AG Nahrungsnetze

Die Arbeitsgruppe ‘Nahrungsnetze’ untersucht Nahrungsnetzbeziehungen von Planktonorganismen und konzentriert sich hierbei vor allem auf Primärproduzenten an der Basis des Nahrungsnetzes (Phytoplankton) sowie deren primäre und sekundäre Konsumenten (z.B. Mikro- und Mesozooplankton). Planktische Nahrungsnetze zeichnen sich durch eine hohe Komplexität aus, mit einer Fülle von unterschiedlichen Nahrungsstrategien, einer hohen räumlichen und zeitlichen Dynamik sowie einer Vielzahl von Funktionen innerhalb des Planktons. Die Charakterisierung von Nahrungsnetzen in Schelfmeerökosystemen ist für uns von zentralem Interesse. Mithilfe von freilandbasierten und experimentellen Ansätzen untersuchen wir den Einfluss von externen (z.B. Nährstoffe, Temperatur, Licht, Hydrodynamik, CO2, O2) und internen Faktoren (intra- und interspezifische Wechselbeziehungen) auf die Struktur und Dynamik von Nahrungsnetzen. Des Weiteren stehen sog. ‚bottom-up‘ und ‚top-down‘ Mechanismen im Vordergrund, durch deren Einfluss Planktonorganismen von Ressourcenmangel oder Räuber-Beute-Beziehungen beeinträchtigt werden.

Die kleinsten Konsumenten im Plankton, sog. Mikrograzer, spielen eine entscheidende Rolle als Bindeglied zwischen mikrobiellen und klassischen Nahrungsnetzen. Aus diesem Grund schenken wir Protozoen (z.B. Ciliaten, heterotrophe Dinoflagellaten) und kleinen Metazoen (z.B. meroplanktische Larven, Nauplien) im Plankton besondere Beachtung. Hierbei spielt die Fähigkeit von Mikrograzern (1) Nährstofflimitationen an der unteren Nahrungsnetzebene auszugleichen, (2) Phytoplanktonblüten zu regulieren und zu modulieren sowie (3) die Nahrungsqualität für höhere tropische Ebenen zu verbessern, eine entscheidende Rolle. Basierend auf Experimenten, die mehrere trophische Ebenen mit einbeziehen (‚multi-trophic approaches‘), untersuchen wir den Einfluss von Nahrungsqualität und -quantität auf die Weitergabe von Limitationssignalen sowie Veränderungen im Energietransfer an höhere trophische Ebenen.

Kieselalge (Foto: Nicole-Aberle-Malzahn)
Indoor Experiment (Foto: N. Aberle-Malzahn)

Forschungsthemen

Ozeanversauerung

Bioacid Outdoor Mesocosms (Foto: M. Alguero)

Bedingt durch den Anstieg von Kohlendioxid in der Erdatmosphäre wird eine Absenkung des pH-Werts im Meer befürchtet. Dieses Phänomen wird mit dem Begriff ‚Ozeanversauerung‘ umschrieben und es wird befürchtet, dass die Absenkung des pH-Werts weitreichende Folgen für das Ökosystem Meer haben wird. Bisher ist bekannt, dass die Ozeanversauerung die Physiologie und Biochemie von einzelnen Meeresorganismen negativ beeinflusst. Inwieweit sich dies jedoch auf das gesamte Nahrungsnetz auswirken wird, blieb bislang unklar. Mithilfe von experimentellen Manipulationen der Kohlendioxidkonzentration im Meerwasser, versucht die Arbeitsgruppe ‘Nahrungsnetze’, in Zusammenarbeit mit nationalen und internationalen Partnern (z.B. im Rahmen von BIOACID), die Auswirkungen der Ozeanversauerung auf Planktongemeinschaften sowie deren Anfälligkeit und mögliche Folgen für das gesamte Ökosystem Meer zu untersuchen. Abgesehen von den direkten Effekten der Ozeanversauerung auf bestimmte Meeresorganismen, so werden zudem auch indirekte Effekte in Betracht gezogen, die z.B. durch Veränderungen in der Phytoplanktonzusammensetzung, Grössenklassen, Biomassen oder Veränderungen in der Nahrungsqualität von Konsumenten (z.B. Mikrozooplankton, Copepoden, Fische, Quallen) verursacht werden. 

Nahrungsnetzeffekte von Nährstofflimitierung

Algen kultiviert bei unterschiedlichen Nährstoffbedingungen (Foto: Katherina Schoo)

Es ist eine weit verbreitete Annahme, dass herbivore Primärkonsumenten eine strenge Homöostase aufrechterhalten, wodurch sie sämtliche Unausgewogenheiten in der Nährstoffzusammensetzung ihres Futters puffern können. Somit würden sie eine gleichbleibende Qualität als Nahrung für die nächst-höhere trophische Ebene bieten. Dies ist nicht der Fall und unsere Forschung hat gezeigt, dass sowohl die chemische Zusammensetzung (Stöchiometrie) als auch die Kondition der Primärkonsumenten durch die Qualität derer Nahrung beeinträchtigt wird. Der Nährstoffmangel in Primärproduzenten kann also durch das Nahrungsnetz übermittelt werden und höhere trophische Ebenen beeinflussen. Zudem führen, da Nährstofflimitation die Kondition und die Reproduktion von Primärkonsumenten negativ beeinflusst, solche Nährstofflimitationen in Algen durch Reduktion der zu Verfügung stehenden Futtermenge zu einem Quantitätseffekt bei höheren trophischen Ebenen. Eine der großen Herausforderungen unserer ist es, die relative Bedeutung von Qualität und Quantität aufzuschlüsseln

 

Weiterlesen:

Boersma, M., N. Aberle, F. M. Hantzsche, K. Schoo, K. H. Wiltshire, and A. M. Malzahn. 2008. Nutritional limitation travels up the food chain. International Review of Hydrobiology 93:479-488.

Boersma, M., C. Becker, A. M. Malzahn, and S. Vernooij. 2009. Food chain effects of nutrient limitation in primary producers. Marine and Freshwater Research 60:983-989.

Malzahn, A. M., N. Aberle, C. Clemmesen, and M. Boersma. 2007. Nutrient limitation of primary producers affects planktivorous fish condition. Limnology and Oceanography 52:2062-2071.

Schoo, K. L., N. Aberle, A. M. Malzahn, and M. Boersma. 2012. Food Quality Affects Secondary Consumers Even at Low Quantities: An Experimental Test with Larval European Lobster. PLoS ONE 7.