Synthesebereich 4: Modellintegration - ein einheitliches, merkmalbasiertes Metacommunity-Modellsystem

• Antragsteller: Professor Dr. Bernd Blasius
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 379417748

Eines der bekanntesten ökologischen Muster ist die räumliche Zonierung entlang von Umweltgradienten, bestimmt durch Faktoren wie Salzgehalt, Höhenlage und Störungen. Diese Gradienten dienen als natürliche Laboratorien zur Untersuchung der Dynamik von Arten und zur Vorhersage ihrer Reaktionen auf Umweltveränderungen, insbesondere in hochdynamischen Küstenökosystemen. Ein typisches Beispiel ist der Übergang zwischen Land und Meer im deutschen Wattenmeer, dem Hauptuntersuchungsgebiet von DynaCom, wo terrestrische und marine Nahrungsnetze aufeinandertreffen. Während diese Landschaft auf einer größeren räumlichen Skala durch terrestrische Inseln in einer ansonsten marinen Umgebung fragmentiert ist, zeigt sich auf kleinerer Skala ein nahezu kontinuierlicher Gradient, von überfluteten Wattflächen bis hin zur oberen Salzwiese. Merkmalsbasierte Modelle bieten einen leistungsstarken Ansatz, um diese Dynamik zu erfassen, indem sie artspezifische Anpassungen an Umweltbedingungen mit Ausbreitungsprozessen über verschiedene Skalen hinweg verknüpfen. Bestehende Gradientenmodelle vernachlässigen jedoch häufig wichtige Aspekte von Küstensystemen: sie behandeln häufig terrestrische und marine Systeme getrennt; sie konzentrieren sich auf einzelne trophische Ebenen und erfassen nicht die Komplexität multitrophischer Interaktionen; sie vernachlässigen makroskalige Dynamiken, die lokale Prozesse mit breiteren biogeografischen Mustern verbinden. In der Synthesephase zielt SYN4 darauf, diese Lücken zu schließen indem bisherige DynaCom-Modellierungsansätze in ein einheitliches, merkmalsbasiertes Metagemeinschafts-Framework integriert werden. Dabei werden drei Ziele verfolgt: O1. Vom Land zum Meer: Erweiterung der Modelle auf den gesamten Küstengradienten, vom Watt bis zur oberen Salzwiese, und die Erforschung der Auswirkungen von Stochastizität und positiven Rückkopplungen (z. B. Sedimentation) für die Ausbildung von scharfen ökologischen Übergängen in scheinbar graduellen Gradienten. O2. Verknüpfung von Ebenen: Integration von trophischen Interaktionen in die Modelle zur Etablierung von Gradienten-Metanahrungsnetzen als einem neuartigen Konzept zur Erforschung multitrophischer räumlicher Dynamiken entlang von Umweltgradienten. O3: Gradienten als Inseln: Die Einführung des Konzepts von Meta-Gradienten, d.h. die Verknüpfung lokaler Modelle von Stressgradienten mit makroskaligen Ausbreitungsdynamiken, um Inselbiogeographie mit merkmalsbasierten Gradientenmodellen zu verbinden. Dieser umfassende Modellierungsansatz wird empirische Daten aus früheren DynaCom-Phasen nutzen, aber auch synthetische Zeitreihen als Benchmarks für die Analyse erzeugen. Indem ein mechanistisches Verständnis der Dynamik von Meta-Gemeinschaften in komplexen, realen Landschaften erzielt wird, trägt SYN4 zur Kernfrage von DynaCom bei: Wie interagieren räumliche und trophische Prozesse, um die skalenabhängige Ökologie von Gemeinschaften in dynamischen und stark gestörten Landschaften zu gestalten?

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2716: Räumliche Ökologie von Lebensgemeinschaften in hochdynamischen Landschaften: von der Inselbiogeographie zu Meta-Ökosystemen [DynaCom]
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Ulrich Brose; Professorin Dr. Ulrike Feudel; Dr. Alexey Ryabov