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Biologische Auswirkungen der globalen Erwärmung auf kälteangepasste endemische Amphipoden des Baikalsees

Biologische Auswirkungen der globalen Erwärmung auf kälteangepasste endemische Amphipoden des Baikalsees

Projekttitel: Biologische Auswirkungen der globalen Erwärmung auf endemische Amphipoden des Baikalsees

Projektdauer: 2018 - 2021

Projektpartner: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ, Kontakt Till Luckenbach), Staatliche Universität Irkutsk (Kontakt Bedulina Daria Sergejewna)

Kurzfassung des Projektes: Dieses Projekt zielt darauf ab, die Auswirkungen des Klimawandels auf repräsentative Amphipodenarten zu untersuchen, die im Baikalsee heimisch sind. Der in Ostsibirien gelegene Baikalsee ist ein hervorragendes Modell für Untersuchungen der Auswirkungen des Klimawandels auf Süßwasserorganismen, da seine Fauna mit ihrer hohen Artenvielfalt und einer Vielzahl von Anpassungsstrategien ideal für vergleichende Studien ist. Die bereits sichtbare globale Erwärmung hat den Baikalsee in den letzten Jahrzehnten getroffen. Langfristig können diese Veränderungen die Funktion des Ökosystems dramatisch beeinträchtigen und die Invasion gebietsfremder Arten erleichtern. Baikal-Amphipoden, die sich im Winter vermehren, sind bei kalten Temperaturen (0-4 ° C) physiologisch besonders aktiv, wohingegen die meisten anderen Amphipodenarten, einschließlich potenziell für den Baikalsee invasiver Arten, inaktiv werden. Somit kann die hohe physiologische Aktivität bei kalten Temperaturen als selektiver Vorteil für Baikal-Endemiten im Vergleich zu Nicht-Baikal-Arten angesehen werden. Wenn die Wassertemperaturen am Baikalsee weiter ansteigen, ist es denkbar, dass eine physiologische Aktivität bei niedrigen Temperaturen es den Baikal-Endemiten nicht mehr ermöglicht, nicht-baikalische Arten zu übertreffen, die dann zu invasiven Arten werden können. Hier schlagen wir einen integrativen Ansatz vor, bei dem die modernsten Methoden der Proteogenomik, Systembiologie, Öko-Evo, molekularen, biochemischen und physiologischen Methoden zur Beantwortung der Fragen eingesetzt werden (1). Was sind die Mechanismen der Kältetoleranz bei Baikal-Endemiten? und (2) was sind die Schwellentemperaturen, wenn Arten im Winter in kalte Winterruhe geraten oder inaktiv werden? Wir werden das Ausmaß der Kälteakklimatisierung und Kältetoleranz bei den häufigsten endemischen Baikalamphipoden (Amphipoda: Crustacea) und der potenziell invasiven Art Gammarus lacustris untersuchen. Mithilfe physiologischer Methoden sowie der Proteogenomik und Systembiologie werden Proteine ​​identifiziert, die eine hohe physiologische Aktivität bei niedrigen Temperaturen ermöglichen, und ihre Rolle bei der Anpassung und Evolution von Amphipoden wird aufgedeckt. Diese Informationen sind wichtig, um den Mechanismus der Kältetoleranz bei Amphipoden zu verstehen, und können als Marker für kältetolerante Arten verwendet werden. Darüber hinaus werden wir Proben aus verschiedenen Populationen einer Art vergleichen, um die Variabilität innerhalb einer Art zu bestimmen und festzustellen, ob sich eine Population bei Temperaturänderungen ausbreiten und andere Populationen ersetzen kann. Unsere Ergebnisse werden eine Vorhersage ermöglichen, inwieweit Änderungen der Umweltfaktoren von der Fauna des Baikalsees toleriert werden. Darüber hinaus wird es möglich sein, das Risiko von Veränderungen des Ökosystems durch den Ersatz von endemischen durch invasive Arten zu bewerten.

Die Kooperation mit den russischen Partnern läuft schon seit vielen Jahren. Die Ergebnisse vergangener Projekte, auf denen das aktuelle Projekt aufbaut, können Sie hier nachlesen.

Die Arbeiten wurden außerdem in diesem Buchkapitel zum Thema Baikal und Klimawandel zusammengefasst (Aus "Water and Environment in the Selenga-Baikal Basin: International Research Cooperation for an Ecoregion of Global Relevance", 2016, ibidem press, pp.219-235).

Finanzielle Unterstützung: Im Rahmen des deutsch-russischen Förderprogramms "Helmholtz-RSF Joint Research Groups" der Helmholtz-Gemeinschaft und der Russian Science Foundation (RSF) erhalten ausgewählte Forschergruppen in einer Laufzeit von drei Jahren jeweils eine Förderung von bis zu 130.000 Euro pro Jahr aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds der Helmholtz-Gemeinschaft sowie einen Förderbetrag in gleicher Höhe von RSF. Das Projekt "Biologische Auswirkungen der globalen Erwärmung auf endemische Amphipoden des Baikalsees" wurde in der zweiten, von insgesamt drei Ausschreibungsrunden, ausgewählt. Die zweite Ausschreibungsrunde erfolgte auf den beiden Gebieten "Energy Storage and Grid Integration" sowie "Climate Research". Die erste Ausschreibungsrunde erfolgte 2017 auf den Gebieten "Biomedicine" sowie "Information and Data Science". Weitere Informationen zu den Helmholtz-RSF Joint Research Groups finden Sie hier.