Reaktion von Insekten auf Lücken im Wald - von der Gemeinschaft zu zellulären Prozessen

Gap Responses in Forest Insects – von der Gemeinschaft zu zellulären Prozessen (GapResin)

 

Wissenschaftliche Bearbeitung durch:

Prof. Dr. Jörg Müller

Ruth Pickert

(Nationalpark Bayerischer Wald, Grafenau/Uni Würzburg)

Dr. Heiko Vogel

(MPI Jena)

Wissenschaftlicher Hintergrund und Fragestellungen

Als direkte Fortsetzung von TreeScape untersucht GapResin den Einfluss von Waldstruktur (insbesondere Baumarten, Dichte des Kronendachs und Menge an Totholz) auf Biodiversität und Ökosystemfunktionen. Dafür bedient sich GapResin der neuen FOX-Flächen (FOrest gap eXperiment), in welchen experimentell Lücken im Wald erschaffen und gezielt mit Totholz angereichert wurden. Dies führt zum einen zu starken mikroklimatischen Unterschieden, zum anderen zu einer differenten Ressourcenverfügbarkeit zwischen Lücke und geschlossenem Wald.

Die komplexe und variable Antwort von Insekten auf makro- und mikroklimatische Veränderungen wird zunehmend mit Methoden beruhend auf funktionellen Merkmalen untersucht. Hier möchten wir ansetzen, um zu einem mechanistischen Verständnis von mikroklimatischen Effekten der Waldstruktur auf spezifische Merkmale von Insekten wie Körpergröße, Flügelmorphologie oder Farbe zu gelangen. Darüber hinaus erforschen wir, ob dieser Antwort genetische Selektion oder phänotypische Plastizität zugrunde liegt.

Wir werden die o.g. funktionellen Merkmale ausgewählter Insektengruppen aus TreeScape vervollständigen. Zusammen mit dem Offenheitsgradienten der Wälder sowie der Geländetopographie (Erfassung durch LiDAR-Fernerkundungsverfahren) können so Rückschlüsse auf die Klimavariationen und schlussendlich Antworten der Insektengemeinschaften auf diese gezogen werden. Weiterhin werden wir die Reaktionen dieser Gruppen auf die experimentellen Veränderungen der neuen FOX-Flächen kombiniert mit präzisen Messungen von Temperatur, Feuchtigkeit und UV-Strahlung sowie Ressourcenverfügbarkeit analysieren, um die wichtigsten Treiber hinter dem Offenheitsgradienten zu identifizieren. Wir werden Variationen der spezifischen Merkmale ausgewählter Arten, die in beiden Mikrohabitaten vorkommen, untersuchen. In einem letzten Ansatz werden wir Transkriptomanalysen ausgewählter Käfer- und Nachtfalterarten durchführen, nachdem diese auf den FOX-Flächen exponiert waren, um transkriptionelle Charakteristika ausfindig zu machen, anhand derer Rückschlüsse auf Antworten auf das Mikroklima möglich sind.

Hypothesen

Um die übergreifende Frage beantworten zu können, wie Insekten auf Veränderungen des Mikroklimas, hervorgerufen durch die Dichte des Kronendachs, reagieren, werden folgende Hypothesen bearbeitet:

  • die Körpergröße der Insekten nimmt in Waldlücken als Folge des warmen und trockenen Klimas zu
  • die Farbe von Insekten verdunkelt sich in Waldlücken, um Schutz vor erhöhter UV-Strahlung zu bieten
  • die Flügellänge nimmt in Waldlücken zu, während die Flächenbelastung als Antwort auf die offene Fläche sinkt
  • aufgrund ähnlicher Mechanismen reagieren einzelne Arten ähnlich wie Artengemeinschaften auf die klimatischen Veränderungen der Waldlücken
  • nach der „Temperature – Resource compensation hypothesis“ verhält sich die Antwort von einzelnen Arten und Gemeinschaften auf mikroklimatische Bedingungen reziprok zu den verfügbaren Ressourcen
  • die klimatischen Unterschiede zwischen Waldlücken und geschlossenem Kronendach führen zu individuellen, spezifischen transkriptionellen Signaturen, besonders bei den Arten, die nicht an eines der beiden mikroklimatischen Habitate (Lücke, geschlossener Wald) angepasst sind

Kooperationen

Wir freuen uns auf enge Zusammenarbeit mit mehreren Kernprojekten der Biodiversitäts-Exploratorien, im Besonderen mit Arthropoden (PI Weisser/Blüthgen), Messtechnik und Fernerkundung (PI Nauss/Klein), Waldstruktur (PI Ammer) und Botanik (PI Fischer). Weiterhin streben wir eine Kooperation mit dem Projekt MicroADAPT an. Außerdem werden Ergebnisse des aktuellen Projektes TreeScape in unsere Auswertungen mit einfließen.

Vergangene Projektbeteiligung von Prof. Dr. Jörg Müller:  TreeScape

Nach oben