Duale komponentenspezifische Analyse von Aminosäuren (13C und 15N) als eine neue Methode zur Untersuchung von Energieflüssen und trophischen Beziehungen in Bodentier-Nahrungsnetzen

• Antragstellerin: Dr. Melanie M. Maraun
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 289780984

Bodentier-Nahrungsnetze sind komplexe und heterogene Systeme. Trotz ihrer wesentlichen funktionellen Rolle für Ökosysteme sind zugrunde liegende Prozesse und Wechselwirkungen nicht gut verstanden. Die Differenzierung von verschiedenen basalen Ressourcen wie Pflanzen, Bakterien und Pilzen, die Quantifizierung von Energieflüssen und die Zuordnung von trophischen Positionen ist schwierig. Aufbauend auf meinen bisherigen Untersuchungen von stabilen Isotopen und Fettsäure-Mustern plane ich in diesem Antrag, die komponentenspezifische Analyse von Aminosäuren (13C und 15N) für die Untersuchung von Bodentier-Nahrungsnetzen zu adaptieren. Die Methode der komponentenspezifischen 15N-Messung wurde bisher hauptsächlich in aquatischen Systemen genutzt und hat gegenüber der Untersuchung der Bulk-Isotopie den großen Vorteil, dass Schwankungen in der Isotopie der Ressourcen und in der trophischen Fraktionierung umgangen werden. Die trophische Position kann durch den Vergleich von 15N-Werten von trophischen und Quell- Aminosäuren innerhalb eines Tieres genau bestimmt werden, ohne die 15N-Werte der Ressource kennen zu müssen. Die Methode des stable isotope fingerprinting macht sich die unterschiedlichen Synthesewege von essentiellen Aminosäuren in Pflanzen, Bakterien und Pilzen zu Nutze, die spezifische 13C-Muster hervorbringen. Diese Muster werden auch auf Konsumenten übertragen und können mit Hilfe von mixing models zur Quantifizierung der relativen Anteile dieser basalen Ressourcen und somit zur Quantifizierung der Energieflüsse genutzt werden. Zur Adaptierung der dualen komponentenspezifischen Aminosäure-Analyse für Bodentier-Nahrungsnetze sind Laborversuche nötig, mit deren Hilfe Faktoren für die trophische Anreicherung der einzelnen Aminosäuren (trophic enrichment factors), physiologische Parameter wie der Einfluss von Nahrungsqualität und die Halbwertszeit von Aminosäuren in Bodentieren bestimmt werden können. In einem Mesokosmos-Markierungsversuch mit wichtigen Zersetzer-Organismen werde ich die duale komponentenspezifische Analyse nutzen, um die Beiträge von ober- und unterirdischen Ressourcen zu trennen und gleichzeitig die Energieflüsse über den Pflanze-/Bakterien-/Pilz-Kanal zu quantifizieren. Die gleichzeitige komponentenspezifische Messung von 13C und 15N stellt für Bodentier-Nahrungsnetze eine Neuheit dar und erlaubt die Aufklärung von Nahrungsnetz-Strukturen in bisher unerreichter Genauigkeit.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Japan
• Kooperationspartner: Dr. Yoshito Chikaraishi; Thomas Larsen, Ph.D.