Forschung
Unter anderem sind wir an den nachfolgenden Forschungsprojekten beteiligt:
Media
Vorstellung und Ergebnisse des Verbundprojektes SuLaMa (Sustainable Landmanagement in south-western Madagascar)
Einführung in das Projekt SuLaMa und seine Relevanz für die Bevölkerung und die Biodiversität auf dem Mahafaly Plateau in Süd-West Madagaskar! Video auf Englisch.
Role Play Games from WOCAT on Vimeo.
Sustainable use of Samata Tree from WOCAT on Vimeo.
Tropenökologie und Naturschutz (Prof. Dr. Jörg Ganzhorn)
Forschungsgebiet: Madagaskar
Madagaskar wurde im Hinblick auf die Artenvielfalt und die Notwendigkeit für sofortige Schutzmaßnahmen als einer der weltweit bedeutendsten „Biodiversitäts-Hotspots“ identifiziert. Der Schutz von Madagaskars einzigartiger Artenvielfalt ist verbunden mit der Notwendigkeit für ökonomische Entwicklung und soziale Gerechtigkeit. In Madagaskar verbindet die Abteilung für Tierökologie und Naturschutz der Universität Hamburg ökologische Grundlagenforschung mit Naturschutz und Entwicklungsprojekten. Die zentrale Frage im angewandten Bereich ist dabei, wie Biodiversität mit ökonomisch orientierter Landnutzung verbunden werden kann.
Biogeographische Evolution und Gemeinschaftsökologie madagassischer Ökosysteme
Eine bemerkenswerte Zahl der Organismen auf Madagaskar zeigt sehr kleine geographische Verbreitungsareale. Eine umfassende Hypothese zur Evolution dieser außergewöhnlichen Anzahl von Mikroendemiten fehlt bisher. Mit Hilfe einer Analyse von Wassereinzugsgebieten als Refugien und Ausbreitungsgebieten „retreat-dispersion watersheds“ im Zusammenhang mit Klimaänderungen, stellen wir ein neues mechanistisches Modell vor, um den Prozess explosiver Radiation auf der Insel zu erklären (Wilmé et al. 2006). Flusssysteme mit Einzugsgebieten in relativ niedrigen Höhenlagen waren demnach Zonen der Isolation und führen so zur Bildung lokal-endemischer Taxa, während solche mit Quellen in größeren Höhen Zonen des Rückzugs und Austausches waren und so ein verhältnismäßig niedrigeres Ausmaß von Mikroendemismus zeigen sollten (Wilmé et al. 2006).
Mechanismen der Artbildung und Artentrennung
Wir nutzen starke Umweltgradienten als Modell für klimatische Veränderungen, um Reaktionen verschiedener Microcebus-Arten auf sich ändernde Umweltbedingungen zu erforschen. Diese Arten sind an Trocken-, Übergangs- oder Regenwald angepasst. Der kontinuierliche Vegetationsgradient ermöglicht es, die Kosten verschiedener life-history Charakteristika der einzelnen Arten und ihrer Hybride in unterschiedlichen Lebensräumen zu untersuchen. Insbesondere interessieren uns genetische Differenzierung, der Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC) in Verbindung mit Parasitenbelastung, energetische Zwänge und Mechanismen zur Energieeinsparung, Habitatnutzung, Nahrungszusammensetzung und Populationsdynamiken. Die Ergebnisse helfen, die evolutionären Vorteile einer Art in bestimmten Lebensräumen zu verstehen und verdeutlichen Faktoren, die die Artverteilung stabilisieren (Gligor et al. 2009). Finanzierung: DFG
Globaler Wandel und menschlicher Einfluss auf die Artenvielfalt: der Fall Tsimanampetsotsa
