Die Anpassungsfähigkeit multitrophischer Planktongemeinschaften in einem sich ändernden Ozean

• Antragsteller: Professor Dr. Agostino Merico
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 257408949

In der wissenschaftlichen Gemeinschaft besteht ein breiter Konsens, dass sich das Klima der Welt in einem nie dagewesenen Tempo verändert. Zudem häufen sich die Anzeichen für ökologische Konsequenzen des Klimawandels. Im aquatischen Bereich, zum Beispiel, beinhalten diese Konsequenzen Verschiebungen der Phänologie von Phytoplankton und Zooplankton und Veränderungen der Zusammensetzung von Phytoplanktongemeinschaften in Richtung von Spezies mit kleineren Zellgrößen. In einer sich ändernden Umwelt müssen ökologische Gemeinschaften die Verteilung ihrer Phänotypen so anpassen, dass sich ihre durchschnittliche Fitness erhöht und sie auch unter den neuen Umweltbedingungen gedeihen können. Die Anpassung kann durch eine Änderung in der genetischen Zusammensetzung (z. B. Mikroevolution) oder durch verschiedene Formen der phänotypischen Plastizität passieren. Welche Rolle solche Mechanismen im realen Ozean spielen, zum Beispiel indem sie Phytoplanktongemeinschaften (und damit das marine Nahrungsnetz) widerstandsfähiger gegenüber wechselnden Umgebungsbedingungen machen, ist derzeit noch unklar. Wir schlagen hier ein Projekt zur Integration einer Vielzahl von Labordaten und Freilandbeobachtungen, einschließlich der innerhalb von DynaTrait erhobenen Daten, in ein neuartiges, merkmal-basiertes Model vor. Dieses Modell basiert auf der adaptiven Dynamik der Zellgrößen von Phytoplanktongemeinschaften und insbesondere auf einem trade-off, der sich aus den wechselseitigen Beziehungen zwischen Phytoplanktonzellgröße und 1) Nährstoffaufnahme, 2) Prädation durch Zooplankton und 3) Absinken ergibt. Die Anpassungsfähigkeit der Phytoplanktongemeinschaft wird hier durch einen Mechanismus der Merkmalsvariation beschrieben, der mit der Reproduktion assoziiert ist. Dabei wird die Varianz der Merkmalsverteilung aufrecht erhalten, weil die Weitergabe der Merkmale von Generation zu Generation einer Diffusion unterliegt. Wir wollen mit diesem Modell untersuchen, wie sich Veränderungen in der Zusammensetzung der Phytoplanktongemeinschaft und in der phänotypischen Diversität auf die Dynamik der Nahrungsnetze von zwei unterschiedlichen Regionen (gemäßigt und tropisch) des Atlantischen Ozeans auswirken, wenn diese verschiedenen Schocks, Störungen und Zukunftsszenarien der Umweltbedingungen ausgesetzt werden. Letztendlich stellt unser Projekt eine Gelegenheit dar, die Kenntnisse, die innerhalb des DynaTrait Programms erworben werden, in den Kontext der realen Meeresumwelt zu stellen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1704: Flexibilität entscheidet: Zusammenspiel von funktioneller Diversität und ökologischen Dynamiken in aquatischen Lebensgemeinschaften
• Internationaler Bezug: Japan, Spanien
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Lutz Becks; Dr. Gunnar Brandt; Professor Dr. Helmut Hillebrand; Professor Dr. Emilio Maranon; Dr. Lan Smith