Bedeutung intraspezifischer Variation für Dekompositionsprozesse

Während der letzten Jahrzehnte waren Lebensgemeinschaften und Ökosysteme drastischen Änderungen unterworfen - verbunden mit raschen Abnahmen und Veränderungen der Biodiversität auf allen Ebenen, von Biotopen über Arten bis zur genetischen Variation innerhalb von Arten. Folglich wurde die funktionelle Bedeutung der Biodiversität als Regulator von Ökosystemprozessen und -dynamik intensiv untersucht. Intraspezifische Variation wurde hierbei jedoch vergleichsweise selten berücksichtigt. Mit dem beantragten Projekt werden wir untersuchen, wie intraspezifische Variation in ökologischen und physiologischen Eigenschaften einerseits Ökosystemprozesse beeinflusst, andererseits von extremen Umweltbedingungen beeinträchtigt wird. Wir werden hierzu exemplarisch den Streuabbau als grundlegenden Ökosystemprozess, der durch Makrodetritivore, wie z.B. Landasseln, gesteuert wird, untersuchen. Wir stellen die Hypothesen auf, dass (I) Populationen mit variablen Phänotypen bzgl. Verdauungsleistungen artenreiche Laubstreu effizienter konsumieren und abbauen können - die intraspezifische Variation wird mit zunehmender Streudiversität an Bedeutung gewinnen; (II) variable Populationen sind resistenter und toleranter gegen Umweltschwankungen und -extreme; (III) Extremereignisse selektieren auf Phänotypen, die in der Lage sind, solche extremen Bedingungen zu überstehen - Populationen aus natürlich fluktuierenden Lebensräumen zeichnen sich durch hohe Variation, sowie höhere Resistenz und Toleranz gegenüber Umweltschwankungen und -extreme, aus. Zum Test dieser Hypothesen werden wir (I) experimentell die intraspezifische Variation von Detritivoren erhöhen und ihren Einfluss auf den Abbau unterschiedlich diverser Streu untersuchen; (II) experimentell durch Zucht von Laborpopulationen die intraspezifische Variation variieren, die resultierenden Populationen unterschiedlichen Umweltbedingungen aussetzen und ihren Beitrag zum Abbau unterschiedlich diverser Streu quantifizieren; (III) Populationen aus Habitaten mit unterschiedlichen ausgeprägten Umweltfluktuationen extremen Umweltbedingungen aussetzen.

Während der letzten Jahrzehnte waren Lebensgemeinschaften und Ökosysteme drastischen Änderungen unterworfen verbunden mit raschen Abnahmen und Veränderungen der Biodiversität auf allen Ebenen, von Biotopen über Arten bis zur genetischen Variation innerhalb von Arten. Folglich wurde die funktionelle Bedeutung der Biodiversität als Regulator von Ökosystemprozessen und -dynamik intensiv untersucht. Innerartliche Variation wurde hierbei jedoch vergleichsweise selten berücksichtigt. Einer der für viele Ökosysteme grundlegenden Prozesses ist der Streuabbau, der von Mikroorganismen in Interaktion mit Streufressern (z.B. Asseln) gesteuert wird. Wir erwarten, dass die innerartliche Variation in ökologischen und physiologischen Eigenschaften von Asseln einerseits Ökosystemprozesse beeinflusst, andererseits von extremen Umweltbedingungen beeinträchtigt wird. Mithilfe von genetischen Methoden konnten wir feststellen, dass Asselpopulationen über ihr paneuropäisches Verbreitungsgebiet genetisch ähnlicher sind als wir angenommen hätten es scheint einen starken Austausch zwischen diesen geografisch getrennten Populationen zu geben (oder vor Kurzem gegeben zu haben). Nichtsdestotrotz führt das Mischen von Asseln aus unterschiedlichen Regionen in experimentellen Laborpopulationen zu einer erhöhten innerartlichen Variation, und derart gemischte Populationen fressen mehr Laubstreu allerdings nur, wenn ihnen nur eine einzelne Streuart zur Verfügung steht: eine erhöhte Vielfalt von Streuarten überdeckt den Effekt innerartlicher Variation von Asseln. Ähnlich überraschend war die große genetische Ähnlichkeit zwischen zwei Populationen einer Asselart in Tal- und Höhenlage am Untersberg (Salzburg). Genetische Studien zeigten, dass über einen Höhenunterschied von 800 m reger Austausch zwischen den Populationen stattfindet. Entsprechend zeigen Asseln aus beiden Teilpopulationen Reaktionen auf Stress (Hitze, Frost, Überschwemmung) auf der Ebene von Genexpressionen, aber die Teilpopulationen unterscheiden sich unserer Hypothese widersprechend diesbezüglich nicht voneinander. Der durch Fraß vorangetriebene Streuabbau erfolgt durch Asselpopulationen der Höhenlage jedoch deutlich schneller als durch solche der Tallage. Der Hauptgrund hierfür scheint die geringere Körpergröße der Asseln höherer Lagen zu sein: offensichtlich lassen die jahreszeitlichen Bedingungen in 1240 m NN nur ein langsameres Wachstum zu als in 440 m NN, und kleinere Asseln fressen relativ zu ihrer Körpergröße mehr. Wenn wir annehmen, dass Höhe (und die damit verbundenen klimatischen Bedingungen) ein geeignetes Modell für den Klimawandel ist, lassen unsere Beobachtungen vermuten, dass steigende Temperaturen sind auf Streufresser und ihren Beitrag zur Dekomposition deart auswirken werden, dass weniger Streu abgebaut wird allerdings berücksichtigt diese Schlussfolgerung noch nicht etwaige Veränderungen in der Vegetation und der Qualität der Streu als Nahrung für Streufresser (und Mikroben).