Aquatisch–terrestrische Kopplung: Export von mehrfachungesättigten Fettsäuren aus aquatischen Ökosystemen durch Insekten und mögliche Konsequenzen für terrestrische Konsumenten
Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Aquatische und angrenzende terrestrische Ökosysteme stehen über gegenläufige Stoff- und Energieflüsse in regem Austausch. Diese Stoff- und Energieflüsse beeinflussen die jeweiligen Nahrungsnetze in den angrenzenden Ökosystemen. Emergierende aquatische Insekten sind für den Transfer von aquatischen Nährstoffen in angrenzende terrestrische Ökosysteme von großer Bedeutung. Aquatische Insekten verbringen einen Großteil ihres Lebens als Larven im Wasser, wo sie Zugang zu physiologisch wichtigen biochemischen Nährstoffe haben. Wenn diese Insekten als adulte Insekten das Wasser zur Reproduktion verlassen, stehen die im Larvenstadium eingelagerten Nährstoffe auch terrestrischen Räubern zu Verfügung. Im Gegensatz zu vielen aquatischen Primärproduzenten enthalten Landpflanzen in der Regel keine großen Mengen an langkettigen, mehrfach ungesättigten Fettsäuren (LC-PUFA), was zu ausgeprägten Unterschieden zwischen aquatischen und terrestrischen Ökosystemen hinsichtlich der Verfügbarkeit von LC-PUFA führt. LC-PUFA, wie beispielsweise Eicosapentaensäure (EPA), werden zur Aufrechterhaltung verschiedener physiologischer Prozesse benötigt. Konsumenten, die LC-PUFA nicht aus C18-PUFA-Vorläufern synthetisieren können, sind auf die Zufuhr von LC-PUFA über die Nahrung angewiesen. Das allgemeine Ziel dieses Projekts war es, den Export von LC-PUFA durch aquatische Insekten aus verschiedenen lentischen Ökosystemen zu quantifizieren und ihre potenzielle Bedeutung für Raubtiere in ufernahen Habitaten abzuschätzen. Mit der Hilfe von Emergenzfallen wurden adulte aquatische Insekten auf verschiedenen Seen gefangen. Zusätzlich wurden terrestrischen Insektenfallen in unterschiedlicher Entfernung von Seen aufgestellt, um das Eindringen aquatischen Insekten in angrenzende terrestrische System zu untersuchen, und Spinnen gesammelt sowie ein Fütterungsexperiment mit Blaumeisen durchgeführt. Um den LC-PUFA-Export und die Aufnahme von LC-PUFA in Konsumenten abschätzen zu können, wurden Fettsäure- und stabile Isotopenanalysen durchgeführt (δ13C, δ15N und substanzspezifisch, CSIA). Unsere Daten zeigen die Bedeutung von Wasserinsekten als Quelle von LC-PUFA für terrestrische Konsumenten. Die Biomasse aquatischer Insekten, und damit der PUFA-Export, war in flacheren Seen höher als in tieferen und innerhalb eines Sees in flacheren Bereichen höher als in tieferen. Unsere Daten unterstreichen die Bedeutung von Seen und Uferzonen als kritische Lebensräume, in denen terrestrische Prädatoren, wie beispielsweise netzbildende Spinnen, einen besseren Zugang zu LC-PUFA haben als in weiter landeinwärts gelegenen Habitaten. Die globale Erwärmung könnte die Vogelbrutzeit und den Höhepunkt der Insektenemergenz voneinander entkoppeln, was zu einer geringeren Verfügbarkeit von physiologisch wichtigen LC- PUFA für Vögel führen könnte. Wir zeigen jedoch auch, dass nicht alle Raubtiere in der Uferzone auf auftauchende Wasserinsekten als Quelle für LC-PUFA angewiesen sind, da sie LC-PUFA aus C18-PUFA-Vorstufen aus der Nahrung synthetisieren können. Insgesamt deuten unsere Daten jedoch darauf hin, dass aquatische Insekten als Vektor für den Transfer von LC-PUFA in terrestrischen Habitate von großer Bedeutung sind. Zukünftige Arbeiten können auf diesen Ergebnissen aufbauen und die LC-PUFA-Synthesekapazitäten anderer Konsumenten in ufernahen und uferfernen Habitaten untersuchen. Dies könnte auch dabei helfen, die Folgen des Klimawandels für die aquatisch-terrestrische Kopplung besser abzuschätzen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Dietary availability determines metabolic conversion of long‐chain polyunsaturated fatty acids in spiders: a dual compound‐specific stable isotope approach. Oikos, 2022(7).
Mathieu‐Resuge, Margaux; Pilecky, Matthias; Twining, Cornelia W.; Martin‐Creuzburg, Dominik; Parmar, Tarn Preet; Vitecek, Simon & Kainz, Martin J.
