Trait-based biodiversity and multitrophic dynamics under external forcing: a combined planktotron and modelling approach (PlanktoTrait)

Den Einfluss von Diversität auf Ökosystemfunktionen in Nahrungsnetzen zu verstehen ist ein zentrales Thema in der Ökologie, vor allem auch aufgrund aktueller anthropogener Umweltveränderungen. Mechanistische Erklärungsversuche, warum Diversität für die Funktion eines Ökosystems von Bedeutung ist, basieren hauptsächlich auf Unterschieden in Merkmalen, sogenannten Traits, zwischen Arten oder Individuen. Diese Unterschiede erlauben eine Einteilung von Arten in funktionelle Gruppen mit ähnlichen Traits.

Mithilfe des beantragten Projekts möchten wir zu einem mechanistischen Verständnis beitragen, wie Trait-basierte Diversität Ökosystemfunktionen und Dynamiken trophischer Interaktionen beeinflusst. Wir planen zwei Experimente in einzigartigen Planktotronen, großen aber dennoch sehr kontrollierbaren (Indoor-)Mesokosmen, die explizit für Langzeit-Planktonstudien konstruiert und gefertigt wurden. In diesen werden Plankton-Gemeinschaften untersucht, welche Schlüsselelemente einer Fraß-Nahrungskette wie auch einer mikrobiellen Schleife enthalten. Die Diversität wird experimentell an der Basis (Phytoplankton) und an der Spitze (Zooplankton) des Nahrungsnetzes manipuliert, und die Effekte dieser Diversitäts-Manipulation auf den trophischen Transfer, die Nahrungsnetzdynamik und Ökosystemfunktionen werden untersucht. In diesem Zusammenhang besonders wichtig ist eine explizite Untersuchung der Nährstoff-Stöchiometrie und der Fettsäurezusammensetzung auf den verschiedenen trophischen Ebenen, da diese wiederum aufgrund von (Nahrungs-)Qualitätsaspekten weitreichende Einflüsse im Nahrungsnetz haben können. Außerdem verfolgen wir eine Trait-basierte Erfassung des Bakterioplanktons und der komplexen chemischen Zusammensetzung des gelösten organischen Kohlenstoffs (DOM), welcher die mikrobielle Schleife versorgt. Hier verbinden wir Biogeochemie und klassische Ökologie durch die Anwendung modernster massenspektrometrischer Methoden in einem reduzierten ökologischen Experiment, mit dem Ziel die chemische Diversität von DOM mit der Diversität von Phytoplankton zu verknüpfen, sowie die Auswirkungen von Diversität des Phyto- und Zooplanktons auf die mikrobielle Schleife zu erfassen. Unserer Voraussicht nach beeinflusst eine hohe Diversität des Phyto- und Zooplanktons die chemische Diversität von DOM positiv und modifiziert so auch das Bakterioplankton hinsichtlich funktioneller Diversität und Biomasse. Darüber hinaus setzen wir in unseren Experimenten einen Puls terrestrischen, huminstoffreichen DOMs als gezielte Störung ein und untersuchen die Auswirkungen auf die Nahrungsnetzdynamik. Als Antwort auf den DOM-Puls erwarten wir eine Verschiebung des Energietransfers zur mikrobiellen Schleife, die dadurch eine größere Bedeutung im gesamten Nahrungsnetz gewinnt. Unser experimenteller Ansatz wird von modernen Modellierungsmethoden begleitet, die für die relativ komplexen Planktotron-Versuche ein zusätzliches Verständnis mechanistischer Zusammenhänge erwarten lassen.

Consumer diversity effects in multispecies predator-prey systems: Relevance of inter- and intraspecific consumer trait variation

Deutscher Abstract