Schärenprojekt
Relative Bedeutung lokaler und regionaler Faktoren für die Artendiversität und Funktionelle Diversität von Pflanzengemeinschaften und die genetische Struktur von Arten auf Landhebungsinseln der Ostsee(DFG, 2015-2018)
Beteiligte Wissenschafter/Innen: Dipl.-Geogr. Dirk Hattermann, apl. Prof. Dr. Lutz Eckstein, Prof. Dr. Dr. Annette Otte (Justus-Liebig-Universität Giessen), Dr. Markus Bernhardt-Römermann ( Friedrich-Schiller-Universität Jena), Dr. Walter Durka und M.Sc. Alice Theisen (Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung, Halle), Prof. Dr. Sara Cousins (Universität Stockholm)
Koordinator: apl. Prof. Dr. Lutz Eckstein
Laufzeit: 2015-2018
Projektträger: DFG
Projektbeschreibung:
Um den fortschreitenden Biodiversitätsverlust vieler Ökosysteme, inklusive ihrer Arten, und die damit eng verknüpfte Einschränkung der ökosystemaren Funktionen für die Umwelt besser zu verstehen, sind tiefere Kenntnisse über die zugrunde liegenden Mechanismen notwendig. Dies betrifft insbesondere die Zusammensetzung, die genetische Struktur und die funktionellen Aspekte von Pflanzengemeinschaften.
Im Rahmen einer interdisziplinären Projektkooperation mit der Friedrich-Schiller-Universität Jena und dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung Halle wollen wir herausfinden, wie lokale und regionale Faktoren die Diversität von Arten, die damit verbundene Funktionelle Diversität und die genetische Vielfalt der Pflanzengemeinschaften auf Landhebungsinseln der Ostsee beeinflussen.
Die Funktionelle Diversität (functional diversity) beschreibt die Bandbreite und den Wert jener Artmerkmale (species traits) welche die ökosystemaren Prozesse (ecosystem functioning) beeinflussen und damit die Dynamik, die Stabilität und die Produktivität eines Ökosystems. Diese Prozesse beinhalten u.a. die Primärproduktion, den Aufbau von Gesamtbiomasse und die Abläufe im Nährstoffhaushalt.
Allerdings ist bisher nur wenig bekannt über die komplexen Zusammenhänge von Landschaftsstruktur, Funktioneller Diversität und der (genetischen) Diversität von Pflanzengemeinschaften auf den verschiedenen räumlichen und organismischen Ebenen, insbesondere im regionalen Vergleich. Es wird vermutet, dass die biologischen Prozesse, welche die Zusammensetzung von Arten in einer Gemeinschaft und deren genetische Diversität bestimmen, teilweise identisch sind. Genetische Diversität und Artendiversität reagieren daher vermutlich in ähnlicher Weise auf die gleichen Umwelteinflüsse (species diversity-genetic diversity correlation-hypothesis). Um die genauen, zugrunde liegenden Ursachen und vielschichtigen Wirkungsgefüge zu klären, bedarf es allerdings noch weiterer Grundlagenforschung.
Im Rahmen unseres Projektteils wollen wir auf ausgewählten Schäreninseln in 3 Archipelen entlang der Schwedischen Ostseeküste untersuchen,
i) welchen Effekt die Landnutzung auf die Diversität der Pflanzengemeinschaften hat,
ii) welchen Beitrag die verschiedenen Habitate, entsprechend ihrer Ausprägung, für die Artenzusammensetzung und die funktionelle Diversität leisten,
iii) wie dabei die Funktionelle Diversität und die Artendiversität der Pflanzengemeinschaften zusammenhängen, und
iv) welche Rolle Filtermechanismen, wie Habitatausstattung, Bodeneigenschaften, Regionalklima, Isolation und interspezifische Konkurrenz, für die Etablierung der Arten des Festland-Pools auf den Inseln spielen und wie sich dies auf die Funktionelle Diversität der Arten auswirkt.
Die kontinentalen Landhebungsinseln der Schwedischen Ostseeküste, stellen für unsere Untersuchungen über die Bedeutung der regionalen und lokalen Faktoren auf die Vielfalt und Struktur der Pflanzengemeinschaften ein ideales System (natural laboratory) dar, weil
a) diese, aufgrund ihrer Vielzahl, ihrer Größe und Habitate, ihren physischen Gegebenheiten, der Landnutzungsgeschichte und ihres Alters, gut definierbar und vergleichbar sind,
b) diese vom angrenzenden Festland (als potenzielle Besiedlungsquelle) durch eine Matrix aus Wasser getrennt sind
c) und die grundlegenden Einflussgrößen auf die floristische Diversität von Inseln durch die Theorie der Inselbiogeographie bereits gut bekannt sind.
Durch die multiskalierte Betrachtungsweise und die Synthese von GIS-basierten Landschaftsstrukturanalysen mit den verschiedenen Aspekten der Funktionellen Diversität und der Landschaftsgenetik erhoffen wir uns neue Einblicke in die Funktionsweise und die Zusammensetzung von Pflanzengemeinschaften zu bekommen. Weiterführend sollen auf Grundlage dieser Studie die „Anfälligkeit“ lokaler Artenpools gegenüber sich veränderten Umweltbedingungen besser bewertet und noch offene Fragen in der Funktionellen Ökologie und der Populationsgenetik beantwortet werden können.