Rolle von Dispersal für die Aurechterhaltung von Diversität in Planktongemeinschaften

Neuere Studien belegen dass die Diversität von Einzellern und anderen mikroskopischen Organismen durch begrenzte Ausbreitung (dispersal limitation`) beschränkt wird. Die Existenz von regionalen Artengemeinschaften (=Metagemeinschaften) konnte unter anderem für Phyto- und Zooplankton gezeigt werden. Zudem wurde kürzlich anhand von Freilanddaten gezeigt dass für Phytoplankton ein vergleichbarer Zusammenhang zwischen Diversität und Funktion besteht, wie er z.B. bei höheren Pflanzen bekannt ist. Diese Forschungsergebnisse stehen in fundamentalem Widerspruch zur bislang gängigen Auffassung, dass Lebensgemeinschaften mikroskopischer Organismen in Bezug auf ihre Diversität stets gesättigt seien. Nicht zuletzt in Hinblick auf die diversity-stability` Debatte besteht also dringender Bedarf für ein besseres Verständnis der Faktoren welche die Diversität von Planktongemeinschaften bestimmen. Die aktuellen Forschungsergebnisse deuten die Existenz von Metagemeinschaften an. Allerdings besteht darüberhinaus kein klares Verständnis wie lokale und regionale Faktoren interaktiv die Diversität von Planktongemeinschaften regulieren. In der angestrebten Studie soll der Einfluss von Dispersal für die Aufrechterhaltung von Diversität in experimentellen Gemeinschaften untersucht werden. Dazu werden Mesokosmen zu einem unterschiedlichem Grad mit einer artenreichen Ursprungsgemeinschaft (source pool`) verbunden. Die Diversität und zeitliche Entwiclung von Bakterio-, Phyto- und Zooplankton werden mittels mikroskopischer und molekularer Methoden erfasst, Ressourcen-Nutzung wird für alle funktionellen Gruppen quantifiziert. Zudem wird das Projekt in enger Zusammenarbeit mit theoretischen Ökologen durchgeführt, welche die erhobenen Daten zur Parameterisierung eines dynamischen Modells nutzen werden, welches die Aufrechterhaltung von Diversität durch Dispersal beschreibt.

Bakterien und Phytoplankton spielen eine Schlüsselrolle im Ökosystem von Gewässern. Im Unterschied zu makroskopischen Organismen wissen wir derzeit nicht, inwiefern die Vernetztheit von Gewässern die Diversität ihrer Gemeinschaften beeinflusst.In diesem Projekt wurde untersucht, inwiefern die Biodiversität von Mikroorganismen (Bakterien und Phytoplankton) durch die Vernetzheit ihrer Habitate begrenzt sein kann. Wir haben Experimente mit kleinen Teichen (Mesokosmen) durchgeführt, welche mit diversen Gemeinschaften aus natürlichen Seen angeimpft wurden. Nach Versuchsbeginn blieben die Kontrollen isoliert. Den venetzten Mesokosmen wurde wöchentlich eine kleine Menge Wasser (mit Mikroorganismen) aus den natürlichen Seen zugefügt. Als Maß für Ökosystemfunktion verfolgten wir den zeitlichen Verlauf von Diversität sowie Zustandsparameter der Gemeinschaften (Biomasse, Nährstoffnutzung).Es zeigte sich dass bereits ein geringer Austausch zwischen Mesokosmen und natürlichen Gemeinschaften die Diversität der experimentellen Gemeinschaften entscheidend erhöht. Vor allem einzellige Konsumenten (Ciliaten) haben von der erhöhten Vernetztheit profitiert.Die Ergebnisse widerlegen klar das gängige Theorem, dass die Ausbreitung von Mikroben unbegrenzt ist. Weiter stützen sie die Annahme dass mikrobielle Gemeinschaften grundsätzlich den gleichen Gesetzmäßigkeiten unterliegen, welche wir von makrobiellen Gemeinschaften kennen. Die Vernetztheit von Gewässern beeinflusst die Diversität ihrer Gemeinschaften. Unter anderem legen die Ergebnisse nahe, dass die Ökosystemfunktion eines Sees oder Teiches vom das Gewässer umgebenden regionalen Artenpool beeinflusst wird.