Zwick, P.

MPG.PuRe

Max-Planck-Institut für LimnologiePlönGeschäftsführender DirektorProf. Dr. Manfred MilinskiAugust-Thienemann-Straße 224306 PlönPostfach 16524302 PlönTelefon 0 4522/763-254Telefax 0 45 22/7 63-310E-mail: milinski@mpil-ploen.mpg.deInternet: http://www.mpil-ploen.deWissenschaftliche Mitglieder, DirektorenProf. Dr. Winfried Lampert p Prof. Dr. Manfred MilinskiArbeitsgruppe TropenökologiePriv.-Doz. Dr. Wolfgang J. JunkLimnologische Flussstation SchlitzProf. Dr. Peter ZwickMitarbeiterEnde 2000 waren insgesamt 89 Mitarbeiter (einschließlich der Drittmittel-beschäftigten) am Institut tätig, darunter 26 Wissenschaftler; dazu kamen imBerichtsjahr 33 Nachwuchs- und Gastwissenschaftler.Forschungsthemen im ÜberblickÖkophysiologische, evolutionsbiologische und populationsgenetische Mecha-nismen der Entstehung von Lebensgemeinschaften in Seen (Lampert)Sexuelle Selektion und Koevolution in Wirt-Parasit-Systemen, Evolutionsöko-logie von Konkurrenz und Kooperation (Milinski)Tropenökologie: Ökologie tropischer Überschwemmungsgebiete (Junk)Limnologische Flussstation Schlitz: Struktur und Funktion kleiner Fließgewäs-ser (Zwick)Emeritierte Wissenschaftliche Mitglieder:Prof. Dr. Drs. h. c. Hans Jürgen OverbeckProf. Dr. Harald SioliFachbeirat:Prof. Dr. William M. Lewis jr,Boulder/USAProf. Dr. Tony J. Pitcher,Vancouver/KanadaProf. Dr. Wayne K. Potts,Salt Lake City/USAProf. Sir Ghillean Prance FRS,Dorset/UKProf. Dr. Klaus Peter Sauer, BonnProf. Dr. Karl Sigmund,Wien/ÖsterreichProf. Dr. James V. Ward,Dübendorf/SchweizProf. Dr. Robert G. Wetzel,Tuscaloosa/USAKuratorium:Dr. Michael Bürsch, MdB, HeikendorfUlf Demmin, PlönGünter Flessner, DersauUwe Jes Hansen, PlönWolf-Rüdiger Janzen, KielProf. Dr. Ludger Kappen, KielEberhard Seidel, PlönProf. Dr. Ulrich Sommer, KielDr. Ralph Stegner, KielClemens Graf von Westfalen, MeschedeInstitutsgeschichteGegründet 1891 als Biologische Stati-on zu Plön. 1917 Übernahme des In-stituts durch die Kaiser-Wilhelm-Ge-sellschaft als Hydrobiologische An-stalt unter August Thienemann. 1920bis 1930 Deutsche LimnologischeSundaexpedition, Beginn der tropi-schen Limnologie unter maßgeblicherBeteiligung von A. Thienemann. 1949Anschluss der „Fuldastation“ inSchlitz (Hessen) an die Hydrobiologi-sche Anstalt als Außenstelle (heutigeLimnologische Flussstation). 1957Harald Sioli als GeschäftsführenderDirektor und selbständiger Abtei-lungsleiter. 1966 Umbenennung inMPI für Limnologie. Abteilungen All-gemeine Limnologie (J. Overbeck)und Tropenökologie (H. Sioli). 1978Emeritierung von H. Sioli. 1984 Grün-dung der Abteilung Ökophysiologie(W. Lampert). 1991 Emeritierung vonJ. Overbeck. Etablierung der AG Tro-penökologie 1984 (W. Junk) und derLimnologischen Flussstation inSchlitz 1991 (P. Zwick) als selbstän-dige Arbeitsgruppen. 1999 Gründungder Abteilung Evolutionsökologie (M.Milinski).Weitere AnschriftenLimnologische Flussstation SchlitzDamenweg 136110 SchlitzPostfach 26036105 Schlitz (Hessen)Telefon 0 6642/9603–0Telefax 06642/6724Außenstellec/o Instituto Nacional de Pesquisas daAmazónia (INPA)Caixa Postal 47869.011-970 Manaus/AmazonasBrasilienAbteilung ÖkophysiologieDirektor: Prof. Dr. Winfried LampertArbeitsgebieteMechanistische Modelle von Inter-aktionen im Freiwasserraum vonSeen; Kontrolle der Struktur von Le-bensgemeinschaften durch Ressour-cenkonkurrenz, Räuber-Beute-Bezie-hungen und Allelopathie; chemischeKommunikation in aquatischen Öko-systemen: Induktion phänotypischerVeränderungen in Morphologie, Le-benszyklus und Verhalten als Vertei-digungsmechanismen durch che-mische Signale von Räubern; Bedeu-222 Limnologietung intraspezifischer Variabilität inPopulationen von Algen und Zoo-planktern; Evolution von Lebens-zyklus-Strategien; Interaktionen inmikrobiellen Nahrungsnetzen; Vertei-lung von nitrifizierenden und denitri-fizierenden Bakterien in Ressourcen-gradienten; Populationsgenetik: klo-nale Struktur parthenogenetischerFreilandpopulationen; interspezi-fische Hybridisierung; Bedeutungvon Dauerstadienbanken im Sedi-ment.Abteilung EvolutionsökologieDirektor: Prof. Dr. Manfred MilinskiArbeitsgebieteKoevolution in Wirt-Parasit-Syste-men: Sexuelle Selektion, Fitnesskon-sequenzen der Partnerwahl für Im-munokompetenz bzw. Virulenz, Life-History-Strategien, Evolution desWirtswechsels; Strategien im Herm-aphroditen-Dilemma; Räuber-Beute-Beziehungen; Evolutionsökologie derKonkurrenz; Kooperationsstrategienim Gefangenen-Dilemma.Arbeitsgruppe TropenökologieLeiter: Priv.