Räumliche und zeitliche Dynamik mikrobieller Gemeinschaften unter Umweltveränderungen

• Antragstellerin: Dr. Stefanie Moorthi
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 379417748

Mikrophytobenthos (MPB) und die dazugehörigen Prokaryoten bilden die Grundlage des benthischen Nahrungsnetzes in flachen marinen Küstensedimenten. Diese mikrobiellen Gemeinschaften sind in ihrer Biomasse und Zusammensetzung auf zeitlichen und räumlichen Skalen sehr variabel. Insbesondere das Eulitoral ist durch sich schnell verändernde, Tide-induzierte Umweltbedingungen und häufige Störungen wie Hitzewellen oder Sturmfluten charakterisiert. Basierend auf ihrer großen Merkmalsvariation (trait variation) nutzen mikrobielle Gemeinschaften verschiedene Strategien, um mit dieser variablen Umwelt zurechtzukommen, wie z.B. Vertikalwanderung im Sediment. Unser Verständnis, wie Arteninteraktionen mit der Merkmalsverteilung von räumlich strukturierten Gemeinschaften in solchen dynamischen Landschaften zusammenhängen, ist jedoch noch sehr limitiert. Dies erschwert auch unsere Fähigkeit Vorhersagen treffen zu können, wie solche Gemeinschaften auf Umweltveränderungen reagieren.In der zweiten Phase von DynaCom verfolgt unser Projekt daher zwei Hauptziele: 1) den Effekt natürlicher Umweltschwankungen und stochastischer Störungen auf die zeitliche und räumliche trait-basierte Verteilung und Funktion mikrobieller Gemeinschaften in einem benthischen marinen Nahrungsnetz des Rückseitenwatts auf Spiekeroog zu evaluieren, und 2) speziell die trait-basierte interaktive Reaktion von MPB, Prokaryoten und Makrozoobenthos-Konsumenten (MZB, SP 5) auf eine Hitzewelle zu verstehen angesichts globaler Veränderungen der funktional bedeutsamen mikrobiellen Nahrungsnetze im Wattenmeer-Ökosystem. Wir werden im Frühjahr und Sommer des ersten Projektjahres Feldbeprobungskampagnen im Rückseitenwatt auf Spiekeroog durchführen, um die räumlichen (vertikal im Sediment) und zeitlichen (über Tages- und Gezeitenzyklen) Fluktuationen von mikrobiellen Gemeinschaften und MZB (in Zusammenarbeit mit SP 5) im hochvariablen Eulitoral und in der stabileren Sublitoralzone zu bestimmen. In Mesokosmen-Experimenten untersuchen wir dann, wie sich eine Hitzewelle auf die Interaktionen zwischen Prokaryoten, MPB und MZB unter unterschiedlichem MZB-Fraßdruck auswirkt (unter Einsatz von MZB Konsumenten unterschiedlicher Mobilität und Stressanpassung). Zum besseren Verständnis der Interaktionen zwischen den Organismen im Feld und in den Experimenten werden wir begleitende Labor-Bioassays durchführen, um spezifische Merkmale der Organismen abzuleiten, z.B. hinsichtlich ihrer Temperaturtoleranz und Fressbarkeit. In der letzten Phase des Projekts werden wir die Effekte von Winterstürmen und Gezeitenantrieb auf die Stabilität von mikrobiellen Gemeinschaften auf den experimentellen Inseln auf Spiekeroog nach dem Rückbau der Wellenbrecher untersuchen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2716: Räumliche Ökologie von Lebensgemeinschaften in hochdynamischen Landschaften: von der Inselbiogeographie zu Meta-Ökosystemen [DynaCom]
• Mitverantwortliche: Privatdozent Dr. Bert Engelen; Dr. Birte Matthiessen