Habitat disturbance and hydrological parameters determine the body size and reproductive strategy of alluvial ground beetles

Environmental variability is the main driver for the variation of biological characteristics (life-history traits) of species. Therefore, life-history traits are particularly suited to identify mechanistic linkages between environmental variability and species occurrence and can help in explaining ecological patterns. For ground beetles, few studies directly related species traits to environmental variables. This study aims to analyse how life-history traits of alluvial ground beetles are controlled by environmental factors. I expected that the occurrence of species and the occurrence of specific traits are closely related to hydrological and disturbance parameters. Furthermore I expected most of the trait-variation to be explained by a combination of environmental variables, rather than by their isolated effects. Ground beetles were sampled in the year 2005 in floodplain grassland along the Elbe River in Germany. I used redundancy analysis to quantify the effects of hydrological, sediment, and disturbance related parameters on both species occurrence and species traits. I applied variation partitioning to analyse which environmental compartments explain most of the trait variation. Species occurrence and trait variation were both mainly controlled by hydrological and flood disturbance parameters. I could clearly identify reproductive traits and body size as key traits for floodplain ground beetles to cope with the environmental variability. Furthermore, combinations of hydrological, habitat disturbance, habitat type, and species diversity parameters, rather than their isolated effects, explained large parts of ground beetle trait variation. Thus, a main conclusion of this study is that ground beetle occurrence is mainly determined by complex, multi-scale interactions between environmental variability and their life-history traits

Differenzierung von Laufkäfergemeinschaften (Col., Carabidae) an der Mittleren Elbe am Beispiel des Roßlauer Oberluchs

Im Rahmen der wissenschaftlichen Begleitforschung zum Deichrückverlegungsvorhaben im Roßlauer Oberluch wurden auch die Laufkäfer untersucht. Aufgrund ihrer hohen Mobilität reagieren Laufkäfer relativ schnell auf sich ändernde Umweltbedingungen, vor allem in dynamischen Lebensräumen wie Auen. Darüber hinaus weisen viele Arten eine spezielle Habitatbindung auf und eignen sich daher sehr gut als Bioindikatoren für hydrologische Veränderungen in Auen. Da auch die Biologie und die Ökologie dieser Artengruppe relativ gut bekannt sind, wurden die Laufkäfer als Modelltiergruppe ausgewählt, um die Auswirkungen von Rückdeichungen zu quantifizieren. Bisher weiß man relativ wenig darüber, wie Laufkäfer auf solche Maßnahmen reagieren. Der vorliegende Artikel soll weniger auf die Auswirkungen von Rückdeichungen eingehen, sondern vielmehr einen Überblick über den Status-Quo-Zustand der Laufkäferfauna vor der Deichöffnung geben

Zur Regenerationsfähigkeit von Laufkäferzönosen (Col., Carabidae) nach einem extremen Sommerhochwasser an der Mittleren Elbe

Laufkäfer gehören zu den häufigsten Makroinvertebraten in terrestrischen und semiterrestrischen Lebensräumen und erfüllen aufgrund ihrer vielfach räuberischen Lebensweise wichtige regulatorische Funktionen in Ökosystemen. Dank zahlreicher Freiland-Untersuchungen in den letzten Jahrzehnten sind die ökologischen Ansprüche vieler Laufkäfer relativ gut bekannt. Durch ihre hohe Mobilität - viele Arten sind flugfähig - können Laufkäfer sehr schnell auf Veränderungen ihrer Umwelt reagieren. Gleichzeitig besitzen Laufkäfer die Fähigkeit, Umwelteinflüsse über eine längere Zeit zu integrieren. So können sich z. B. die Auswirkungen von Störungen stark in den Dominanzen einzelner Arten oder im Fehlen von Arten mit bestimmten ökologischen Ansprüchen widerspiegeln und somit noch mehrere Jahre nach dem Ereignis in den Artengemeinschaften sichtbar sein. Diese Eigenschaften machen Laufkäfer als Zeigerarten für biotische und abiotische Veränderungen der Umwelt interessant, weshalb sie auch als Modelltiergruppe gelten. Die vorliegende Arbeit beschreibt die kurz- und mittelfristigen Auswirkungen des extremen Sommerhochwassers auf die Laufkäferfauna von Auengrünlandstandorten an der Mittleren Elbe

