Komplexität, Struktur und Wandel terrestrischer Ökosysteme zur Zeit des eozänen Klimaoptimums am Beispiel von Pflanzen-Insekten Assoziationen aus Messel und Eckfeld
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In dem Forschungsvorhaben wurde in vergleichender Perspektive der Frage nachgegangen, ob und inwieweit die Untersuchung von fossilen Pflanzen/Insekten Assoziation zum Verständnis klimatischer Veränderungen beitragen können und in welchem Maß die Entwicklung terrestrischer Biodiversität in Abhängigkeit von klimatischen Parametern beeinflusst wird. Insgesamt wurden 10.621 Blätter auf Pflanzen/Insekten Assoziationen untersucht. Für beide Lokalitäten Messel und Eckfeld wurden verschiedene Parameter, wie die Diversität von Fraßspurtypen, der Anteil von spezialisierten Fraßspurgilden (Minen, Gallen etc.) sowie die Diversität der Pflanzen selber, erfasst. Gemeinsamkeiten innerhalb der untersuchten Zeitabschnitte und Lokalitäten zeigten sich vor allem in Bezug auf die Auswirkung abiotischer Faktoren, wie Temperatur und CO2 auf Pflanzen-Insekten Assoziationen. Eine starke Veränderung dieser Umweltfaktoren über einen langen Zeitraum, wie es der IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) heute für die Zukunft erwartet, führt zu erheblichen Beeinflussungen von biotischen und abiotischen Komponenten in Ökosystemen. Jedoch wirken daneben immer auch geographische und geologische Faktoren wie Sonneneinstrahlung, Temperatur, Witterungsbedingungen und Bodenbeschaffenheit auf die Anpassungserscheinungen der Höheren Pflanzen an eine erhöhte CO2-Atmosphäre. Unterschiedliche Überlebensstrategien führen zu unterschiedlichen Anpassungserscheinungen an den erhöhten CO2-Gehalt, was im Gegenzug wiederum auch Auswirkungen und Veränderungen bei herbivoren Taxa auslöst. In rezent ökologischen Studien hat sich vielfach gezeigt, dass erhöhte CO2-Werte, durchaus einen negativen Einfluss auf die Herbivorie haben können, generell aber die Aktivität herbivorer Taxa in einer Atmosphäre mit erhöhtem CO2-Gehalt ansteigt. Auch die grundsätzliche Erhöhung der globalen Temperatur in der Atmosphäre kann lokal zu höheren Temperaturanstiegen führen als es dem globalen Wert entspricht, so dass gerade die Untersuchungen der Pflanzen-Insekten Assoziationen im Oligozän als direkte Analogie für Szenarien einer zukünftigen Atmosphäre mit erhöhten CO2-Gehalten gesehen werden kann. Insgesamt sind die Unterschiede so ausgeprägt, dass man für jede Lokalität von einem charakteristischen Verlauf sprechen kann. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die kombinierte Analyse von Körperfossilien und Ichnofossilien hervorragend ergänzt und einen wichtigen Beitrag zur Abschätzung der Biodiversitätsentwicklung, aber auch zeitlichen Entwicklung von Biodiversitätsmustern liefern kannn. Vor allem lieferten die Ergebnisse unerwartet präzise Daten für das Alter und vor allem das Ausmaß der Spezialisierung von koevolutiven Beziehungen zwischen Pflanzen und Insekten und ermöglicht damit die Bereitstellung wichtiger Eckdaten zur Bedeutung und Geschwindigkeit koevolutiver Prozesse bei phytophagen Insekten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2008. Preservation of armoured scale insects on angiosperm leaves from the Eocene of Germany. Acta Palaeontologica Polonica 53 (4): 627-634
Wappler, T. and Ben-Dov, Y.
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2009. Das Eckfelder Maar in der Vulkaneifel - Fenster in einem küstenfernen Lebensraum vor 44 Millionen Jahren. Mainzer Naturwissenschaftliches Archiv 47 (Festschrift): 263-324
Frankenhäuser, H., Franzen, J.L., Kaulfuß, U., Koziol, M., Löhnertz, W., Lutz , H., Mertz, D.F., Mingram, J., Wappler, T., and Wilde, W.
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2009. Direct and indirect fossil records of megachilid bees from the Paleogene of Central Europe (Hymenoptera: Megachilidae). Naturwissenschaften 96 (6): 703-712
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2009. No post-Cretaceous ecosystem depression in European forests? Rich insect-feeding damage on diverse middle Palaeocene plants, Menat, France. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 276: 4271-4277
Wappler, T., Currano, E.D., Wilf, P., Rust, J., and Labandeira, C.C.
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2010. Distinguishing fossil Agromyzidae (Diptera) leaf mines in the fossil record: new taxa from the Paleogene of North America and Germany and their evolutionary implications. Journal of Paleontology 84 (5): 935-954
Winkler, I.S., Labandeira, C.C., Wappler, T., and Wilf, P.
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2010. Eckfeld Maar: Window into an Eocene Terrestrial Habitat in Central Europe. Acta Geologica Sinica 84 (4): 984-1009
Lutz, H., Kaulfuß, U., Wappler, T., Löhnertz, W., Wilde, V., Mertz, D.F., Mingram, J., Franzen, J.L., Frankenhäuser, H., and Koziol, M.
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2010. Insect herbivores on Laurophyllum lanigeroides (Engelhardt 1992) Wilde: a role of a distinct plant-insect associational suite in host taxonomic assignment. Palaeontographica, Abt. B 283 (4- 6): 137-155
Wappler, T., Tokuda, M., Yukawa, J., and Wilde, V.
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2010. Plant-Insect Interactions in Deep Time: Contributions from the 8th International Organisation of Palaeobotany Conference in Bonn, Germany, August 30 – September 5, 2008. Palaeontographica, Abt. B 283 (4- 6): 99-101
Wappler, T. and Gee, C.T.
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2011. Ancient death-grip leaf scars reveal ant-fungal parasitism. Biology Letters 7 (1): 67-70
Hughes, D., Wappler, T., and Labandeira, C.C.