Armut und Abhängigkeit von natürlichen Ressourcen zeigen erhebliche Auswirkungen auf die Ökosysteme in Madagaskar. Im Trockenwald des südlichen Madagaskars sind die Möglichkeiten für Landwirtschaft sehr begrenzt und die Menschen stark auf Viehhaltung angewiesen. Anthropogene Einflüsse auf natürliche Ökosysteme werden durch klimatische Veränderungen noch verstärkt. Diese sind (im Vergleich zur restlichen Insel) im Süden Madagaskars am stärksten ausgeprägt, mit steigenden Temperaturen, verringerten Niederschlägen und einer deutlichen Veränderung der Regenerationsmuster der natürlicher Vegetation hin zu Arten, die an trockenere Bedingungen angepasst sind. In einem gemeinsamen Projekt von MNP, den Universitäten Antananarivo und Hamburg / BMZ / DFG / WWF untersuchen wir die Auswirkungen von Beweidung auf die Zusammensetzung des Ökosystems mit besonderem Augenmerk auf bedrohte Arten, wie Lemuren, lokal endemische Schleichkatzen(Galidictis grandidieri) und Schildkröten, sowie die Verfügbarkeit verschiedener Nutzpflanzen in und um den Nationalpark Tsimanampetsotsa. Dies ist Teil einer größeren Initiative von GTZ / KfW / WWF für den regionalen Schutz der Artenvielfalt und sozio-ökonomischer Entwicklung in der Region Tsimanampetsotsa. Finanzierung: BMZ, DAAD, DFG, EAZA, Primate Action Fund, WWF
Integration von Biodiversitäts- und Naturschutzaspekten in ökonomische Prozesse
QIT Madagascar Minerals baut in der Küstenzone Süd-Madagaskars Titanium-reichen Sand ab. Eine Abteilung für Umweltschutz und -management untersucht die Bedürfnisse einheimischer Arten und bewertet ihre Toleranzen in einer anthropogenen Landschaft. Innerhalb dieses Vorhabens werden Vertebratengemeinschaften und ausgewählte Invertebratengruppen in regelmäßigen Abständen erfasst und auf ihre Artenzusammensetzung, den Einfluss invasiver Arten (Ratten), Populationsdynamiken ausgewählter Arten, ihre Parasitenbelastung und ihre genetische Vielfalt untersucht. Die Ergebnisse dieser Studien sind in ein langfristiges Programm eingebunden, mit dem Ziel Umweltschutz und ökonomische Entwicklung zu verbinden (Ganzhorn et al. 2007).
Kompetenzaufbau
Verbunden mit der Notwendigkeit die Biodiversitätsmuster Madagaskars zu verstehen ist die Notwendigkeit unter madagassischen Wissenschaftlern die nötigen Kompetenzen aufzubauen, um sich iminternationalen Wettbewerb behaupten zu können. Dies ist besonders wichtig, da die jetzige junge Generation madagassischer Biologen bald wichtige Rollen im Universitätssystem und der Regierung übernehmen wird. In Zusammenarbeit mit der Universität von Antananarivo, dem "Ecology Training Program" des WWF, Conservation International und der neugegründeten NGO Vahatra werden Feld- und andere Trainingskurse für Studenten madagassischer Universitäten angeboten. Jedes Jahr werden mehrere madagassische Studenten bei ihrer Diplom- oder Doktorarbeit betreut. Neben der akademischen Ausrichtung werden auch „Paraökologen“ aus örtlichen Gemeinden ausgebildet, um als Touristenführer oder Forschungsassistenten zu arbeiten. Dieses Programm ist ein Gemeinschaftsprojekt der Universität Hamburg, dem Field Museum of Natural History, Chicago, und Vahatra, unter Mitwirkung der Universität von Kwa Zulu Natal und dem Natural Science Museum, Durban. Finanzierung: DAAD, VW Foundation, Bundesministerium für Zusammenarbeit, Margot Marsh Biodiversity Foundation, Primate Action Fund.
Gemeinschaftsökologie (Dr. Julian Glos)
Wo? Wann? Warum? – Wie verteilen sich Arten in Raum und Zeit, und wie kommt es zu diesen Verteilungen?
