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
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

 

Arbeiten

Elbeexperiment1
In Kooperation mit der Bundesanstalt für Gewässerkunde und der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung wurden insgesamt 4 Experimente an der Elbe und am Rhein durchgeführt. In 2016 wurde in Kooperation mit der Queen Mary University (London) ein weiteres Experiment in den Norfolk Broad abgeschlossen. Dazu wurden jeweils 80 Edelstahlkörbe mit Flußsediment gefüllt und auf der Sohle exponiert. Während einer 4-wöchigen Besiedlungsphase konnte 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
Elbeexperiment3

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 jeweils für 6 Wochen exponiert und anschließend beprobt..
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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.
Platz
MesokosmosHW2 MesokosmosHW
Platz
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.

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). Für weitere Informationen siehe Hellmann et al. 2016.