Validierung biogeographischer Theorien für Protisten: Verbreitungsmuster in Europa

• Antragsteller: Professor Dr. Dirk Albach; Professor Dr. Jens Boenigk
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 327839085

• Erstellungsjahr: 2021

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Ausgeprägte Muster der geografischen Verteilung bei Pflanzen und Tieren haben Naturforscher und Biologen seit Humboldt und Darwin interessiert. Mikroorganismen wurden in dieser Hinsicht meist vernachlässigt und als allgegenwärtig angesehen. Das Aufkommen molekularer Techniken zur Charakterisierung morphologisch ununterscheidbarer Taxa hat das Feld revolutioniert, insbesondere durch den Maßstab, auf dem wir heute auf vergangene Ausbreitungsprozesse schließen können. Dies gilt insbesondere für Protisten und Bakterien. In unserem Projekt analysierten wir einen der größten Datensätze für die genetische Vielfalt von Protisten mit etwa 250 Seen, die in ganz Europa von Südspanien und Griechenland bis nach Skandinavien und vom Tiefland bis in hohe Lagen dicht beprobt wurden. Wir verwendeten Illumina Hochdurchsatz-Sequenzierung von rDNA und verschiedene Methoden, um Verteilungsmuster zu erkennen und Prozesse abzuleiten. Auf diese Weise konnten wir biogeographische Provinzen für europäische Protisten erkennen, die jedoch weniger ausgeprägt sind als bei größeren Organismen. So scheinen Ausbreitung und menschliche Aktivitäten einen größeren Einfluss auf die Verbreitung von Protisten zu haben als bei größeren Organismen. Folglich spielen Refugien in Südeuropa, wie man sie bei größeren Organismen sieht, bei Protisten heutzutage eine geringere Rolle und wir sehen relativ unterschiedliche Gemeinschaften südlich und nördlich der Alpen. Dennoch konnten wir einige taxonspezifische Muster feststellen, wie z. B. Gebiete mit hoher Diversität für Dinophyceae im Baltikum oder Chrysophyceae in Skandinavien, was es Spezialisten in Zukunft erlaubt, Untergruppen von Protisten in besonders vielfältigen Regionen genauer zu untersuchen. Weniger wichtig für die Erklärung der Diversität sind alpine Gebiete. Alpine Spezialisten entstehen immer wieder aus Organismengruppen des Tieflands und diversifizieren sich nicht so schnell wie die des Tieflands. Wir verglichen die Muster auch mit Bakterien und begannen, die saisonale Variation der Protisten-Diversität zu analysieren. Das Projekt bildet damit die Basis für weitergehende Analysen spezifischer Protistengruppen in Europa und erlaubt es auch den Zustand der Protistengemeinschaft eines Sees auf europäischer Ebene zu charakterisieren, was wichtig für den Schutz der Biodiversität und die Ökosystem-Funktionalität ist.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2018) Genome size of chrysophytes varies with cell size and nutritional mode. Organisms Div Evol 18:163-173
  Olefeld JL, Majda S, Albach DC, Marks S, Boenigk J
  
• (2018) Geographic distance and mountain ranges structure freshwater protist communities on a European scale. Metabarcoding and Metagenomics 2: e21519
  Boenigk J, Wodniok S, Bock C, Beisser D, Hempel C, Grossmann L, Lange A, Jensen M
  
• (2018) Synchrony of Eukaryotic and Prokaryotic Planktonic Communities in Three Seasonally Sampled Austrian Lakes. Frontiers Microbiol 9:1290
  Bock C, Salcher M, Jensen M, Pandey RV, Boenigk J
  
• (2019) Intraspecific variation in protists: clues for microevolution from Poteriospumella lacustris (Chrysophyceae). Genome Biol Evol 11: 2492–2504
  Majda S, Boenigk J, Beisser D
  
• (2019) Putatively asexual chrysophytes have meiotic genes: evidence from transcriptomic data. PeerJ 6: e5894
  Kraus D, Chi J, Boenigk J, Beisser D, Graupner N, Dunthorn M
  
• (2020) Centers of endemism of freshwater protists deviate from pattern of taxon richness on a continental scale. Scientific Rep 10:14431
  Olefeld JL, Bock C, Jensen M, Vogt JC, Sieber G, Albach D, Boenigk J
  
• (2020) Ecological Differentiation in two major freshwater bacterial taxa along environmental gradients. Front. Microbiol.
  Nuy JK, Hoetzinger M, Hahn MW, Beisser D, Boenigk J
  
• (2020) Factors shaping community patterns of protists and bacteria on a European scale. Environ Microbiol 22:2243-2260
  Bock C, Jensen M, Forster D, Marks S, Nuy J, Psenner R, Beisser D, Boenigk J