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DFG project G:(GEPRIS)544967707
Entwicklung eines prozess-basierten Verständnisses der Kontextabhängigkeit von Symbioseformen
| Coordinator | Professorin Dr. Ursula Gaedke ; Dr. Toni Klauschies |
| Grant period | 2024 - |
| Funding body | Deutsche Forschungsgemeinschaft |
| DFG | |
| Identifier | G:(GEPRIS)544967707 |
⇧ FOR 5726: Dichteabhängige Symbiose in planktonischen Systemen - DynaSym ⇧
Note: Eine Symbiose ist die enge physische Verbindung von Individuen verschiedener Arten, die sich positiv, negativ oder gar nicht auf die Fitness beider Partner auswirken kann, und z. B. zu Mutualismus, Parasitismus oder Kommensalismus führen kann. Neuere Erkenntnisse zeigen, dass die Form einer Symbiose nicht dauerhaft sein muss, sondern sich in Abhängigkeit von den abiotischen oder biotischen Bedingungen (dem Kontext) ändern kann. Allerdings fehlt uns derzeit ein klares mechanistisches Verständnis von den verschiedenen Faktoren, die die Kosten-Nutzen-Beziehungen für beide symbiotischen Partner im Nahrungsnetzkontext beeinflussen. Deshalb wollen wir neue und allgemeine Erkenntnisse gewinnen, wie die Form der Symbiose von den Dichten, relativen Häufigkeiten und Merkmalen der Symbiosepartner abhängt und wie sie die Populations- und Merkmalsdynamik sowie die Rückkopplung zwischen der Form der Symbiose und der Merkmals- und Populationsdynamik beeinflusst. Dies wird zur allgemeinen Theoriebildung in der community ecology beitragen, indem die Kontextabhängigkeit der Form der Symbiosen mit Aspekten der eco-evolutionary dynamics und der Nahrungsnetztheorie kombiniert werden. Zu diesem Zweck werden mathematische Modelle implementiert und analysiert, die wesentliche Merkmale von weitverbreiteten Ciliaten-Algen-Symbiosen berücksichtigen und mit einem Nahrungsnetzhintergrund versehen. Ziel ist es, allgemeine Prozesse aufzudecken, die kontextabhängigen Veränderungen in der Stärke und Form einer Symbiose unter verschiedenen Umweltbedingungen (Licht, Nährstoffe, Bakterien) zugrunde liegen. Dieses grundlegende Nahrungsnetzmodell wird erweitert, so dass insbesondere der Wirt und der Algen-Endosymbiont ihre funktionellen Eigenschaften an veränderte Bedingungen anpassen können und die Auswirkungen dieser Flexibilität auf die Populationsdynamik und die Symbioseform analysiert werden können. Im Weiteren wird die Nahrungsnetzstruktur des Modells erweitert und der Einfluss von zusätzlichen Herbivoren, Prädatoren und Konkurrenten auf die Kosten-Nutzen Beziehungen und die Form der Symbiose sowie die Populations- und Eigenschaftsdynamiken untersucht. Abschließend soll die Komplexität des grundlegenden Nahrungsnetzmodells reduziert werden, um ein allgemeineres Nahrungsnetzmodul zu entwickeln, das zur Untersuchung kontextabhängiger Veränderungen der Kosten und des Nutzens von Symbiosen in größeren und komplexeren Nahrungsnetzen und zur Abstraktion vom untersuchten System verwendet werden kann. Die Modellentwicklung, -parametrisierung und -analyse stützt sich auf empirisch gut untersuchte Systeme in der Forschergruppe. Im Gegenzug soll das Modell dazu beitragen, die in der Forschergruppe erhobenen experimentellen Daten mechanistisch zu verstehen und die experimentellen Ansätze zu optimieren.