Ziel unserer Projekte ist es die Verteilung, Abundanz, und Interaktionen zwischen ko-existierenden Populationen zu untersuchen. Wir untersuchen Muster von Gemeinschaften wie Artenreichtum und -zusammensetzung, und Struktur des Nahrungsnetzes, und analysieren die Prozesse, die zu diesen Mustern führen, wie Räuber-Beute Dynamiken und Regeln zur Zusammensetzung von Gemeinschaften („assembly rules“). Diese Muster und Prozesse werden entlang von ökologischen Gradienten (z. B. Trockenheit, Vegetationsstruktur) und anthropogenen Gradienten (z. B. Fragmentierung, Landnutzung), und in einem zeitlichen und räumlichen Zusammenhang untersucht. Unsere Ergebnisse ermöglichen Auswirkungen von Veränderung des Lebensraums, inkl. des Klimawandels, auf Gemeinschaften vorherzusagen und tragen so zu deren langfristigen Erhaltung bei. Regionale Schwerpunkte sind Madagaskar und Deutschland, taxonomische Schwerpunkte sind Amphibien.
Projekte
Gruppen jedoch können jedoch weit über eine Veränderung von Eigenschaften der Gemeinschaften selbst (z. B. Gemeinschaftsstruktur) hinausgehen und die Eigenschaften des ganzen Ökosystems beeinflussen. Eine fragmentierte Landschaft stellt somit ein sehr gut geeignetes System dar, um allgemein Gemeinschaft-Ökosystem Beziehungen zu untersuchen. Trophische Interaktionen und die trophische Struktur von Tiergemeinschaften spielen eine wichtige Rolle in vielen dieser Prozesse, und ihre Untersuchung kann einen direkten Einblick in Ökosystemfunktionen geben.
Unser Projekt untersucht inwieweit die Muster der Amphibiendiversität in einer fragmentierten Landschaft und lokale Aussterbeereignisse von funktionellen Komponenten von Diversität, von der Struktur der Nahrungsnetze, von morphologischen Merkmalen und von phylogenetischer Distanz beeinflusst werden. Weiterhin ist es ein Ziel herauszuarbeiten inwieweit die Zusammensetzung und Struktur der Matrix (d.h. den nicht bewaldeten Flächen zwischen den Fragmenten) entscheidend für die Beschaffenheit von Gemeinschaften und von Nahrungsnetzen ist. Hierzu werden verschiedene Hypothesen getestet, die sich auf die Veränderung von Diversität auf der Ebene von Arten, Funktionen, Gemeinschaften und Ökosystemen beziehen.
Das untersuchte System sind Froschgemeinschaften in den Bergregenwäldern der Ranomafana Gegend im Südosten Madagaskars. Diese Gegend ist einzigartig in ihrer Amphibiendiversität. Die Ziele dieser Arbeit werden zum einen mit etablierten Freilandmethoden und zum anderen mit modernen Laboranalysen untersucht. Die Struktur von Nahrungsnetzen wird anhand der Analyse von stabilen Isotopen bestimmt.
Evolution of morphology and ecology in hyperdiverse larval amphibian communities in Madagascar
(Projektleiter: Prof. M. Vences, TU Braunschweig)
Anuran (frog) communities in the tropics often reach remarkable levels of species diversity, with up to 50-100 species occurring at one site. In this study we systematically address the factors allowing these high numbers of species to co-exist. Considering that related species of frogs in their adult phase do not tend to occupy radically different niches in morphology or nutrition, niche partitioning in the larval phase may be a key factor shaping these species-rich communities.
Our project studies hyperdiverse tropical tadpole communities, by combining a number of innovative techniques and using a highly suitable model region. The study is carried out in Madagascar. Tadpoles are identified to species by DNA barcoding. A variety of autecological and synecological parameters are screened. Trophic levels are comparatively assessed using stable isotopes. The obtained ecomorphological characters are plotted along the molecular phylogeny of Madagascan frogs.