-Doz. Dr. Wolfgang J. JunkArbeitsgebieteÖkologie tropischer Überschwem-mungsgebiete mit Schwerpunkt Ama-zonien und Pantanal in Brasilien:Struktur und Funktion von Über-schwemmungsgebieten in Abhängig-keit vom Flutpuls, der Sedimentfrachtund den geochemischen Bedingun-gen; Auswirkungen der periodischenÜberflutung auf die physikalisch-che-mischen Bedingungen in Böden undSedimenten; Anpassungen von Orga-nismen an den Wechsel zwischenaquatischer und terrestrischer Phase;Primärproduktion und Photosynthesein Abhängigkeit vom Flutpuls; Abbauvon organischem Material, Nahrungs-netze und Bioelementzyklen; Biodi-versität.Limnologische Flussstation Schlitz(Hessen)Leiter: Prof. Dr. Peter ZwickArbeitsgebieteExperimentelle und deskriptiveGrundlagenforschung zu Strukturund Funktion rhithraler Fließgewäs-ser, exemplarisch am Breitenbach beiSchlitz; Erhebung meteorologischerGrundlagendaten des Einzugsgebiets;abiotische Faktoren im Bach- und In-terstitialwasser; ökologische Rolle derBakterien im Gewässer, Nutzung vonNährstoffen in verschiedenen Sedi-menttypen; mikrobieller Abbau orga-nischer Substanzen, Falllaubaufberei-tung durch aquatische Pilze und In-teraktionen mit Konsumenten; Ver-wertung bakterieller Biomasse durchdie Fauna; Erfassung und Rolle derbenthischen und interstitiellen Meio-fauna; intra- und interspezifischeKonkurrenz dominanter Weidegängerund deren Interaktionen mit Auf-wuchsalgen; Eintrag und Aufarbei-tung allochthonen organischen Mate-rials; limitierende Faktoren fürWachstum und Populationsentwick-lung detritivorer Fließgewässertiere;Autökologie dominanter Taxa in kom-binierten Freiland- und Laborstudien.Aktueller Forschungsschwerpunkt‚Samenbanken von Bach-InsektenDer globale Wasserkreislauf überLand beginnt oft mit kleinen Bächen;in Mitteleuropa stellen sie die häu-Limnologie 223figste Erscheinungsform oberirdi-scher Gewässer dar. Bäche und kleineFlüsse beherbergen artenreiche Ge-meinschaften meist winziger bis mit-telgroßer Pflanzen und Tiere. Dieseleben wegen der Schwemmkraft desWassers vor allem auf überspültenUnterlagen am Gewässergrund; nurwenige speziell angepasste Fischekönnen sich dauernd frei im Wasseraufhalten. Der Gewässergrund wirdaber durch das fließende Wasserständig umgestaltet, je nach Abfluss-menge bis hin zum Transport sehrgroben Gerölls und zum Geschiebe.Organismen, die Fließgewässer dau-erhaft besiedeln, müssen an diese In-stabilität angepasst sein, oder müs-sen Bäche immer wieder neu besie-deln, wie viele Insekten, die als Er-wachsene an Land leben.Anpassungen von Lebenszyklenan die saisonale Dynamik der Fließ-gewässer werden oft dadurch er-reicht, dass bestimmte Stadien imnicht ständig stark durchströmtenLückensystem des tieferen Gewässer-grundes in Ruhe verharren und erstnach gewisser Zeit oder unter be-stimmten Bedingungen die Entwick-lung wieder aufnehmen. Länger be-stehende Depots ruhender Entwick-lungsstadien in Fließgewässern sindaber nicht bekannt, was bei der Insta-bilität des Gewässerbodens nichtüberrascht. ‚Samenbanken lange ru-hender, entwicklungsbereiter Eierkommen aber nach Laborbefunden inBächen doch vor, wenngleich ihre Le-bensdauer nicht an jene von Klein-krebsen heranreicht, die im ungestör-ten Sediment von Seen viele Jahr-zehnte lebensfähig bleiben.Konkrete Daten liegen für die Ple-coptere Dinocras cephalotes vor, diein sauberen steinigen Fließgewässernhäufig sein kann (Abb. 1); sie stammtaus dem Mittelmeergebiet, kommt re-zent aber bis zum höchsten NordenEuropas vor. Ihre