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Dietary nutrient export from hypereutrophic fishponds via emerging insects. Virtual conference of the European Federation for Freshwater Sciences (SEFS 12, talk).
Fehlinger, L., Mathieu-Resuge, Pilecky, M., Parmar, T. P., Twining, C. W., Martin-Creuzburg, D. & Kainz, M. J.
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Dual use of compound-specific stable isotopes reveals dietary PUFA conversion in consumers. Virtual conference of the European Federation for Freshwater Sciences (SEFS 12, talk).
Mathieu-Resuge, Pilecky M., Parmar, T. P., Twining, C. W., Parmar, T. P., Martin-Creuzburg, D., Vitecek, S. & Kainz, M. J.
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Fundamental differences in fatty acid composition between emergent aquatic and terrestrial insects. 35th Congress of the International Society of Limnology (SIL), Gwangju, Republic of Korea (talk).
Parmar, T. P., Kindinger, A. L., Mathieu-Resuge, M., Twining, C. W., Shipley, J. R., Kainz, M. J. & Martin-Creuzburg, D.
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Fundamental differences in fatty acid composition between emergent aquatic and terrestrial insects. Workshop: Aquatic Food Webs in Changing Environments. Lammi Biological Station, Finland (talk).
Parmar, T. P., Kindinger, A. L., Mathieu-Resuge, M., Twining, C. W., Shipley, J. R., Kainz, M. J. & Martin-Creuzburg, D.
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Taxonomic composition and lake bathymetry influence fatty acid export via emergent insects. Freshwater Biology, 66(12), 2199-2209.
Mathieu‐Resuge, Margaux; Martin‐Creuzburg, Dominik; Twining, Cornelia W.; Parmar, Tarn Preet; Hager, Hannes H. & Kainz, Martin J.
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Use of Fatty Acids From Aquatic Prey Varies With Foraging Strategy. Frontiers in Ecology and Evolution, 9.
Twining, Cornelia W.; Parmar, Tarn Preet; Mathieu-Resuge, Margaux; Kainz, Martin J.; Shipley, Jeremy Ryan & Martin-Creuzburg, Dominik
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Arthropod biodiversity increases energy and nutrient availability across terrestrial and aquatic food webs. 36th Congress of the International Society of Limnology (SIL) 2022 in Berlin, Germany (talk).
Twining, C. W., Matthews, B., Gossner, M., Parmar, T. P., Martin-Creuzburg, D., Mathieu-Resuge, M., Kainz, M. J., Oester, R., Weber, C., Graham, C. & Shipley, J. R.
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Climate change shifts the timing of nutritional flux from aquatic insects. Current Biology, 32(6), 1342-1349.e3.
Shipley, J. Ryan; Twining, Cornelia W.; Mathieu-Resuge, Margaux; Parmar, Tarn Preet; Kainz, Martin; Martin-Creuzburg, Dominik; Weber, Christine; Winkler, David W.; Graham, Catherine H. & Matthews, Blake
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Export of dietary lipids via emergent insects from eutrophic fishponds. 36th Congress of the International Society of Limnology (SIL), Berlin, Germany (talk).
Fehlinger, L., Mathieu-Resuge, M., Pilecky, M., Parmar, T. P., Twining, C. W., Martin-Creuzburg, D. & Kainz, M. J.
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Export of dietary lipids via emergent insects from eutrophic fishponds. Hydrobiologia, 850(15), 3241-3256.
Fehlinger, Lena; Mathieu-Resuge, Margaux; Pilecky, Matthias; Parmar, Tarn Preet; Twining, Cornelia W.; Martin-Creuzburg, Dominik & Kainz, Martin J.
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Fatty acid composition differs between emergent aquatic and terrestrial insects—A detailed single system approach. Frontiers in Ecology and Evolution, 10.
Parmar, Tarn Preet; Kindinger, Alina L.; Mathieu-Resuge, Margaux; Twining, Cornelia W.; Shipley, Jeremy Ryan; Kainz, Martin J. & Martin-Creuzburg, Dominik
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The penetration of essential aquatic nutrients into adjacent terrestrial habitats. 36th Congress of the International Society of Limnology (SIL) 2022 in Berlin, Germany (talk).
Parmar, T. P., Kindinger, A., Mathieu-Resuge, M., Twining, C. W., Shipley, J. R., Kainz, M. J. & Martin-Creuzburg, D.
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The penetration of essential aquatic nutrients into adjacent terrestrial habitats. International Association for Ecology (INTECOL), Geneva, Switzerland (talk).
Parmar, T. P., Kindinger, A., Mathieu-Resuge, M., Twining, C. W., Shipley, J. R., Kainz, M. J. & Martin-Creuzburg, D.
