Die Einflussgrößen von Algen Trait Dynamiken in Phytoplanktongemeinschaften in vertikalen, saisonalen und zwischenjährlichen Gradienten
Planktonische Gemeinschaften sind zeitlich sehr dynamisch und werden sowohl durch abiotische Umweltfaktoren (physikalisch und chemisch) als auch durch biotische Interaktionen stark beeinflusst. Beides zusammen bewirkt eine natürliche Selektion innerhalb der Algengemeinschaft hinsichtlich physiologischer oder ökologischer Eigenschaften (Traits), die zu einer Maximierung der Wachstumsrate oder einer Minimierung der Verlustrate führt.
Das detaillierte Verständnis darüber, welche Traits durch bestimmte Faktoren und Interaktionen selektiert werden, ist eine elementare Voraussetzung für das Verständnis und die Vorhersage dieser komplexen Gemeinschaften und deren Dynamik. Bisherige Studien zur Charakterisierung von Algengemeinschaften hinsichtlich ihrer vorherrschenden Trait-Kombinationen fokussieren hauptsächlich auf vergleichende Analysen unterschiedlicher Gewässer, Gradienten innerhalb von Gewässern wurden bisher eher vernachlässigt. Dies trifft insbesondere auf die vertikale Dimension zu, die in der Regel durch gegenläufige Gradienten von Licht und Nährstoffen zu einer deutlichen Separierung bestimmter Trait-Kombinationen führt.
Das Ziel dieses Projektes ist es, den Einfluss von abiotischen Umweltfaktoren und biotische Interaktionen auf die vertikale Verteilung von verschieden Trait-Kombinationen zu analysieren. Wir erwarten, dass die vertikale Zonierung des Gewässers und die damit einhergehende Tiefen-spezifische Selektion bestimmter Trait-Kombinationen eine wichtige Komponente in der Dynamik des Phytoplanktons innerhalb eines Jahres und zwischen den Jahren darstellt. Dafür möchten wir einen Langzeitdatensatz der Algengemeinschaft in der Rappbodetalsperre mittels statistischer Methoden untersuchen. Dieser Datensatz zeigt die Algengemeinschaft in zehn verschiedenen Tiefen über mehrere Jahrzehnte.
Darüber hinaus werden wir die Effekte von Licht- und Nährstoffverfügbarkeit auf die Phytoplanktongemeinschaft experimentell testen. Hierfür werden Wasserproben aus drei verschiedenen Tiefen in einem wechselseitigen Transplationsdesign inkubiert. Um die Auswirkungen von Licht und Nährstoffen zu separieren, bringen wir die Proben in verschiedene Behandlungen aus: in Dialyse-Schläuchen, in mit Nährstoffen angereicherten Flaschen und in Flaschen ohne Nährstoffe. Dieses Experiment wird an drei verschiedenen Terminen während der jahreszeitlichen Sukzession durchgeführt.
Schließlich verwenden wir noch ein vertikal aufgelöstes, mathematisches Modell der Planktondynamik (Phyto- und Zooplankton), um die Zusammensetzung der Phytoplanktongemeinschaft basierend auf Trait-Kombinationen zu simulieren. Das Modell wird mit einem physikalischen Modell der Rappbodetalsperre gekoppelt werden. Die Kombination der Modelle ermöglicht es, die Ergebnisse aus unseren statistischen und experimentellen Ansätzen zu verallgemeinern und darüber hinaus allgemeine und überprüfbare Vorhersagen über räumliche und zeitliche Muster der Trait-Kombinationen in Algengemeinschaften zu treffen.
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