Effekte von anthropogener Waldnutzung auf Reptiliengemeinschaften in Madagaskar
(in Kooperation mit Durrell Wildlife Conservation Trust, Madagaskar)
Amphibiengemeinschaften in den Elbauen (in Kooperation mit dem Biosphärenreservat Flusslandschaft Elbe)
Im Naturschutzgroßprojekt Lenzener Elbtalaue wird über ein Rückdeichungprojekt eine Renaturierung des extrem diversen, aber auch besonders gefährdeten Lebensraumes Flussaue zum möglichst ursprünglichen Zustand angestrebt. In Zusammenarbeit mit diesem Projekt bietet sich die außergewöhnliche Möglichkeit die Effekte und Auswirkungen der Renaturierungsmaßnahme auf einheimische Amphibiengemeinschaften im Vorfeld sowie von Beginn der Maßnahmen an strukturiert und vollständig wissenschaftlich zu untersuchen und somit fundierte Empfehlungen für vergleichbare Projekte bieten zu können. Auf zwei Ebenen (Gemeinschaftsökologie und Nahrungsökologie) ermitteln wir in diesem Projekt den Erfolg der Renaturierung und etablieren die Eignung der Amphibien als Indikator für diesen Erfolg. Dabei untersuchen wir die Effekte und Auswirkungen der Maßnahmen auf die gesamten Amphibiengemeinschaften direkt im Feld. Es werden hierzu die Häufigkeit der Arten und die Diversität der Gemeinschaften im Laufe der Renaturierungsmaßnahme mit verschiedenen Methoden verfolgt. Zudem werden Habitatnutzungsmodelle mit den im Freiland ermittelten Daten erstellt, in denen die entscheidenden Faktoren für die Nutzung von Laichgewässern durch die verschiedenen Amphibienarten herausgearbeitet werden, um somit die tatsächliche Eignung der neu geschaffenen Amphibienhabitate als Lebensraum zu bewerten. Zudem planen wir in einer Kombination aus Feld- und Laborstudie die Nahrungsökologie von larvalen Amphibien zu untersuchen, Unterschiede zwischen Arten herauszuarbeiten, und somit Rückschlüsse über die Rolle von Konkurrenz als Gemeinschaft-strukturierender Faktor zu ziehen.
Kaulquappengemeinschaften im Trockenwald Madagaskars
(in Kooperation mit Prof. K.E. Linsenmair, Universität Würzburg)
Die Amphibienfauna Madagaskars ist einzigartig, und sie stellt ein aufregendes Feld für ökologische Fragestellungen dar, sowohl als eigenständiges System betrachtet als auch als Modell für andere Systeme. Dieses Projekt schafft zunächst mit der taxonomischen Beschreibung der vorkommenden Arten die Basis für ökologische Fragestellungen und zeigt dann auf den Ebenen sowohl der Gemeinschaft als auch einzelner Arten, wie verschiedene Umweltfaktoren die Verteilung von Anuren in Raum und Zeit beeinflussen. Es zeigt sich, dass sowohl statische Eigenschaften der Gewässer als auch dynamische Faktoren wie Raubfeinde oder das Vorhandensein anderer Kaulquappen die Verteilung der Arten auf verschiedenen räumlichen Skalenebenen sowie deren Verhalten beeinflussen. Dies hilft die grundlegenden Mechanismen zu verstehen, die die Zusammensetzung der Lebensgemeinschaften in diesem Ökosystem bestimmen.
Biodiversity loss and fragmentation - matrix effects and ecosystem consequences using a hyperdiverse Malagasy amphibian assemblage as an example
(in Kooperation mit PD Dr. M.-O. Rödel, Naturkundemuseum Berlin)
Fragmentierung ist ein Prozess, der zum Verlust von Diversität, d.h. zu artenverarmten Gemeinschaften führen kann. Die Effekte des Verlustes von Arten oder funktionellen Gruppen jedoch können jedoch weit über eine Veränderung von Eigenschaften der Gemeinschaften selbst (z. B. Gemeinschaftsstruktur) hinausgehen und die Eigenschaften des ganzen Ökosystems beeinflussen. Eine fragmentierte Landschaft stellt somit ein sehr gut geeignetes System dar, um allgemein Gemeinschaft-Ökosystem Beziehungen zu untersuchen. Trophische Interaktionen und die trophische Struktur von Tiergemeinschaften spielen eine wichtige Rolle in vielen dieser Prozesse, und ihre Untersuchung kann einen direkten Einblick in Ökosystemfunktionen geben.
Unser Projekt untersucht inwieweit die Muster der Amphibiendiversität in einer fragmentierten Landschaft und lokale Aussterbeereignisse von funktionellen Komponenten von Diversität, von der Struktur der Nahrungsnetze, von morphologischen Merkmalen und von phylogenetischer Distanz beeinflusst werden. Weiterhin ist es ein Ziel herauszuarbeiten inwieweit die Zusammensetzung und Struktur der Matrix (d.h. den nicht bewaldeten Flächen zwischen den Fragmenten) entscheidend für die Beschaffenheit von Gemeinschaften und von Nahrungsnetzen ist. Hierzu werden verschiedene Hypothesen getestet, die sich auf die Veränderung von Diversität auf der Ebene von Arten, Funktionen, Gemeinschaften und Ökosystemen beziehen.
Das untersuchte System sind Froschgemeinschaften in den Bergregenwäldern der Ranomafana Gegend im Südosten Madagaskars. Diese Gegend ist einzigartig in ihrer Amphibiendiversität. Die Ziele dieser Arbeit werden zum einen mit etablierten Freilandmethoden und zum anderen mit modernen Laboranalysen untersucht. Die Struktur von Nahrungsnetzen wird anhand der Analyse von stabilen Isotopen bestimmt.
Chemische Ökologie und Nahrungsökologie (Dr. Caroline Stolter)
Chemische Ökologie und Nahrungsökologie
(Dr. Caroline Stolter)
Wer frißt wen und warum?
Der Schwerpunkt der chemischen Ökologie oder ökologischen Biochemie liegt in der Erforschung der chemischen Zusammenhänge zwischen Tieren und ihrer Umwelt. Im Focus stehen hierbei hauptsächlich die chemischen Eigenschaften von Nahrungspflanzen und ihre Bedeutung für Konsumenten, für die Wechselbeziehung zwischen Pflanze und Konsumenten (Tier-Pflanze-Interaktion) und für die Erforschung daraus resultierender Konsequenzen. Des Weiteren werden verschiedene Analyseverfahren zur Erfassung unterschiedlicher ökologischer Parameter auf ihre Anwendbarkeit im Freiland überprüft (z.B. die Verwendung von Biomarker, Fernerkundung und Nahinfrarotspektrometrie).
In unserer Arbeitsgruppe versuchen wir die Frage nach der Nahrungswahl für unterschiedliche Tierarten auf unterschiedlichen trophischen Ebenen in verschiedenen geographischen Räumen zu beantworten. Das Wissen über die Nahrungswahl der Tiere ist ein zentrales Element zum Verständnis der Dynamik wildlebender Tierpopulationen, ihrer inter- und intraspezifischen Konkurrenz und ihrer Einnischung im System, sowie ihrer Verbreitung und Verteilung im Raum. Die Nahrungswahl einer Tierart kann verschiedene Konsequenzen über mehrere trophische Ebenen hinweg nach sich ziehen. Die Erforschung der Nahrungswahl von Tieren stellt somit die Basis zum Verständnis von Ökosystemprozessen dar.
Innerhalb verschiedener Projekte untersuchen wir die Nahrungswahl von Großherbivoren und den Einfluss assoziierter Faktoren. Die räumlichen Forschungsschwerpunkte reichen vom nördlichen Skandinavien bis ins südliche Afrika. Neben Wildtieren, wie beispielsweise dem Elch oder verschiedenen Antilopen, arbeiten wir auch mit der Nahrungswahl verschiedener Haustiere (siehe spezifische Projekte unten).
Kooperationspartner u.a., Hilde K. Wam, Annika M. Felton, Karen Marie Mathisen, Märtha Wallgren, David F. Joubert
1. Monitoring program and conflicts in land use (SASSCAL)
Die Verbuschung der Savanne führt zu dramatischen Veränderungen in der Vegetationszusammensetzung und längerfristig zu einer Wandlung von nutzbarem Weideland in landwirtschaftlich unbrauchbares Land. Neben der Veränderung der Vegetationsstruktur durch die Verbuschung wird für das südliche Afrika auch eine Vegetationsänderung durch eine voraussichtliche Klimaerwärmung angenommen. Diese Klimaerwärmung hat nicht nur Auswirkung auf die Vegetationszusammensetzung sondern auch auf die chemische Zusammensetzung der Pflanzen und somit auf die Futterqualität für Herbivoren. Diese Änderung der Futterqualität bewirkt wiederum eine Änderung im Futterwahlverhalten der Pflanzenfresser und führt somit zu einer Änderung der Beeinflussung der Vegetation durch Herbivoren. Ziel der unten aufgeführten Projekte ist die Identifikation von wichtigen Schlüsselfunktionen und deren Wirkung auf die strukturelle, biologische und chemische Zusammensetzung der Vegetation unter dem Einfluss von Landnutzung und Klimawandel.
- Reaktion der typischer „Verbuschungspflanzen“ auf Verbiss und die nachfolgende Auswirkung auf Herbivoren
- Änderung der Nahrungsqualität für Großherbivore in Abhängigkeit von Feuer
- Einfluss von Landmanagement (Feuer, Überweidung und Buschentkusselung) auf die Nahrungsqualität und Habitatnutzung von wildlebenden Großherbivoren
- Untersuchung des Nahrungsregimes ausgesuchter Großherbivorer
- Einfluss von klimatischen Effekten auf die Nahrungspflanzenqualität
- Erstellung einer Datenbank für die Nahrungsqualität von Großherbivoren.
2. Zukunftsfähige Kulturlandschaft Dummersdorfer Ufer. Auswirkungen von Klimawandel und Beweidung auf Magerrasengesellschaften – Verknüpfung von Forschung und Umweltbildung (Oda Benthien, Caroline Stolter, Kooperationspartner: Museum für Natur und Umwelt Lübeck, Landschaftspflegeverein Dummersdorfer Ufer e.V.)
Zur Offen- bzw. Erhaltung ökologisch wertvoller Kulturlandschaften wie dem Lübecker Naturschutzgebiet "Dummersdorfer Ufer" dient die Beweidung der Flächen als eine bewährte Pflegemaßnahme. Um die vielschichtigen Effekte und Wechselwirkungen von Beweidung und klimawandelbedingter Veränderungen in einem Ökosystem zu verstehen, sind im Rahmen dieser Forschungsarbeit wissenschaftliche Untersuchungen vorgesehen, welche auf Ökosystemebene experimentell die Auswirkungen nachstellen. Finanzierung: ZKFL, Possehl Stiftung (siehe auch Oda Benthin)
3. Beeinflussung des Raum-Zeit-Verhaltens von Rotwild (Cervus elaphus) durch großräumige Beweidungsprojekte auf ausgewählten DBU-Naturerbeflächen (Benjamin Gillich in Kooperation mit der HNE in Eberswalde)
Der Rothirsch, einer der größten freilebenden Pflanzenfresser in Deutschland, wird aufgrund des Verlustes der wertvollen Offenlandschaften und lichten Wäldern in Deutschland immer mehr in seinem Lebensraum beschnitten. Zusätzlich ist dieser Lebensraum in vielen Bereichen Deutschlands stark reglementiert (Rotwildbezirke). Zur Pflege der naturschutzrelevanten Offenlandschaften wird häufig Beweidung durch verschiedene Haustierrassen durchgeführt (siehe auch Projekt Dummersdorfer Ufer). Ziel dieses Projektes ist es, die Aktionsräume der Hirschpopulation in unterschiedlichen Heidelandschaften zu erfassen und den Einfluss der Haustierhaltung sowie der menschlichen Nutzung auf das räumlich Verhalten der Tiere zu untersuchen. (siehe auch Benjamin Gillich)