Heuschreckengemeinschaften im Roßlauer Oberluch an der Mittleren Elbe

Deichrückverlegungsprojekte, wie das im Roßlauer Oberluch an der Mittleren Elbe, stellen für den Naturschutz sowohl Chance als auch Herausforderung dar. Es wird argumentiert, dass solche Maßnahmen einerseits dem Hochwasserschutz, auf der anderen Seite auch dem Arten- und Biotopschutz dienen sollen. Die Auswirkungen von Deichrückbauvorhaben auf Natur und Landschaft sind bisher jedoch nur unzureichend bekannt. Dies ist primär der Tatsache geschuldet, dass für viele Arten die Kenntnisse über die Wechselwirkungen mit ihrer Umwelt noch immer defizitär sind und somit die Auswirkungen von Umweltveränderungen auf Flora und Fauna nicht effektiv quantifiziert werden können. Das gilt auch und gerade für Heuschrecken in Feuchtlebensräumen, wie z. B. in Flussauen. In der vorliegenden Arbeit wurden die Zusammenhänge zwischen wichtigen Umweltvariablen und den Vorkommen von Heuschrecken genauer betrachtet

Auswirkungen des Elbehochwassers 2002 auf ausgewählte Artengruppen : eine Einführung in das Projekt HABEX

Die Auswirkungen extremer Wetterereignisse auf die Biodiversität sind bisher nur unzureichend bekannt. In den letzten Jahren steigen daher die Bemühungen, Effekte solcher Ereignisse auf Arten und Ökosysteme zu quantifizieren und Schutzstrategien zu entwickeln. Das vom BMBF geförderte Verbundprojekt RIVA – Robustes Indikationssystem für ökologische Veränderungen in Auen (Scholz et al. 2001, 2009, Dziock et al. 2006) stellte eine hervorragende Grundlage für Untersuchungen der ökologischen Auswirkungen nach den extremen Hochwasserereignissen im Sommer 2002 und im Winter 2002/2003 sowie der folgenden extremen Trockenheit im Sommer 2003 dar. Für die Artengruppen Laufkäfer, Mollusken und Pflanzen bestand deshalb im Rahmen des hier vorgestellten HABEX-Projektes (AuenHABitate nach EXtremhochwasserereignissen am Beispiel der Mittleren Elbe) die einmalige Gelegenheit, die Auswirkungen dieses in Zeitpunkt und Intensität ungewöhnlichen Hochwassers auf denselben Probeflächen durch einen Zustandsvergleich der Jahre vor der Flut (1998/99) und danach (2003-2006) zu untersuchen

Transduction of chemical signals in dictyostelium cells

Three different functions of cyclic AMP in D discoideum are known: (1) cAMP acts as a chemoattractant during cell aggregation, (2) it controls cell development, particularly the acquisition of aggregation competence, and (3) it is involved in terminal cell differentiation. In this report we will concentrate on the functions 1 and 2 of cAMP. Chemotaxis requires the recognition of concentration gradients in the environment by attractant binding to cell surface receptors, the processing of signals from the receptors to the contractile system of the cells, extension of pseudopods at one part, and contraction at other parts of the cells in accord with the external gradient. One pathway of signal processing from the receptors to the contractile system involves the regulation of a myosin kinase. The control of development up to aggregation competence is largely dependent on the temporal pattern of cAMP application: Only repetitive pulses enhance development. This effect has been studied using the expression of a membrane glycoprotein called contact site A as a differentiation marker

Dynamic rerouting of the carbohydrate flux is key to counteracting oxidative stress

