SFB 1439:
Degradation und Erholung von Fließgewässer-Ökosystemen unter multiplen Belastungen
Fachliche Zuordnung
Geowissenschaften
Biologie
Medizin
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426547801
Fließgewässer sind hochdynamische Ökosysteme, die zahlreichen Belastungen ausgesetzt sind. Diese Stressoren interagieren auf komplexe, nichtlineare Weise mit Effekten auf Biodiversität und Ökosystem-Funktionen. Zunehmend rückt auch die Erholung von Ökosystemen nach der Beseitigung von Stressoren in den Fokus. Ein mechanistisches Verständnis der Prozesse, die Degradation und Erholung zugrunde liegen, fehlt jedoch bislang. In Phase I haben wir das „Asymmetric Response Concept“ (ARC) entwickelt und erprobt, demzufolge sich die Bedeutung von „Toleranz“, „Ausbreitung“ und „biotischen Interaktionen“ zwischen Phasen der Degradation und der Erholung grundlegend unterscheidet. Unsere Haupthypothesen befassten sich mit der Rolle der ARC-Prozesse während Degradation und Erholung, mit der Reaktion verschiedener Organismengruppen und mit der Erholung von Artenzusammensetzung und Funktion befassen. Wir haben zwei große kooperative Experimente mit dem AquaFlow-System (Indoor Fließrinnen) und den ExStream-System (Outdoor Mesokosmen) durchgeführt und Freilanduntersuchungen in dem renaturierten Boye/Emscher-Einzugsgebiet und dem nur mäßig belasteten Kinzig-Einzugsgebiet vorgenommen. Unsere Hypothesen haben wir mit statistischen und mechanistischen Modellen getestet. Die wichtigsten Ergebnisse sind: (i) Die Ausbreitung spielt in den anfänglichen Erholungsphasen für Makroorganismen eine entscheidende Rolle, während biotische Interaktionen später an Bedeutung gewinnen, bei Mikroorganismen hingegen hemmen solche Interaktionen die Erholung; (ii) Wasserqualität wirkt sich auf alle Organismengruppen aus, während hydromorphologische Stressoren hauptsächlich Makroorganismen beeinflussen; (iii) Funktionen erholen sich schneller als die Gemeinschaftszusammensetzung. RESIST hat bisher 50 Artikel veröffentlicht, 20 weitere Studien sind als Preprints verfügbar. Phase II legt einen zusätzlichen Fokus auf die Erholung von mäßigen und massiven Degradationen. „Dürre“ wird als Stressor einbezogen, der eine vollständige Erholung der Lebensgemeinschaft erfordert. Die experimentellen Systeme werden durch Freilandrinnen ergänzt, um die Lücke zwischen dem ExStream System und den Freilanduntersuchungen schließen. Zudem wird der Hauptlauf der Emscher in die Untersuchungen mit einbezogen, ein Gewässer, das fast ein Jahrhundert lang unbehandeltes Abwasser transportierte und sich seit 2022 von dieser massiven Belastung erholt. Wir werden unsere Ergebnisse mit räumlich verteilten und Zeitreihen-Daten aus ganz Deutschland hochskalieren, um unsere Hypothesen in einem allgemeineren Kontext zu testen. Sechzehn der 23 PIs des RESIST Konsortiums arbeiten an der Universität Duisburg-Essen, einer der führenden wasserbezogenen Forschungseinrichtungen in Deutschland, ergänzt durch sieben Wissenschaftler*innen anderer Forschungseinrichtungen. RESIST verdeutlicht die Bedeutung interdisziplinärer Forschung zur Lösung drängender wissenschaftlicher Fragen und gesellschaftlicher Herausforderungen.
DFG-Verfahren
Sonderforschungsbereiche
Laufende Projekte
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A01 - Mikrobielle Schlüsselprozesse und Schlüsselarten bei Trockenheit und Wiedervernässung von Flusssedimenten
(Teilprojektleiter
Probst, Alexander
)
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A02 - Auswirkungen von Stressor-Hierarchien auf mikrobielle Gemeinschaften in Fließgewässern während Degradation und Erholung von Trockenheit
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Brauer, Verena
;
Meckenstock, Rainer Udo
)
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A03 - Erholung von Mikrophytobenthos-Gemeinschaften: Zeitskalen der asymmetrischen Erholung und die Modulation von Prioritätseffekten durch die Belastungsstärke
(Teilprojektleiter
Beszteri, Bánk
)
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A06 - Reaktionen von Protisten-Gemeinschaften während Degradation und Erholung
(Teilprojektleiter
Boenigk, Jens
)
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A08 - Beeinträchtigung und Erholung von Gemeinschaften wirbelloser Süßwasserorganismen durch trockenheitsbedingte Stressfaktoren
(Teilprojektleiter
Leese, Florian
)
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A09 - Ökologische Auswirkungen von Parasiten: ihr Beitrag zu Stressreaktionen ihrer Wirte und ihre Bedeutung für Ausbreitungsprozesse
(Teilprojektleiter
Sures, Bernd
)
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A10 - Der Duft der Gefahr - lokale Anpassungen von Verteidigungsmechanismen und Störungen der Informationsübertragung in mehrfach gestressten Flussökosystemen
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Tollrian, Ralph
;
Weiss, Linda Carolin
)
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A14 - Modellierung der Degradations- und Erholungsdynamik von Umweltstressoren in Phasen von Niedrigwasser, Austrocknung und Wiedervernässung für klein- und mittelskalige Einzugsgebiete
(Teilprojektleiterin
Fohrer, Nicola
)
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A15 - Die Rolle biotischer Interaktionen zur Erklärung von Verbreitungsmustern von Fließgewässerorganismen
(Teilprojektleiterin
Jähnig, Sonja
)
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A16 - Biotische und abiotische Faktoren für die Ausbreitung von Makroinvertebraten
(Teilprojektleiter
Feld, Christian K.