Larvalentwicklungdauert in Mitteleuropa vermutlichdrei Jahre, im Süden weniger, inNordeuropa mehr. Die Weibchen le-gen nach einmaliger Paarung bisüber 1000 hartschalige Eier, derenjahrelang elastisch bleibender Haft-anker erst funktionsfähig wird, nach-dem die Eier in Lücken des Bachbo-dens eingeschwemmt wurden. Nachälteren Untersuchungen schlüpftendie Eier nur in einem engen Bereichum 16–20bC sehr erfolgreich; bei denin Mitteleuropa im natürlichen Le-bensraum üblichen niedrigeren Tem-peraturen, aber auch bei bis maximal27bC wäre die Sterblichkeit hoch.Wenn bei ungünstigen Tempera-turen Eier nicht schlüpfen, sind sieAbb. 1: Mit 35 mmLänge gehört das Weib-chen der Steinfliege Di-nocras cephalotes zuden größten europäi-schen Bergbachinsek-ten.224 Limnologiejedoch meist nicht tot, sondern ru-hen, bis höhere oder gegebenenfallskühlere Temperaturen erreicht wer-den. Unter den Geschwistern in ei-nem Gelege sind oft solche, die sichschon bei 6 oder 8b, andere, die sicherst bei 10, 12 oder gar 14b zu ent-wickeln beginnen, auch einige, die ab18, 20 oder 22bC nicht mehr in dieEntwicklung eintreten. So beginnt dieEntwicklung je nach Wassertempera-tur zu verschiedenen Zeiten, durchdie breite Streuung scheint das Über-leben zumindest einiger Nachkom-men gesichert und für thermisch ex-treme Jahre steht ein Vorrat ruhenderEier bereit. Eier entwickeln sich auchdann erfolgreich, wenn sie im Laborlange auf eine geeignete Starttem-peratur für ihre Entwicklung wartenmussten (Abb.2).Einmal begonnen, geht die Ent-wicklung voran, sofern 4bC nicht un-terschritten werden; der Wärmebe-darf für die gesamte Embryonalent-wicklung ist mit fast 800 Tagesgra-den sehr hoch. In hoch gelegenenund nördlichen Teilen des Areals vonD. cephalotes wird diese Wärmesum-me nach der sommerlichen Eiablagegar nicht mehr im selben Jahr er-reicht. Die Art kann dort nur existie-ren, weil sie ihre Embryonalentwick-lung ab 4bC unterbrechen und beisteigenden Temperaturen wieder auf-nehmen kann. Der Schlüpferfolgblieb selbst nach mehrmaliger durchAbkühlung erzwungener Ruhe sehrhoch (Abb.3). Die Entwicklung derEier kann also über mehrere Jahreausgedehnt werden, bis der Wär-mebedarf gedeckt ist. Die außerge-wöhnliche Ausbreitung von D. cepha-lotes nach Norden wird offenbardurch Depots ruhender, partiell ent-wickelter Eier ermöglicht.Damit sind erstmals für Berg-bachinsekten längerfristige Depotsentwicklungsfähiger Eier oder teil-weise entwickelter, ruhender Em-bryonen anzunehmen. Es gibt eindeu-tige Hinweise, dass weitere Steinflie-genarten mit hartschaligen Eiern mitHaftankern vergleichbare Fähigkei-ten besitzen. Alle gehören zur GruppeAbb. 2: Selbst wenn Ei-er von Dinocras cepha-lotes bei ungünstigenTemperaturen fast dreiJahre lang unent-wickelt ruhten, ent-wickeln sie sich danachbei geeigneten Tem-peraturen mit unge-schmälertem Erfolg.Abb. 3: WiederholteUnterbrechungen derEmbryonalentwicklungvon Dinocras cephalo-tes durch Abkühlungauf 4bC spiegeln sichzwar in den Schlüpf-kurven von vier Gele-gen wider, der Schlüpf-erfolg insgesamt leidetaber nicht.Limnologie 225der Perloidea, welche etwa die Hälfteder nordhemisphärischen Steinflie-genarten stellt. Die Plecoptera derSüdhalbkugel gehören anderen Ver-wandtschaftsgruppen an, aber auchunter ihnen besitzen viele hartschali-ge Eier. Unter diesen ist für eine Rei-he australischer Arten bekannt, dasssie lange Eidiapausen durchlaufenkönnen. Die steuernden ökologischenFaktoren kennt man nicht, doch kom-men vor allem limitierende Sommer-temperaturen und Gewässeraustrock-nung in Betracht.Die Strukturanalogie der Eier derPerloidea (Plecoptera) und vieler Ein-tagsfliegen (Ephemeroptera), die oftin den gleichen Habitaten vorkom-men, ist auffällig. Auch diese Eiersind hartschalig und besitzen wirk-same Kleb- und Hafteinrichtungen;ob sie ähnliche Fähigkeiten wie D. ce-phalotes besitzen, ist unbekannt(Zwick).226 Limnologie

"Samenbanken" von Bach-Insekten

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