Untersuchungen zur Koexistenz kryptischer Arten in Fließgewässerökosystemen am Fallbeispiel von Amphipoden aus Sizilien

• Antragsteller: Professor Dr. Florian Leese; Professor Dr. Bernd Sures
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418153139

Der Einsatz DNA-basierter Methoden hat gezeigt, dass Artenvielfalt durch das Vorkommen kryptischer Arten stark unterschätzt wurde. Da morphologisch nicht unterscheidbar, bleiben tatsächliche Anzahl, Verbreitung und ökologischen Eigenschaften kryptischer Arten weitgehend unbekannt. Bisherige Daten zeigten, dass kryptische Arten typischerweise nicht koexistieren, sondern in verschiedenen Regionen leben oder ansonsten selten syntop vorkommen. Dies entspricht den Erwartungen, da Koexistenz meist durch Nischenunterschiede zwischen verschiedenen Arten ermöglicht wird. Da kryptische Arten phylogenetisch sehr ähnlich sind wird oft angenommen, dass sie "ökologischen Klonen" ähneln und aufgrund des Konkurrenzausschluss-Prinzips nicht koexistieren können. Interessanterweise konnten aber in einigen Studien koexistierende kryptische Arten gefunden werden. Ein Beispiel hierfür sind sechs kryptischen Amphipoden-Arten (Echinogammarus sicilianus Artkomplex), die in einem Fluss-System auf Sizilien gefunden wurden. Dieser Befund ist unerwartet und wirft die Frage auf, ob die Koexistenz stabil oder instabil ist und wie sie aufrechterhalten wird. Es gibt verschiedene Theorien dazu, wie eine stabile Koexistenz von Arten ermöglicht werden kann: i) Ressourcenaufteilung, ii) räumliche oder zeitliche Vermeidungsstrategien oder iii) dichteabhängige biotische Mechanismen wie apostatische Selektion. In unserem Projekt werden wir an dem besonderen Beispiel der Koexistenz kryptischer Amphipodenarten in Sizilien untersuchen, wie diese Arten räumlich und zeitlich verbreitet sind. Um diese Frage zu beantworten, werden wir im Laufe eines Jahres alle verfügbaren Mikrohabitate im Flussgebiet untersuchen und DNA-basierte Methoden der Artenbestimmung verwenden. Anschließend werden wir den Magen-Darminhalt und das Mikrobiom der verschiedenen Arten pro Standort und Mikrohabitat mittels DNA-Metabarcodierung untersuchen, um zu analysieren, ob es eine Ernährungsspezialisierung gibt. Die Daten zur trophischen Spezialisierung sollen mit Isotopenanalysen abgesichert werden. In einem letzten Schritt sollen Prävalenz und Diversität verschiedener Parasiten (Mikrosporidien und Akanthocephalen) in den einzelnen kryptischen Arten untersuchen. Wir werden testen, ob sich Prävalenz und Wirtsspezifität im Laufe der Zeit ändern, um die dichteabhängige Kontrolle kryptischer Arten durch Parasiten zu testen. Zusammen mit Landnutzungsdaten werden anschließend alle unterschiedlichen Daten ausgewertet, um die konkurrierenden Hypothesen über die Auswirkungen abiotischer und biotischer Faktoren auf das Vorkommen und die Koexistenz von Arten zu testen und abzuleiten, ob die Koexistenz kryptischer Arten stabil oder instabil ist. Die Ergebnisse dieser Studie können als Beispiel dafür dienen, wie verschiedene methodische und konzeptionelle Ansätze in der Biologie kombiniert werden können, um die Treiber des Zusammenlebens kryptischer Arten in Süßwasserlebensräumen zu analysieren und zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen