Phytoplanktonblüten mögen es bunt - Der relative Einfluß von biologischer Vielfalt und biotischen Interaktionen auf frühe Stadien von Phytoplanktonblüten

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Herwig Stibor; Dr. Sabine Wollrab, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505649414

Der globale Verlust von Biodiversität ist auch in aquatischen Ökosystemen sichtbar. Wie sich Biodiversität auf Ökosystemfunktionen auswirkt, ist mechanistisch nur teilweise verstanden. Solche Biodiversitäts – Ökosystemfunktion Zusammenhänge sind bereits auf der Ebene der Primärproduzenten dokumentiert, in pelagischen Systemen ist dies das Phytoplankton. Phytoplankton ist durch eine besondere Dynamik ausgezeichnet, schnell große Mengen von Biomasse zu akkumulieren. Diese sogenannten Phytoplanktonblüten können oft regelmäßig auftreten (z.B. im Frühjahr, sogenannte Frühlingsblüten) und wichtige Nahrungsgrundlage für höhere trophische Ebenen darstellen, oder durch externe Auslöser (z.B. externe Nährstoffzufuhr, Eutrophierung) ausgelöst werden. Phytoplanktonblüten werden meist durch eine oder wenige Arten getragen, im Falle toxischer oder schlecht fressbarer Arten können sie erhebliche negative Auswirkungen auf den Transfer von Energie und Materie in Nahrungsnetzen haben. Eine bisher im Wesentlichen nur theoretisch untersuchte Frage ist, ob die Diversität einer Phytoplanktongemeinschaft Auswirkungen auf die Ausbildung von Phytoplanktonblüten hat. Bei steigender Diversität ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich in der Gemeinschaft eine Art befindet die Ressourcen monopolisieren kann und Blüten bildet, höher (Selektionseffekt). Gleichzeitig können mit steigender Diversität die Komplementarität und die Effizienz der Ressourcennutzung steigen, und es wird immer schwieriger für einzelne Arten Ressourcen zu monopolisieren (Komplementaritätseffekt). BLIC untersucht diese Fragestellung in einem mechanistischen Up-Scaling Ansatz. In kontrollierten Laborversuchen werden unterschiedlich diverse Gemeinschaften Nährstoffpulsen ausgesetzt und die Stärke der Selektions- und Komplementaritätseffekte quantifiziert. In einem nächsten Schritt werden diversitätsmanipulierte Freilandgemeinschaften Nährstoffpulsen ausgesetzt und untersucht inwieweit die Veränderung der Diversität Phytoplanktonblüten wahrscheinlicher macht oder nicht. Final sind Versuche mit natürlichen Phytoplanktongemeinschaften entlang natürlicher Diversitätsgradienten in Mesokosmen geplant. Alle Versuche finden in gleicher Weise mit marinen und limnischen Labor- und Freilandgemeinschaften statt. Neben experimentellen Ansätzen ist die zweite Säule von BLIC die theoretische Modelanalyse dieser Fragestellungen. Sogenannte „merkmalsbasierte “ basierte multidimensionale mathematische Modelle werden im Detail die frühen Stadien von Phytoplanktonblüten analysieren. Die Modelle werden wichtige Parametrisierungen aus den Experimenten erhalten und gleichzeitig wichtigen Einfluss auf die Durchführung einzelner Experimente haben, die besonders spannende Umweltkombinationen für die Phytoplanktonblütenbildung im Model im Detail untersuchen können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Mitverantwortlich(e): Dr. Maria Stockenreiter
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Cecile Klein; Privatdozent Dr. Philippe Pondaven