ESTIMAS – Entkommen in Zeit und Raum

• Antragsteller: Dr. Jens Joschinski
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398170603

Die Umwelt fluktuiert sowohl zeitlich als auch räumlich. Phänotypische Plastizität hilft Organismen mit Fluktuation umzugehen, benötigt aber zuverlässige Signale – unvorhersehbar fluktuierende Umwelten benötigen andere Strategien. In einer derartigen Umwelt überleben langfristig nicht die Organismen, welche ihre arithmetische Fitness maximieren, sondern solche, die auch unter variablen Bedingungen nicht aussterben. Viele Organismen streuen daher ihr Risiko, indem sie in Nachwuchs mit unterschiedlichen Phänotypen investieren (diversifizierendes Bet-hedging), die sich zum Beispiel in Ausbreitungsfähigkeit oder im Timing der Überwinterung unterscheiden.Bislang haben nur wenige Studien die gemeinsame Evolution von zeitlichem und räumlichen Bet-hedging berücksichtigt. Diese Studien folgerten, dass die Strategien generell austauschbar sind, bezogen sich allerdings ausschließlich auf annuelle Arten mit einer einzigen Entscheidung zur Überwinterung pro Jahr. In multivoltinen Arten treten zeitliches und räumliches Bet-hedging auf unterschiedlichen Skalen auf, und es ist bislang nicht klar wie die Strategien interagieren, beispielsweise wenn die Bedingungen für das optimale Timing räumlich variieren. Während Bet-hedging die beste Strategie in unvorhersehbaren Umwelten ist, fördern vorhersehbare Signale phänotypische Plastizität. In nur teilweise vorhersehbaren Umwelten sollte die natürliche Selektion gemischte Strategien fördern, die sich auf unzuverlässige Signale stützen. Diese Kombination aus räumlich-zeitlichem Bet-hedging und partieller Plastizität wurde bislang noch nicht untersucht.Ich werde untersuchen, wie räumlich-zeitliche Interaktionen die Koexistenz der Bet-hedging- Strategien beeinflussen, unter besonderer Berücksichtigung von partieller Plastizität. Ich werde mit einem Individual-based model eine multivoltine Art simulieren, welche auf unvorhersehbaren Wintereinbruch reagiert, indem sie entweder das Timing ihres Nachwuchses streut, oder in Ausbreitungsphänotypen investiert. Die Skala reicht von lokaler Ausbreitung (über eine räumlich autokorrelierte Umwelt) zu globaler Ausbreitung, bei welcher die Varianz im Wintereinbruch lokal variiert. Ich werde testen, wie die Unterschiede in der Skala und assoziierte Zeit:Raum Interaktionen die gemeinsame Evolution von räumlichen und zeitlichen Bet-hedging-Strategien beeinflussen. Ich werde anschließend unzuverlässige Signale hinzufügen, welche Mittel und Varianz von Wintereinbruch und Ausbreitung verändern. Schließlich werde ich das Modell für eine spätere empirische Überprüfung mit Klimadaten aus ganz Europa parametrisieren, und räumliches zeitliches Bet-hedging in zukünftigen Probennahmegebieten vorhersagen. Zusammenfassend wird das Modell und die spätere empirische Überprüfung neue Erkenntnisse über die Koexistenz und Interaktion von räumlich-zeitlichen Bet-hedging Strategien liefern.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Belgien
• Gastgeber: Professor Dr. Dries Bonte