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Eukaryotic cells have evolved various response mechanisms to counteract the deleterious consequences of oxidative stress. Among these processes, metabolic alterations seem to play an important role.</p> <p>Results</p> <p>We recently discovered that yeast cells with reduced activity of the key glycolytic enzyme triosephosphate isomerase exhibit an increased resistance to the thiol-oxidizing reagent diamide. Here we show that this phenotype is conserved in <it>Caenorhabditis elegans </it>and that the underlying mechanism is based on a redirection of the metabolic flux from glycolysis to the pentose phosphate pathway, altering the redox equilibrium of the cytoplasmic NADP(H) pool. Remarkably, another key glycolytic enzyme, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), is known to be inactivated in response to various oxidant treatments, and we show that this provokes a similar redirection of the metabolic flux.</p> <p>Conclusion</p> <p>The naturally occurring inactivation of GAPDH functions as a metabolic switch for rerouting the carbohydrate flux to counteract oxidative stress. As a consequence, altering the homoeostasis of cytoplasmic metabolites is a fundamental mechanism for balancing the redox state of eukaryotic cells under stress conditions.</p

Deichrückverlegungen in Sachsen-Anhalt und wissenschaftliche Begleituntersuchungen am Beispiel des Roßlauer Oberluchs

Deichbau und andere flussbautechnische Maßnahmen haben dazu geführt, dass die Mittlere Elbe ihre ursprünglichen Überschwemmungsgebiete verloren hat. Um die Auswirkungen der alljährlich auftretenden Hochwasserereignisse einzudämmen, wurden große Bereiche der Talniederung durch Deiche vom Überflutungsgeschehen abgetrennt. Diese Eingriffe in den Naturhaushalt ermöglichten gleichfalls eine intensive ackerbauliche Nutzung oder eine hochwassersichere Bebauung der Auen. Die natürliche Auendynamik ist heute weitestgehend auf einen schmalen Bereich entlang der Elbe beschränkt. Hinter den Deichen sind die für die Elbeauen typischen Lebensräume von der lebenswichtigen Auendynamik abgeschnitten. Angepasste Auenarten und -lebensgemeinschaften treten zugunsten von Allerweltsarten zurück. Eine Wiederanbindung von Altauenbereichen an das Überflutungsgeschehen ist deshalb eine der vordringlichsten Maßnahmen zur Revitalisierung gefährdeter Auenlebensräume und stellt eine Chance dar, einen nachhaltigen und modernen Hochwasserschutz mit Naturschutzzielen zu verbinden. An der Elbe entspricht das aktuelle Hochwasserschutzsystem nicht den heutigen Anforderungen an den Hochwasserschutz. Um jedoch jederzeit auf mögliche große Hochwasserereignisse reagieren zu können, entstanden Anfang der 1990er Jahre in den Anliegerländern der Elbe zahlreiche Pläne für Deichrückverlegungen

Aggregation and travelling wave dynamics in a two-population model of cancer cell growth and invasion

Funding: Engineering and Physical Sciences Research Council (UK) grant numbers EP/L504932/1 (VB), EP/K033689/1 (RE).Cells adhere to each other and to the extracellular matrix (ECM) through protein molecules on the surface of the cells. The breaking and forming of adhesive bonds, a process critical in cancer invasion and metas- tasis, can be influenced by the mutation of cancer cells. In this paper, we develop a nonlocal mathematical model describing cancer cell invasion and movement as a result of integrin-controlled cell-cell adhesion and cell-matrix adhesion, for two cancer cell populations with different levels of mutation. The partial differential equations for cell dynamics are coupled with ordinary differential equations describing the extracellular matrix (ECM) degradation and the production and decay of integrins. We use this model to investigate the role of cancer mutation on the possibility of cancer clonal competition with alternating dominance, or even competitive exclusion (phenomena observed experimentally). We discuss different possible cell aggregation patterns, as well as travelling wave patterns. In regard to the travelling waves, we investigate the effect of cancer mutation rate on the speed of cancer invasion.Publisher PDFPeer reviewe