Forschungsgruppe Management-Ökologie mariner Makrophyten
Makrophytenhabitate brauchen ein besseres Management
Ähnlich wie Wälder, Gebüsche und Staudenfluren an Land sind aus langlebigen Makrophyten gebildete Habitate wichtige Komponenten der Meeresumwelt. Grossalgenbestände und Seegraswiesen bieten weltweit an allen Küsten zahlreichen weiteren Meeresorganismen dauerhaft eine Lebensgrundlage als Lieferanten von Nahrung, Substrat oder Sauerstoff. In vielen Ländern wächst zudem das Interesse an einer wirtschaftlichen Nutzung von Algen als Quelle von Rohstoffen oder Lebensmitteln.
Diese Habitate sind jedoch zunehmend bedroht. Überdüngung, Klimawandel, Arteinschleppungen und andere Veränderungen der Meeresumwelt haben in den letzten Jahrzehnten weltweit zu einem Rückgang von Tangwäldern und Seegraswiesen geführt. Zugleich wird an vielen Küsten eine Zunahme kurzlebiger, opportunistischer und oft frei im Wasser treibender Makrophyten beobachtet, die ökologische und wirtschaftliche Probleme verursachen, wenn sie grosse Ansammlungen absterbender und verwesender Biomasse bilden.
Ein besseres Management von Makrophytenhabitaten ist offensichtlich erforderlich: Den vielfältigen ökologischen Herausforderungen, die sich aus Umweltveränderung und Nutzungsinteressen ergeben, muss künftig so begegnet werden, dass die Ökosystemleistungen von Algen- und Seegrasbeständen nicht weiter vermindert, sondern wieder vermehrt werden.
Wechselwirkungen mit Begleitorganismen beeinflussen den Managementerfolg
Veränderungen in Algenhabitaten - gezielte Eingriffe als Managementmaßnahmen ebenso wie der Einfluss unkontrollierter Umweltveränderung - bewirken in der Regel Verschiebungen im Gefüge der mit den Algen vergemeinschafteten Arten. In der Folge können Pathogene, Herbivore, Aufwuchsorganismen oder Konkurrenten überhandnehmen oder auch Symbionten zurück gehen. In allen diesen Fällen kann es zu einer nachhaltigen Schädigung der Algen kommen. Ein genaues Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Algen und diesen Begleitorganismen ist also erforderlich, wenn Eingriffe erfolgreich sein sollen.
Was steuert die Wechselwirkungen?
Chemische Wirkstoffe sind eine wesentliche Grundlage des Zusammenlebens und der Kommunikation von Meeresorganismen. Sie regulieren zahllose Aspekte des Verhaltens von Bakterien, Algen, Pflanzen und Tieren und bestimmen deren Funktionen im Ökosystem Meer.
Dies wird bei sessilen Organismen besonders deutlich: Ihre ortsgebundene Lebensweise zwingt sie zu effektiven Strategien, die einerseits Schutz vor Fraßfeinden, Aufwuchsorganismen, Konkurrenten und Krankheitserregern bieten und andererseits symbiontische Organismen und die Geschlechtszellen von Sexualpartnern anlocken. Dabei wird eine Fülle chemischer Signalstoffe, Lockstoffe und Schreckstoffe eingesetzt. Die Oberflächen mariner Organismen werden darüber hinaus fast stets von Biofilmen aus Bakterien und anderen Mikroorganismen besiedelt, die dann den Stoffaustausch zwischen Organismus und Umgebungswasser in vielfältiger Weise verändern können.
Die Bildung und Freisetzung von Signalsubstanzen wird außerdem durch diverse Umweltsignale gesteuert. Bei diesen handelt es sich häufig wiederum um chemische Signale, die von Partner- oder Gegnerorganismen ausgehen. Abiotische Signale wie Licht oder Umgebungstemperatur können aber ebenfalls wahrgenommen werden, beispielsweise über spezifische Lichtrezeptoren. Solche Faktoren können das Gleichgewicht der Beziehungen auch dadurch verschieben, daß sie die Verfügbarkeit von Ressourcen verändern (Beispiel:Lichtmangel) oder Organismen schädigen (Beispiel: Streß durch übermäßige Lichteinstrahlung).
Unsere Ziele
Wir untersuchen
- die Wechselwirkungen mariner Makrophyten (Grossalgen, Tange, Seegräser) mit Krankheiterregern, Symbionten, Frassfeinden, Aufwuchsorganismen und Konkurrenten, sowie
- den Einfluss von Umweltveränderung auf diese Wechselwirkungen.
Unser kurzfristiges Ziel ist dabei die Identifikation von ökologisch wichtigen Signalstoffen und die Aufklärung molekularer Regulationsmechanismen.
Unser langfristiges Ziel ist die Entwicklung neuer Ansätze für das Management von natürlichen und künstlichen Makrophytenhabitaten, beispielsweise für
- biologischen Pflanzenschutz in Algenkulturen,
- erfolgreichere Restaurierung geschädigter Habitate,
- umweltverträgliche Unterdrückung invasiver Algenarten.
Einige Beispiele:
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3. Die Schnellere gewinnt: Invasive Meeresalge zeigt schnelle Anpassung an bakterielle Schädlinge.
5.Erhöhte Giftigkeit durch Wanderschaft? Invasive Meeresalge verstärkt ihre Abwehrmechanismen.
6. Seetang kann Freunde anlocken und Feinde abwehren.
Team
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Eine Beschreibung unserer Gruppe und ihrer Aktivitäten (in englischer Sprache) finden Sie auch hier!
Florian Weinberger
Gruppenleiter
Gesche Bock
Wissen-
schaftlerin
Leona Ritter-von Stein
Doktorandin
Christian
Lieberum
Wissen-
schaftler
Mamie Souadou Diop
Doktorandin
Martin Wahl
Professor emeritus
Friederike Gronwald
Doktorandin
Lisa
Kattenhorn
Wissen-
schaftlerin
Imke
Podbielski
Post-
Doktorandin
Forschungsschwerpunkte und Projekte
(1) Wechselwirkungen mit Pathogenen, Symbionten, Aufwuchsorganismen und Frassfeinden
(a) in Agarophyton vermiculophyllum, einer invasiven Rotalge aus Ostasien,
(b) im Seegras Zostera marina und dem Blasentang Fucus vesiculosus, zwei wichtigen
Habitatbildnern in der Ostsee.
(2) Erbliche Immunität und Regulation der Verteidigung in
diesen drei Modellorganismen und anderen Arten
(3) Invasionsökologie von Algen
• Plastizität der Stressresistenz in nativen und nicht-nativen Populationen,
• Wechselwirkungen zwischen nativen und nicht-nativen Arten.
(4) Biodiversität und Management von Algenhabitaten der Ostsee. - Ein Gemeinschaftsprojekt mit dem Schleswig-Holsteinischen Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume (LLUR). Es umfasst u.a.
- die Entwicklung neuer eDNA-basierter Monitoringmethoden für Algen und Neobiota und
- die Entwicklung neuer Methoden zum Management von Driftalgenbeständen an Schleswig-Holsteins Küsten.
(5) Nährstoffabreicherung der Ostsee durch Kultur von Blasentang? - Ein Teilprojekt vom Reallabor Eckernförder Bucht 2030, hierzu gibt es auch diesen Film!
(6) Biodiversität und Management von Makrophytenhabitaten im Senegal: CLIMALG-SN
