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Projekt
Effekte zeitlicher Variabilität von räumlichen Netzwerken auf Stabilität und Diversität von Meta-Gemeinschafts-Nahrungsnetzen
Antragsteller
Dr. Christian Guill
Fachliche Zuordnung
Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
Förderung
Förderung von 2015 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 199908418
Dieses Projekt untersucht die Struktur und Stabilität komplexer trophischer Netzwerke auf einem räumlichen Netzwerk von Habitaten (Patches). Der Fokus liegt dabei auf der Untersuchung zeitlicher Variabilität der räumlichen Netzwerkstruktur und deren Effekt auf Biodiversität und Stabilität der Populationen auf unterschiedlichen räumlichen Skalen (lokal und regional). Die lokalen trophischen Netze werden durch die Fraßbeziehungen der Spezies gebildet. Die räumlichen Netze bestehen aus isolierten Habitaten in einer nicht kontinuierlichen Landschaft. Die Links des räumlichen Netzwerks werden durch die Fähigkeit der Spezies, über unterschiedlich weite Strecken zwischen den Habitaten zu migrieren, gebildet. Die Verfügbarkeit von Patch als Habitat für eine lokale Artengemeinschaft sowie die Zugänglichkeit von Dispersionsrouten variiert über die Zeit, wodurch die Struktur des räumlichen Netzes verändert wird. Es sollen computergenerierte trophische und räumliche Netzwerke untersucht werden und die Populationsdynamik der Spezies mit Differentialgleichungsmodellen simuliert werden. Das Überleben einer Art in einem Habitat hängt von der Verfügbarkeit von Nahrung sowie von der Mortalität durch Prädation ab (und somit von der Zusammensetzung der lokalen Gemeinschaft). Das Überleben in der regionalen Landschaft hängt darüber hinaus von der Fähigkeit, zwischen Habitaten migrieren zu können und geeignete Habitate kolonisieren zu können ab. Das Projekt ist in drei Arbeitspakete unterteilt, die unterschiedliche Aspekte zeitlicher Variabilität der räumlichen Netzwerke betrachten: (1) Räumliche Netze mit periodisch blinkenden Links. Dispersion zwischen Habitaten ist nur während bestimmter Zeiträume möglich (z.B. während der Paarungszeit, wenn mobile Stadien aquatischer Insekten auftreten). Es wird erwartet, dass die zeitweise Isolation von Habitaten zu langfristigen Unterschieden in der Zusammensetzung der lokalen Gemeinschaften führt. (2) Räumliche Netze mit blinkenden Knoten. Einige Patches können zeitweise als Habitat für lokale Artengemeinschaften ausfallen (z.B. kleine Teiche, die im Sommer austrocknen). Dadurch wird das räumliche Netzwerk für Arten mit geringem Dispersionsvermögen unterbrochen. Es soll untersucht werden, wie unterschiedliche zeitliche Muster des Blinkens (z.B. synchron oder asynchron) von entweder stark oder schwach vernetzten Habitaten das Überleben der Arten und die Synchronität von Populationsoszillationen beeinflusst. (3) Variable Umweltbedingungen und adaptive Migration. Die Fitness einer Population (ihre Netto-Wachstumsrate) hängt von der Zusammensetzung der lokalen Gemeinschaft sowie von Umweltbedingungen wie z.B. der Temperatur oder dem Nährstoffangebot im Habitat ab. Es soll untersucht werden, wie adaptive Migration, die einsetzt, sobald die Netto-Wachstumsrate negativ wird, in Reaktion auf zeitlich variierende Umweltbedingungen die Synchronität von Migrationsmustern sowie die regionale Variabilität von Populationsgrößen beeinflusst.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