)
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A17 - Erholungsprozesse gewässerbewohnender Lebensgemeinschaften (Makrozoobenthos, Kieselalgen und Fische) nach verschiedenen Arten und Schweregraden der Degradation
(Teilprojektleiter
Haase, Peter Martin
;
Hering, Daniel
)
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A18 - Integration physiologischer Toleranz, biotischer Interaktionen und Ausbreitungsfähigkeit in (Meta-)Populationsmodelle
(Teilprojektleiterin
Le, Ph.D., Thi Thu Yen
)
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A19 - Erholung von mäßiger und schwerer Degradation: ARC-Theorie zu Mustern und Prozessen, die zu vollständiger oder teilweiser Erholung oder zu alternativen Zuständen führen
(Teilprojektleiter
Vos, Matthijs
)
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A20 - Mechanistische Modellierung von Meta-Communities unter multiplen Stressoren in Fließgewässer-Netzwerken realer und generischer Einzugsgebiete
(Teilprojektleiter
Schäfer, Ralf B.
)
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A21 - Reaktionen aquatischer Pilzgemeinschaften auf Stressfaktoren und ihre Folgen für den Laubabbau
(Teilprojektleiterin
Schreiner, Verena C.
)
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A22 - Mikrodiversität von Viren und ihrer Wirte in Reaktion auf verschiedene Stressfaktoren in Süßwasser-Ökosystemen
(Teilprojektleiterin
Moraru, Ph.D., Cristina
)
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A23 - Reaktionen parasitärer Protisten-Gemeinschaften und Auswirkungen auf ihre wirbellosen Wirte unter verschiedenen Degradations- und Erholungsbedingungen
(Teilprojektleiterin
Rückert, Sonja
)
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A24 - Langfristige Entwicklung multipler Stressoren in mitteleuropäischen Flüssen
(Teilprojektleiterin
Flörke, Martina
)
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A25 - Auswirkungen der Zu- und Abnahme von Stressoren auf die funktionelle Zusammensetzung und die trophischen Interaktionen in Nahrungsnetzen
(Teilprojektleiter
Schmidt, Torsten
;
Weitere, Markus
)
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MGK - Integrierte Graduiertenkolleg von RESIST
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Brauer, Verena
;
Sures, Bernd
)
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Z01 - Zentrales Verwaltungsprojekt des SFB 1439
(Teilprojektleiter
Sures, Bernd
)
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Z02 - Gemeinsame Experimente und Freilanduntersuchungen, zentrale Probenanalytik
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Boenigk, Jens
;
Fohrer, Nicola
;
Hering, Daniel
;
Leese, Florian
)
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Z03 - Synthese von RESIST
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Hering, Daniel
;
Jähnig, Sonja
;
Schäfer, Ralf B.
)
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ZINF - Datenmanagement und -integration
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Beisser, Daniela
;
Moraru, Ph.D., Cristina
;
Probst, Alexander
)
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Ö - Öffentlichkeitsarbeit
(Teilprojektleiter
Hering, Daniel
;
Sures, Bernd
)
Abgeschlossene Projekte
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A04 - Die Rolle von Bakterien und Pilzen für den Abbau grobpartikulären organischen Materials (CPOM) in Phasen der Zu- und Abnahme multipler Stressoren: ein metatranskriptomischer Ansatz
(Teilprojektleiterin
Beisser, Daniela
)
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A05 - Beeinträchtigung und Erholung mehrfach gestresster Fließgewässer-Ökosysteme: Reaktionen von blattabbauenden Pilzen, mikrobielle Aktivitäten und Abbau grobpartikulären organischen Mate-rials
(Teilprojektleiter
Gessner, Mark
)
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A07 - Degradation und Erholung protistischer Parasiten-Gemeinschaften unter den Bedingungen multipler Stressoren
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Beisser, Daniela
;
Boenigk, Jens
;
Dunthorn, Ph.D., Micah
;
Sures, Bernd
)
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A11 - Effekte multipler Stressoren auf Groppen (Cottus sp.) und assoziierte top-down Effekte auf das Nahrungsnetz von Fließgewässern
(Teilprojektleiterin
Lampert, Kathrin
)
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A12 - Effekte multipler Stressoren auf Struktur und Funktion von Nahrungsnetzen
(Teilprojektleiter
Weitere, Markus
)
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A13 - Interaktionen von Organismen und ihren Nahrungsquellen unter den Bedingungen multipler Stressoren: Eine Untersuchung mit stabilen Isotopen einzelner Aminosäuren
(Teilprojektleiter
Jochmann, Maik
;
Schmidt, Torsten
)