Emmy Noether-Gruppe Invasionsbiologie

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Mechanismen und Konsequenzen aquatischer Invasion in Europäischen Flüssen

gefördert von der DFG im Rahmen des Emmy Noether Programms

Das Phänomen der Einwanderung gebietsfremder Arten (Invasion) findet weltweit zunehmend Beachtung. Die Invasion ist ein globales und wichtiges Charakteristikum großer Flüsse und wird als eine Bedrohung für Biodiversität und Ökosystemfunktionalität angesehen. Obwohl Änderungen von Invertebratengemeinschaften bereits detailliert beschrieben wurden, ist noch immer unklar ob diese Strukturänderungen funktionale Veränderungen nach sich ziehen. Das Ziel dieses Projektes ist es sowohl die zugrundeliegenden Schlüsselmechanismen als auch die Folgen der Invasion für das Funktionieren aquatischer Ökosysteme einschließlich wichtiger wassergüterelevanter Prozesse zu verstehen.

Dikeragammarus Platz Als Beispiel soll der invasive Amphipod Dikerogammarus villosus dienen. Auf mehreren Komplexitätsebenen (Individuen, Populationen, Gemeinschaft) soll dessen Einfluß mit Hilfe von ökologischen und physiologischen Methoden untersucht werden.

In drei Europäischen Flüssen unterschiedlicher Invasionshistorie (dominiert von nativen Arten, dominiert von invasiven Arten, Herkunftsgebiet D. villosus) sollen Freiland-Mesokosmosexperimente durchgeführt werden. Auf diese Weise kann der Effekt verschiedener D. villosus - Dichten auf biotische Interaktionen und wichtige Ökosystemfunktionen zwischen diesen Flüssen verglichen werden. Nur so ist es möglich die Eigenschaften der Einwanderer, die Charakteristika der benthischen Lebensgemeinschaft zu analysieren und deren jeweilige Bedeutung für den Erfolg der Invasion auf verschiedenen zeitlichen und räumlichen Skalen zu untersuchen. Zusätzlich ermöglicht dieser Ansatz eine Abschätzung des ökologischen Einflusses von D. villosus auf der Ebene von Einzugsgebieten.

Projektleiterin Dr. Carola Winkelmann
wissenschaftliche Projektmitarbeiter Dr. Claudia Hellmann
Susanne Worischka
Jochen Becker
technischer Projektmitarbeiter Christian Sodemann

 

Arbeitsfortschritt

Elbeexperiment1Platz Im August 2012 begannen die Vorbereitungen für das erste Experiment in der Elbe bei Dresden. In Kooperation mit der Bundesanstalt für Gewässerkunde und der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung wurden 80 Edelstahlkörbe mit Flußsediment gefüllt und auf der Sohle exponiert. Während einer 4-wöchigen Besiedlungsphase kann sich in den Körben eine natürliche Makrozoobenthosgesellschaft entwickeln. Im September 2012 wurden mit Unterstützung der Wasser-und Schifffahrtsverwaltung drei schwimmende Rinnen auf der Elbe exponiert und mit den Substratkörben bestückt.
Elbe Experiment
Plattform Elbe 2
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Plattform Elbe Plattform Elbe 3
Im Anschluss wurden die Dichten des Einwanderers D. villosus eingestellt. Während die Dichte in einer Rinne unverändert blieb, wurde die Dichte in einer weiteren Rinne so weit wie möglich reduziert. Die aus dieser Rinne abgesammelten Tiere, wurden dann in die dritte Rinne eingesetzt. Danach wurden die schwimmenden Rinnen für 8 Wochen auf der Elbe belassen. Im November 2012 wurden alle Rinnen beprobt um die Wirkung der erhöhten oder reduzierten Dichte des Einwanderers auf die Artengemeinschaft festzustellen.
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Platz
Dabei wurden die Substratkörbe entnommen und die Organismen quantitativ und qualitativ erfasst. Außerdem wurden einzelne Tiere für die Analyse physiologischer Parameter (Konzentration der Reservestoffe) oder zur Bestimmung der trophischen Position entnommen und in flüssigem Stickstoff fixiert. Zur Zeit werden alle gewonnenen Proben im Labor analysiert.
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MesokosmosHW2 MesokosmosHW
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Das zweite Experiment auf der Elbe wurde im Juni 2013 durch das Hochwasser zerstört. Mit Hilfe der Kollegen des Außenbezirke Dresden und Meißen konnten alle Mesokosmen geborgen werden. Das zerstörte Experiment wird im Frühling 2015 wiederholt.
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StGoar1

Im Herbst 2013 und im Frühling 2014 wurden zwei weitere Experimente im Rhein bei St. Goar durchgeführt. Damit soll untersucht werden, ob die Auswirkung von D. villosus auf seine potentiellen Konkurrenten oder Beutetiere vom Eigenschaften des Flußökosystems abhängt. Die Lebensgemeinschaft des Rheins ist sehr viel stärker von eingewanderten Arten geprägt als die der Elbe und D. villosus ist schon länger ein Teil dieser Gesellschaft. Aus diesem Grund wurde vermutet, dass er im Rhein sehr viel schwächere Wirkung auf die Lebensgemeinschaft zeigt als in der Elbe.


Erste Ergebnisse

Erste Auswertungen des Elbeexperimentes zeigen weit geringere Auswirkungen des Einwanderers auf die benthische Lebensgemeinschaft als angenommen. Es konnten keine direkte negative Auswirkung auf die Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft nachgewiesen werden. Am stärksten scheinen die eigenen Jungtiere von hohen Dichten des Einwanderers beeinträchtigt zu werden, Das zeigen niedrigere Reservestoffgehalte in der Behandlung mit hoher D. villosus Dichte.

Das bisher interessanteste Ergebnis ist, dass D. villosus in seinem natürlichen Lebensraum nicht so räuberisch ist, wie aus Laborversuchen bisher angenommen wurde. In der Elbe ernährt er sich fast ausschließlich von Pflanzenresten und im Rhein frisst er höchstwahrscheinlich zusätzlich einen anderen eingewanderten Flohkrebs (Echinogammarus ischnus).