuchung von Langzeitetablierung und Evolutionsdynamik soll die genetische und sexuelle Diversität mithilfe von molekularen Markern quantifiziert werden. Die erhaltenen Ergebnisse werden zeigen, ob mehrere Invasionen wahrscheinlich und ob verschiedene Genotypen präsent sind. Kombinierte Analysen der genetischen Diversität und der ökologischen Funktion dieser Art erlauben ein besseres Verständnis von kausalen Zusammenhängen innerhalb aquatischer Nahrungsnetze, in denen invasive Arten auftreten.

Das Verhältnis von Stickstoff und Phosphor in bayerischen Seen und dessen Bedeutung für das Wachstum von Renken (NitroFlex)


LMU: Prof. Dr. H. Stibor, Dr. G. Spörl; Doktorand: P. Lorenz


Das Wachstum von Renken ist in bayerischen Seen stark unterschiedlich. Es wird vermutet, daß das Nährstoffvorkommen in den Seen das Wachstum deutlich beeinflusst. Die Phosphor- und Stickstoffkreisläufe in Gewässern sind oft stark anthropogen überprägt. Die eingetragenen Mengen an Phosphor (P) und Stickstoff (N) weichen mittlerweile vom natürlichen Eintragsverhältnis meist deutlich ab. Zusätzlich sind Stickstoffeinträge über die Luft oder durch Grundwasserströme schwer zu steuern. Diese Faktoren können insgesamt zu einem Anstieg der gelösten Stickstoffmengen im Verhältnis zum Phosphor im Wasser führen.
Die Veränderungen in der Nährstoffzusammensetzung wirken sich auf das komplette Nahrungsnetz eines Sees aus. Eine dadurch veränderte Phytoplanktongemeinschaft im Wasser kann beispielsweise die Menge an geeignetem Futter für Zooplankton reduzieren und folglich zu einem geringeren Zooplanktonwachstum führen, welches wiederum als Fischnahrung dient. Das Verhältnis der Nährstoffe im Wasser kann daher auch einen direkten Einfluss auf Fischpopulationen und deren Wachstum haben.
Diese Annahmen wurden bereits mehrfach im Modell und in Laborexperimenten nachgewiesen, Freilanddaten dazu fehlen aber weitgehend.

In diesem Projekt werden deshalb mit Förderung und in Zusammenarbeit mit

dem Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz
dem Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten
dem Landesamt für Umwelt (Dr. Schaumburg)
der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft, Institut für Fischerei (Dr. Schubert)
der Fachberatung für Fischerei des Bezirks Oberbayern (Dr. Wunner, Dr. Gum)
und der Fischereigenossenschaft Chiemsee

Untersuchungen in ausgewählten bayerischen Seen unter Einbeziehung von Fischen durchgeführt. Mit Hilfe vergleichender Analysen zwischen den Seen sollen die Zusammenhänge von N:P über die unterschiedlichen Nahrungsnetzebenen auf das Fischwachstum genauer charakterisiert werden.

Merkmalsabhängige Rückkopplungsdynamiken in natürlichen Planktongemeinschaften


Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), Dr. M. Stockenreiter; Prof. Dr. H. Stibor; PD Dr. P. Fink (Universität Köln); Doktorandin: L. Benitez-Requena


Der Verlust von Biodiversität führt oft zu einem gleichzeitigen Verlust organismenspezifischer Eigenschaften (Traits), die relevant für Ressourcennutzung und Wachstum, und damit für Nahrungsnetzdynamiken und die trophische Transfereffizienz in Nahrungsketten sind. Im Projekt DYNATLOSS II untersuchen wir spezifisch Rückkopplungsmechanismen infolge eines Verlustes von Phytoplankton-Traitdiversität. Durch einen Verlust an „Phytoplanktontraits“ können sich Zooplanktongemeinschaften verändern, was wiederum zu Rückkopplungseffekten in Populationsdynamiken des Phytoplanktons führen kann.
Wir adressieren diese allgemeine Fragestellung mit Hilfe von Freilandexperimenten mit natürlichen Planktongemeinschaften, um die Richtung und Stärke der Rückkopplungsmechanismen abzuschätzen. Zusätzlich analysieren wir individuelle Komponenten der komplexen und multifaktoriellen Rückkopplungsmechanismen mit Hilfe kontrollierter Laborexperimente. Unser Arbeitsprogramm fokussiert sich auf die folgende Kernfrage: Kann ein infolge veränderter Phytoplanktondiversität geänderter Fraßdruck des Zooplanktons zu multiplen (und teilweise voneinander abhängigen) Rückkopplungsmechanismen führen? Wir adressieren diese Frage mit einer Reihe von testbaren Einzelhypothesen. Freilandexperimente erlauben es, die Rückkopplung in ihrer Gesamtheit unter natürlichen Bedingungen zu analysieren. Um einzelne Rückkopplungsmechanismen (wie z.B. fraßabhängige Verschiebungen der Größenverteilung der Phytoplanktongemeinschaft und Nährstoffregeneration) unabhängig voneinander untersuchen zu können, führen wir zudem kontrollierte Laborexperimente durch.
Die hier untersuchten Rückkopplungsmechanismen beeinflussen vermutlich auch herbivore Zooplanktongemeinschaften. Sie könnten so kurzfristige phytoplanktonabhängige Verschiebungen in der Zooplanktongemeinschaft wieder kompensieren. Zusätzlich zu den experimentellen Ansätzen im Labor und Freiland werden wir die vorgeschlagenen Rückkopplungsmechanismen mit Hilfe etablierter mathematischer Modelle zur Nährstoffdynamik in Phytoplankton-Zooplankton-Systemen weiter analysieren.+#

Regime shifts in freshwater ecosystems exposed to multiple stressors by increasing temperature, fertilizers and pesticides (CLIMSHIFT)

Gefördert von der die Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)
Prof. Dr. H. Stibor; Dr. M. Stockenreiter; PhD Student: Nora Kipferler
In Kooperation mit LIEC (Metz, FR), EcoLab (Toulouse, FR), IGB (Berlin, DE) and UFZ (Leipzig, DE)

Stehende oder langsam fließende Gewässer mit geringer Wassertiefe erfüllen wichtige Ökosystemfunktionen, werden aber von vielfältigen anthropogenen Einflüssen bedroht. Durch komplexe Interaktionen zwischen pelagischen und benthischen Organismen und Prozessen gibt es für solche Systeme zwei alternative stabile Zustände, die vor allem durch eine Dominanz von entweder Makrophyten oder Phytoplankton gekennzeichnet sind. Störungen können zu einem Wechsel von Makrophytendominanz zu Phytoplanktondominanz führen, wodurch bestimmte Ökosystemfunktionen verändert werden können. Solche Störungen sind beispielsweise steigende Temperaturen im Zuge des Klimawandels, aber auch Düngemittel und Giftstoffe landwirtschaftlichen Ursprungs. Ziel des Kooperationsprojekts CLIMSHIFT ist eine Untersuchung der Auswirkungen dieser kombinierten Stressoren auf flache Gewässer. Im Rahmen von durch simulierte Modelle unterstützte Mikro- und Mesokosmenversuche soll auch die Frage beantwortet werden, ob die Effekte von steigenden Temperaturen, erhöhten Nährstoffkonzentrationen und Giftstoffen sich additiv, synergistisch oder antagonistisch verhalten. Als Modellsystem dient eine Kombination aus verschiedenen pelagischen und benthischen Primärproduzenten und Herbivoren.