Effekte von Futtermenge und -qualität auf induzierbare Verteidigungen in Süßwasser-Zooplankton

• Antragsteller: Dr. Marvin Kiene; Professor Dr. Christian Laforsch; Professor Dr. Dominik Martin-Creuzburg
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 573363544

Prädation ist eine starke und allgegenwärtige Größe, welche die Evolution und Ökosystemfunktionen antreibt. Gegen den Fraßdruck haben viele Beutearten Verteidigungen entwickelt, welche den Einfluss des Fraßdrucks reduzieren sollen. Diese phänotypische Plastizität in Verteidigungsmerkmalen, so genannte induzierbare Verteidigungen, ist ein weit verbreiteter Mechanismus, um mit ständig wechselnden Prädationsrisiken umzugehen und gleichzeitig die Kosten zu reduzieren, welche mit der Entwicklung der Verteidigung einhergehen. Zum Fraßdruck kommt es üblicherweise in der Natur zu Einschränkungen durch Futtermengen und -qualität, doch die räuber-induzierte Plastizität könnte zusätzliche Veränderungen im Bedarf an Futtermenge und -qualität implizieren, z.B. um die Morphologie oder den Lebenszyklus anzupassen. So kann die Zusammensetzung der Phytoplanktongemeinschaft und damit die Nährstoffverfügbarkeit möglicherweise zu Nährstofflimitierungen führen, welche die Expression von Verteidigungen einschränken. Dennoch sind Studien über Effekte von Futtermenge und -qualität auf induzierbare Verteidigungen sehr selten und diese Effekte und Kosten kaum verstanden. Jedoch sind vor allem die Kosten von zentraler Bedeutung, um beobachtete Muster zu verstehen. Um ein umfassendes Verständnis davon zu bekommen, wie Futtermenge und -qualität die Beutereaktion beeinflussen, schlagen wir die Untersuchung von Reaktionsnormen gegen verschiedene Räuber (welche verschiedene Reaktions-strategien hervorrufen) beim Wasserfloh Daphnia magna vor, eine Schlüsselart und ein Modellorganismus aus dem Süßwasser. Wir werden die zugrundeliegenden „Trade-offs“ und Mechanismen der induzierten Verteidigungen entschlüsseln, indem wir Futtermenge (Kohlenstoff), Futterqualität (Cholesterol und EPA) und Räuberart – und dichte (Fraßrisiko) gemeinsam untersuchen. Um zusätzliche Einblicke in Nährstoff-Allokations-Strategien zu erhalten, werden wir außerdem den Lipidgehalt (Cholesterol und PUFA) der Versuchstiere zu zwei Zeitpunkten ihres Lebenszyklus untersuchen. Des Weiteren wird die Untersuchung der intra-spezifischen Variabilität dieser Reaktionen und ihrer Kosten aufzeigen, wie anfällig natürliche Populationen gegenüber diesen Einschränkungen reagieren. Das hier vorgestellte Projekt, mit der Untersuchung dieser komplexen Wechselwirkungen in den Anpassungen der Beute and ihre Räuber und den Nährstoffzwängen wird ein besseres mechanistisches Verständnis von induzierten Verteidigungen ermöglichen und aufzeigen, wie diese Verteidigungen von der Veränderung in Phytoplankton-Gemeinschaften beeinflusst werden. Dies wird zu unserem Verständnis von trophischen Interaktionen, Populationsdynamiken und Nahrungsnetz-Prozessen beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen