Projektgruppen

8-2.2 | EVOLUTIONÄRES ANPASSUNGSPOTENZIAL AQUATISCHER SCHLÜSSELORGANISMEN IN KLIMATISCH UNTERSCHIEDLICHEN REGIONEN

Ob eine Population anstehende Klimaveränderungen evolutionär kompensieren kann und mit welchem Erfolg sie sich hierbei an neuen Standorten etablieren kann, hängt stark vom Ausmaß an genetischer Diversität klimarelevanter Fitnessmerkmale ab. Eine der wichtigsten Voraussetzungen für die Reaktion von Arten auf den Klimawandel ist somit die Kenntnis des Ausmaßes dieser Variation. In diesem Projekt soll die genetische Variation an klimarelevanten Merkmalen und das Anpassungspotenzial an Klimaveränderungen bei ökologischen Schlüsselarten untersucht werden. Dazu werden Common Garden- Temperaturexperimente mit Populationen einer Art aus

a) verschiedenen Klimazonen,

b) unterschiedlichen Regionen innerhalb einer Klimazone und

c) verschiedenen Genotypen (bei klonalen Organismen) und Populationen

auf lokaler Ebene untersucht werden. Mittels Kreuzungsexperimenten wird die Vererblichkeit dieser Merkmale untersucht und durch genetische Marker (Mikrosatelliten) der Grad an selektionsneutraler genetischer Differenzierung bestimmt.

Weiterhin werden mit einigen Arten Mehrgenerationsstudien durchgeführt, in denen Population mit unterschiedlichen Graden an genetischer Diversität über mehrere Generationen Umweltveränderungen (v.a. bezüglich Wassertemperatur und Sauerstoffkonzentration) ausgesetzt werden. Hierbei werden verschiedenen Life history-Parameter über die Generationen aufgenommen, um Aussagen über die Anpassungsfähigkeit und die Bedeutung genetischer Variabilität für die Lebensfähigkeit von Populationen bei veränderten Umweltbedingungen treffen zu können.

Die Studien werden an ausgewählten limnischen Modellorganismen durchgeführt, insbesondere Chironomus riparius, Radix balthica und Daphnia galeata.

Dieses Projekt wird untertützt durch Hessische Landesmittel.

Team

Prof. Dr. Markus Pfenninger, Wissenschaftler
Sabrina Nemec, Doktorandin

Publikationen

Jesse, R., Grudinski, M., Klaus, S., Streit, B. & M. Pfenninger (2011) : Evolution of freshwater crab diversity in the Aegean region (Crustaceae: Brachyura: Potamidae). Molecular Phylogenetics and Evolution 59(1): 23-33. doi:10.1016/j.ympev.2010.12.011.

Kappes, H., Katzschner, L. & C. Nowak (2012) : Urban summer heat load: meteorological data as a proxy for metropolitan biodiversity. - Meteorologische Zeitschrift 21: 525-528.

Merker, S., Thomas, S., Völker, E., Perwitasari-Farajallah, D., Feldmeyer, B., Streit, B., & M. Pfenninger (2014) : Control region length dynamics potentially drives amino acid evolution in tarsier mitochondrial genomes. - Journal of Molecular Evolution/ *79*, 40-51

Nemec, S., Heß, M., Nowak, C. & M. Pfenninger (2012) : Experimental evidence for niche segregation in a species pair of non-biting midges. - Hydrobiologia 691: 203-212.

Nowak, C., Nemec, S., Vogt, C. & M. Pfenninger (2010) : Chironomus als Modellorganismus der Molekularen Ökologie – vom Wert genetischer Vielfalt bis zur Anpassung an Klimastress. - Deutsche Gesellschaft für Limnologie (DGL), Erweiterte Zusammenfassungen der Jahrestagung 2009 (Oldenburg) 438-442.

Nowak, C., Vogt, C., Pfenninger, M., Schwenk, K., Streit, B., Oehlmann, J. & M. Oetken (2012) : Impact of genetic diversity and inbreeding onthe life-history of Chironomus midgesover consecutive generations. - Chemosphere 88(8): 988–993.

Pfenninger, M., Patel, S., Arias-Rodriguez, L., Feldmeyer, B., Riesch, R. & M. Plath (2015) : Unique evolutionary trajectories in repeated adaptation to hydrogen sulphide-toxic Habitats. - Molecular Ecology 24: 5446-5459

Streit, B. (2010) : Verlust der biologischen Vielfalt. Über spekulative Zahlen und realisierbare Ziele. - Forschung & Lehre 9/10, S. 654-656
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Vogt, C., Langer-Jaesrich, M., Elsässer, O., Schmitt, C., Van Dongen, S., Köhler, H.-R., Oehlmann, J. & C. Nowak (2013) : Effects of inbreeding on mouthpart deformities of Chironomus riparius under sublethal pesticide exposure. - Environmental Toxicology and Chemistry 32: 423-425.