Reaktion des Phytoplanktons auf schwankende Lichtintensität und Lichtspektren II - Auswirkungen von Fluktuationen der multiplen Ressource Licht auf Phytoplankton

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Privatdozentin Dr. Maren Striebel; Professor Dr. Alexander Wacker
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 388154378

Fluktuierende Umwelten schränken die Anpassungsfähigkeit von Populationen oder Gemeinschaften ein. Dabei fallen die Reaktionen von Organismen und Gemeinschaften bei vorhersehbaren Fluktuationen anders aus als bei stochastischen Fluktuationen. Dass die Reaktionen weder linear sind noch auf einem zeitlichen Mittelwert basieren erschwert eine Vorhersage künftiger Ökosystemfunktionen, die auf Mittelwerten basiert. Eine stetig wachsende Zahl von Studien zeigt die Bedeutung der thermischen Variabilität; jedoch gibt es nur wenige Studien welche Fluktuationen anderer Umweltvariablen untersuchen. Wir stellen die grundlegende Frage, wie Phytoplankton mit Lichtschwankungen zurechtkommt, insbesondere, wenn anthropogene Einflüsse diese Schwankungen verschieben. Lichtfluktuationen reichen von vorhersehbaren jahres- und tageszeitlichen Fluktuationen bis hin zu stochastischen Veränderungen innerhalb von Sekunden durch Bewölkung und Streuung, die hierbei beides, die Intensität und spektrale Zusammensetzung des Lichts umfassen, da Absorption und Streuung wellenlängenspezifisch sind. Daher ist Licht eine mehrdimensionale und hypervariable Ressource, und die Momente der Variabilität (Amplitude, Frequenz und Stochastizität) gelten für alle Wellenlängen. Variable Lichtbedingungen in aquatischen Systemen wirken sich direkt auf die Photosynthese, Respiration, Wachstumsraten und biochemische Zusammensetzung des Phytoplanktons aus. In den meisten Studien zum Thema Licht wurden jedoch regelmäßige Fluktuationen als Faktor für die Dynamik von Gemeinschaften untersucht. Außerdem konzentrierten sich die meisten Studien dabei auf eine einzige Dimension der Ressource, der Lichtintensität. Die Besonderheit dieses Projekts besteht darin, die interaktive Wirkung von Lichtintensität und Spektrum zu untersuchen, um die kombinierten Auswirkungen mehrerer fluktuierender Ressourcen auf das Phytoplankton zu verstehen, indem Häufigkeit, Amplitude und Stochastizität der Fluktuationen bei verschiedenen Mittelwerten manipuliert werden. Zu Beginn des Projekts messen und analysieren wir wie Fluktuationen in Lichtintensität und Spektrum in der Natur auftreten. Wir führen kontrollierte Experimente mit Einzelarten durch, um die artspezifischen Reaktionen zu verstehen. In einem nächsten Schritt testen wir, ob interspezifische Interaktionen die Reaktionen verändern, indem wir kontrollierte Laborexperimente für Gemeinschaften verwenden. Um die zugrundeliegenden Mechanismen weiter zu erklären und Szenarien vorherzusagen, die experimentell nicht ausreichend getestet werden können, werden die Experimente durch Simulationen ergänzt. Schließlich werden wir unsere Hypothesen mit natürlichen Phytoplanktongemeinschaften in kontrollierten Indoor-Mesokosmen und in Feldexperimenten testen. Dieses Projekt wird zum Verständnis und zur Vorhersage der Reaktionen von Arten und Gemeinschaften auf Veränderungen und Fluktuationen von Lichtintensität und Spektrum beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen