Biologische Invasionen in Seen - genetische Diversität, Timing und lokale Adaption

• Antragsteller: Professor Dr. Guntram Weithoff
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 250015247

Durch die globale Mobilität und den globalen Wandel werden zahlreiche Tier- und Pflanzenarten weltweit verbreitet und etablieren sich in den ihnen neuen Regionen. Diese biologischen Invasionen beeinträchtigen lokale und regionale Artengemeinschaften und können die biologische Diversität nachhaltig stören. Darüber hinaus können Ökosysteme so verändert werden, dass ihre Funktion drastisch eingeschränkt wird. Vor allem in aquatischen Ökosystemen gibt es zahlreiche eingewanderte Arten, die schwerwiegende ökologische und ökonomische Konsequenzen nach sich zogen wie z.B. die Zebramuschel, die Regenbogenforelle, der Wasserfloh Daphnia lumholtzi oder das potenziell toxische Cyanobacterium (=Blaualge) Cylindrospermopsis raciborskii. Wichtige Faktoren, die den Invasionserfolg bestimmen sind (i) die ökologischen Charakteristiken der invasiven Arten, (ii) die der heimischen (residenten) Arten sowie (iii) das Habitat. Während die Invasion von Tieren und Pflanzen schon vielfach untersucht wurde, besteht ein erhöhter Forschungsbedarf auf dem Gebiet mikrobieller Invasionen. Diese werden im vorliegenden Projekt an dem ökologisch und ökonomisch relevanten Modellorganismus C. raciborskii untersucht. Die zentrale Frage dabei ist, welche Rolle die genetische Diversität der invasiven Art (zu i) und der residenten Arten (zu ii) bei dem Invasionserfolg spielt. Hintergrund sind theoretische Erkenntnisse, dass invasive Arten umso erfolgreicher sind, wenn bei einem Invasionsereignis viele unterschiedliche Genotypen der Art präsent sind. Auf der anderen, residenten Seite wird die Hypothese aufgestellt, dass eine hohe genetische Diversität der residenten Konkurrenten eine Invasion erschwert. Hierzu werden im Labor Invasionsexperimente mit Phytoplankton als residenten Arten (mit und ohne direktem Konkurrenten zu C. raciborskii ) mit 10 verschiedenen Genotypen von C. raciborskii durchgeführt. Desweiteren soll untersucht werden, ob es im Verlauf einer experimentell abgebildeten zeitlichen Dynamik einer Planktonentwicklung ein zeitliches Fenster gibt, in dem eine Invasion entweder erschwert oder begünstigt wird (Habitatchrakteristik, iii). Weiterhin wird untersucht, ob sich auf Seiten der Konsumenten (Brachionus calyciflorus, Rotatoria) von C. raciborskii lokale Adaptionen ausgebildet haben, d.h. ob sich Konsumenten in Gewässern, in denen C. raciborskii schon vor einigen Jahrzehnten eingewandert ist, an die neue Art als potenzielle Futterquelle angepasst haben. Dieses Projekt wird dazu beitragen, eine Lücke in der Invasionsbiologie im Bereich der mikrobiellen Invasion, der genetischen Diversität und der lokalen Adaption zu schließen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen