Resilienz und Kippunkte arktischer Phytoplankton Populationen gegenüber klimawandel-induzierter Hitzewellen

• Antragstellerin: Dr. Klara Wolf
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442160768

Die Auswirkungen des Klimawandels und damit einhergehender Extremereignisse auf die Primärproduktion sind von größter Bedeutung für die Funktionalität von Ökosystemen und biogeochemischen Kreisläufen. Unter zukünftigen Klimabedingungen wird eine globale Intensivierung und Häufung von Hitzewellen erwartet, besonders in den polaren Gebieten. Trotzdem sind umfassende Studien zu den grundlegenden ökologischen Mechanismen, die unter solchen Bedingungen aktiv werden, und deren Implikationen für Primärproduzenten noch immer sehr rar. In diesem Projekt sollen die Anpassungsfähigkeit gegenüber kurzen Hitzeschüben und deren Grenzen in arktischem Phytoplankton untersucht werden. Dies soll in drei ineinandergreifenden Arbeitsschritten untersucht werden, die sich jeweils auf Laborexperimente, Feldbeobachtungen und die Verbesserung neuer Methoden konzentrieren. Anpassung an veränderte Umweltbedingungen kann durch physiologische und evolutionäre Mechanismen auf mehreren ökologischen Ebenen (dem Genotyp, der Population und der Artengemeinschaft) erfolgen. Diese aber sind besonders in Einzellern extrem schwer zu entflechten. Eine der größten Herausforderungen ist dabei die Analyse von intraspezifischer Diversität und Dynamik, welche der besondere Fokus dieses Projektes sein wird. Mit Hilfe einer neuen Methode (Microsatellite PoolSeq Barcoding), die Populationszusammensetzungen von Protisten effizient auflösen kann, ist dies nun leichter möglich. Durch die Kombination von gezielten Experimenten mit einer einzigartigen sechsjährigen Zeitreihe von Umweltproben aus einem Arktischen Fjord möchte ich darauf hinarbeiten, fundamentale Wissenslücken über schnelle physiologische und evolutionäre Anpassungsmöglichkeiten von Phytoplankton zu schließen. Die direkte Verbindung experimenteller und feldbasierter Datensätze ist ein neuartiger und notwendiger Ansatz, um Ergebnisse aus vereinfachten Laborexperimenten in die Realität übertragen zu können. Die Experimente sind darauf ausgelegt, die Reaktionen auf Hitzewellen innerhalb verschiedener ökologischer Komplexitätsebenen (von Monokulturen bis hin zu natürlichen Gemeinschaften im Feld) mit dem selben Fokus und den gleichen Parametern zu evaluieren und zu verstehen, um Ergebnisse zu produzieren, die direkt in ökologische Modelle einbezogen werden können.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle