Funktionelle-phylogenetische Diversität in europäischen und afrikanischen Süßwassersystemen

• Antragsteller: Professor Dr. Roland Brandl
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Bioinformatik und Theoretische Biologie ; Systematik und Morphologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 409487552

Bevölkerungswachstum und Klimawandel bedrohen die Integrität von Süßwassersystemen weltweit, wodurch ihre Fähigkeit verringert wird Ökosystemdienstleistungen bereit zu stellen und Artenvielfalt zu erhalten. Süßwassersysteme beinhalten die höchsten Konzentrationen der Artenvielfalt auf der Erde - sie bedecken weniger als 1% der Erdoberfläche, beherbergen aber schätzungsweise 10% aller beschrieben Arten, von denen mindestens 60% aquatische Insekten sind. Dennoch ist fast nichts über die Prozesse bekannt, welche zur Entstehung dieser bemerkenswerten Vielfalt geführt haben und die derzeitige Verbreitung von Süßwasserarten formten. In vorausgegangenen Studien haben wir gezeigt, dass thermale Anpassungen und Unterschiede in der Ökologie von Arten, die an Stehend- oder Fließgewässer angepasst sind, die Verbreitung von Insektenarten in den gemäßigten Breiten formen, jedoch ist deren großräumige Verbreitung unbekannt und ob jene Arteigenschaften auch für die Diversifizierung von Süßwasserinsekten von Bedeutung sind bleibt unklar. In dem Projekt werden wir afrikanische und europäische Libellen (Odonata) als Modellsystem verwenden, um die Assoziation von mehreren potentiellen thermalen Anpassungen und Proxys der Ausbreitungsfähigkeit mit der Diversifikationsgeschichte und der derzeitigen Verbreitung von Süßwasserinsekten zu verstehen. Unser Framework kombiniert eine nahezu vollständige Phylogenie der Libellen der Welt mit Daten zur Verbreitung, sowie den funktionellen und phylogenetischen Unterschieden von zirka 900 afrikanischen und europäischen Libellenarten - die Diversität einer ganzen Insektenordnung über einen vollständigen Breitengrad-Gradienten. Damit wird es möglich sein herauszufinden (1) ob der Zusammenhang von Temperatur mit der Variation der Körperfärbung (Helligkeit) und Körpergröße von Libellen von allgemeiner (mechanistischer) Bedeutung für deren Verbreitung ist, (2) welche Bedeutung Anpassungen der Flügelmorphologie, die mit der Stabilität der Lebensräume der Arten zusammenhängen, für die Diversifikation von, und die Variation der Verbreitungsgebietsgröße zwischen, evolutionären Linien der Libellen haben, und (3) ob ein Großteil der evolutionären Linien der Libellen ihre ursprüngliche, tropische Nische beibehalten haben (phylogenetischer Nischenkonservatismus). Unser Forschungsansatz vereint ein breites Spektrum hochmoderner Methoden, einschließlich computergestützter digitaler Bildanalyse, Anchored Hybrid Enrichment Sequenzierung, Strukturgleichungsmodelle und Nullmodelle funktionell-phylogenetischer Diversität, wodurch es möglich sein wird noch nie dagewesene Einblicke in die grundlegenden ökologischen und evolutionären Prozesse zu bekommen, welche die Verbreitung von Libellen und anderen Süßwasserorganismen ausformten. Mit diesen Forschungsergebnissen werden wir in der Lage sein die Sensitivität von Libellenarten gegenüber Klimaveränderungen und ihre Fähigkeit sich dementsprechend auszubreiten, zu beurteilen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Mitverantwortliche: Privatdozent Dr. Klaas-Douwe Dijkstra; Professor Dr. Christian Hof