Die Forschungseinheit DynaCom (Räumliche Gemeinschaftsökologie in hochdynamischen Landschaften: von der Inselbiogeographie zu Metaökosystemen) ist tief in ökologischen Rahmenwerken wie der Gleichgewichtstheorie der Inselbiogeographie und Metagemeinschaftsmodellen verwurzelt. Sie untersucht, wie räumliche Prozesse -etwa Kolonisations-, Aussterbe- und Ausbreitungsdynamiken- die Zusammensetzung ökologischer Gemeinschaften, Biodiversitätsgradienten und die damit verbundenen Ökosystemfunktionen strukturieren. DynaCom wurde für drei Förderphasen konzipiert, mit dem übergeordneten Ziel, eine merkmalsbasierte räumliche Gemeinschaftsökologie zu entwickeln, die ein Verständnis der Gemeinschaftszusammensetzung, der Biodiversität und der trophischen Interaktionen in räumlich gekoppelten Systemen über verschiedene Skalen hinweg ermöglicht. Die abschließende Phase dient als Synthesephase, in der die zusammengetragenen Daten ausgewertet und die in den vorherigen Phasen entwickelte Modellintegration weiter vorangetrieben werden.

Ziele

Das Gesamtziel der Forschungseinheit gliedert sich in drei übergeordnete Ziele, die zu Beginn von DynaCom formuliert wurden und auch während der abschließenden Synthesephase weiterhin Gültigkeit besitzen:

• O1: Entwicklung eines multidimensionalen Merkmalsraums für räumlich strukturierte Nahrungsnetze (Meta-Nahrungsnetze), der die Dimensionen Bewegung, Interaktionen (einschließlich Ressourcenbeschaffung) sowie Toleranz umfasst.
• O2: Erweiterung der merkmalsbasierten Charakterisierung räumlicher Gemeinschaften auf dynamische Landschaften, die durch starke stochastische Störungen geprägt sind.
• O3: Verallgemeinerung dieser Erkenntnisse, um räumliche Muster der Biodiversität und der Struktur von Nahrungsnetzen in „Insel“-Systemen vorherzusagen- von lokalen Gemeinschaften über regionale Inselnetzwerke bis hin zur globalen Ebene.

Durch die Verknüpfung dieser Ziele schließt DynaCom eine zentrale Forschungslücke in einem sich rasch entwickelnden Forschungsfeld, in dem trotz erheblicher theoretischer Fortschritte bislang nur wenige koordinierte empirische Forschungsanstrengungen unternommen wurden, die sich ausdrücklich dem Verständnis der Merkmalsgrundlagen räumlicher Dynamiken und ihrer Auswirkungen auf die Organisation ökologischer Gemeinschaften widmen. Eine maritim-terrestrische Übergangszone bot hierfür einen einzigartigen Lebensraum. Das deutsche Wattenmeer diente daher als zentrales Untersuchungsgebiet, welches sich durch ausgeprägte rhythmische und stochastische Dynamiken der abiotischen Bedingungen auszeichnet, und somit eine integrative Analyse der marinen und terrestrischen Komponenten des Nahrungsnetzes ermöglichte.

Projektstruktur

Die Forschungseinheit DynaCom ist in drei Phasen (DynaCom 1-3) gegliedert und befindet sich nun in ihrer dritten und abschließenden Synthesephase. Während der ersten beiden Phasen (2019-2025) wurde ein groß angelegtes Freilandexperiment in den Rückseitenwatten vor Spiekeroog mit umfangreichen Beobachtungsdatensätzen entlang der Land-Meer-Gradienten Ostfrieslands sowie aus Inselsystemen weltweit kombiniert. Ergänzt wurden diese empirischen Untersuchungen durch Modellierungsansätze, die sowohl passive als auch aktive Ausbreitungsprozesse berücksichtigen.
Aufbauend auf den bedeutenden empirischen und theoretischen Fortschritten, die während dieser beiden Phasen erzielt wurden, werden in der dritte Phase (2026-2028) die vollständigen Datensätze verschiedener Organismengruppen mit einem Metagemeinschaftsmodell zusammengeführt, das in der Lage ist, realistische Gemeinschaftsstrukturen und Biodiversitätsmuster entlang ökologischer Gradienten zu reproduzieren. Dieser integrierte Rahmen ermöglicht es nun, präzise Hypothesen zur merkmalsbasierten Metagemeinschaftsökologie in terrestrischen und marinen Lebensräumen zu testen.

Kernhypothesen von DynaCom

In seiner abschließenden Phase wird DynaCom drei Haupthypothesen überprüfen, indem lokale, regionale und globale Ansätze im Rahmen von drei Leitprinzipien, die den Aufbau der Forschungsgruppe bestimmen, miteinander vereint werden: (i) die Zusammenführung mariner und terrestrischer Perspektiven auf die räumliche Ökologie dynamischer Systeme, (ii) die Ermöglichung eines skalenübergreifenden Ansatzes von der lokalen bis zur globalen Ebene und (iii) die gemeinsame Förderung empirischer und theoretischer Fortschritte auf diesem Forschungsgebiet.

• H1: Die Land-Meer-Übergangszone ist durch Übergänge in Merkmalen, Mikrobiomen und Zusammensetzung gekennzeichnet, die sich räumlich dynamisch in Abhängigkeit von periodischen (Gezeiten, Jahreszeiten) und stochastischen (Dürren, Stürme) Umweltveränderungen verschieben.
• H2: An den stressreichen Enden des Höhengradienten (d. h. in niedrigen Lagen für terrestrische Organismen und in hohen Lagen für marine Organismen) verschieben sich die dominanten ökologischen Prozesse in Gemeinschaften von Prädation (gering gestresste Zonen) über Konkurrenz (mäßig gestresste Zonen) hin zu umweltbedingten Einschränkungen (hoch gestresste Zonen), während Übergangszonen symbiotische Interaktionen erfordern.
• H3: Unser Verständnis von (Dis-)Assemblierung von Gemeinschaften lässt sich über Gradienten, Metagemeinschaften und Inselbiogeographie hinweg durch einen Meta-Gradienten-Ansatz vereinheitlicht, der sowohl Gradienten innerhalb von Habitat-Patches als auch die Ausrichtung von Patches entlang von Gradienten zulässt.