Quantitative Fettsäuresignaturanalyse: ein neues Werkzeug zur Bestimmung trophischer Interaktionen in Bodennahrungsnetzen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Liliane Rueß
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 508823269

Bodennahrungsnetze haben eine Schlüsselfunktion für Ökosystemprozesse im Boden, insbesondere für den Kohlenstoff- und Nährstoffkreislauf. Es stehen jedoch für Nahrungsnetzmodelle kaum quantitative Daten aus empirischen Studien zur Verfügung, um diese Energieflüsse zu beschreiben. Dies ist vor allem auf den Mangel an Hochdurchsatzmethoden zur Bestimmung der Ernährungsweise der Bodenfauna zurückzuführen. Das Ziel des beantragten Projektes ist es die quantitative Fettsäuresignaturanalyse (QFASA) zur Untersuchung unterirdischer Nahrungsbeziehungen zu implementieren. Im Vorgängerprojekt wurde das klassische QFASA-Modell, entwickelt für marine Ökosysteme und Wirbeltierprädatoren, auf Collembolen als wichtige Bodenzersetzer angewendet. Diese Arbeit erbrachte wesentliche Modellvoraussetzungen, wie eine umfassende Lipidbibliothek für basale Ressourcen in der grünen und braunen Nahrungskette mit 229 Einträgen. Darüber hinaus wurden erste Sets zu Kalibrierungskoeffizienten (CC) für häufige Collembolen erstellt und an einer Vielzahl von Einzel- und Mischnahrungen aus basalen Ressourcen der Nahrungskette (d. h. Bakterien, Pilze, Algen, Pflanzen) getestet. Bei der Anwendung des Modells traten jedoch Schwierigkeiten auf, die im marinen Ökosystemen nicht beobachtet werden, wie z. B. hochgradig variable CCs der wirbellosen Bodenfauna und kleinere Fettsäuresignaturen bei den Konsumenten an der Basis des Nahrungsnetzes. Eine Verbesserung des QFASA-Modells wurde durch die Berücksichtigung des Fettgehalts der Nahrung und die Anpassung der CCs über lineare oder exponentielle Gleichungen erreicht.Das Ziel der beantragten Fortsetzungsantrages ist eine umfassende Weiterentwicklung des Modells, sowohl empirisch (CCs und FA-Sets) als auch mathematisch (iterative Analysen). Dazu gehören Experimente mit designter Nahrung unter Verwendung von FAs mit stark variierenden CCs, angeboten über einen breiten Bereich von Fettgehalten. Hiermit wird die metabolische Steuerung, d.h. die Variation der CCs durch die Konsumenten, besser in das Modell integriert. Die Anwendung des mathematischen Modells wird systematisch analysiert, wobei der Schwerpunkt auf folgenden Aspekten liegt: i) Robustheit der CCs und Methoden zu Distanzmaßen, ii) bestgeeignete FA- und Bibliotheks-Sets, und iii) Beschränkungen durch Datensätze mit relativen Werten. Dies wird CCs mit deutlich verbesserter Funktionalität erbringen. Zusätzlich wird eine Modellerweiterung von niedrigen trophischen Ebenen (Collembola) zu Top-Prädatoren (Milben) durchgeführt. Das bestgeeignete Modell wird schließlich auf Feldpopulationen von Collembola und Milben angewandt, um deren Ernährungsweise in situ zu bestimmen. Insgesamt wird das vorgeschlagene Projekt einen "Systemwechsel" ermöglichen, d. h. die Übertragung von QFASA von marinen auf Boden-Nahrungsnetze.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen