Feldexkursion nach
W-Afrika
2009, organisierte ich eine Freilandexkursion für Studenten
in das Biosphären Reservat, den Pendjari National in Nord
Benin (West-Afrika)
Meine Hauptinteressen liegen im Bereich der Evolutionsbiologie
und Tierökologie, wobei ich beide Gebiete zu verknüpfen suche.
Zielorganismen meiner Untersuchungen sind Termiten. In meinen
Projekten verbinde ich klassische Methoden wie Freilandforschung
und Verhaltensbeobachtungen mit modernen Techniken der Molekulargenetik
(z.B. Entwicklung und Anwendung von Mikrosatelliten, Methoden
der differenziellen Genexpression, RNA-Interferenz) und der gaschromatographischen
Analyse.
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Evolution von Kooperation
Kooperation spielt eine zentrale Rolle während der Evolution des
Lebens. Alle großen Übergänge der Evolution sind durch sie gekennzeichnet:
die Entstehung von Genomen aus einfachen Replikatoren; von eukaryontischen
Zellen aus prokaryontischen Vorfahren; von Vielzellern aus Einzellern.
Warum sich unabhängige Einheiten kooperativ zusammenschließen,
stellt ein evolutionsbiologisches Problem dar, ist die darwinische
Evolution doch scheinbar durch Konkurrenz um Nachkommenschaft
geprägt. Termiten dienen in meinen Studien als Modellorganismen,
um die Mechanismen zu erforschen, die kooperative Beziehungen
begünstigen.
Media News
Deutschlandfunk
http://www.sciencenews.org/view/generic/id/43572/title/Suppress-the-mob_gene_found_in_queen_termites
http://www.newscientist.com/article/dn19919-zoologger-how-to-get-elected-in-a-termite-democracy.html
Kooperation zwischen Individuen einer Art
Anhand der holzbewohnenden australischen Termite Cryptotermes secundus (Isoptera, Kalotermitidae) untersuchen
wir Faktoren, die Kooperation und Konflikte zwischen Artgenossen beeinflussen.
Bei dieser Termite haben die sogenannten 'Arbeiter' die Option 'kooperativ' im Nest zu bleiben oder ‚egoistisch' abzuwandern,
um eine neue Kolonie zu gründen. Abbildung
(Katharina Hoffmann, Estelle Roux
und Alex Fuchs).
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Verschiedene Kasten von
Cryptotermes secundus
(2 Geschlechtstiere und 1 falscher
Arbeiter) |
Kooperation zwischen Arten
Macrotermes
bellicosus
Königin mit
Arbeitern |
Macrotermes
bellicosus-Soldat
mit Pilz |
Macrotermes
bellicosus
eingebauter Pilz |
Pilzzüchtende Termiten (Macrotermitinae) leben in einer obligaten
Symbiose mit Pilzen der Gattung Termitomyces. Wir testen
evolutionsbiologische Theorien, wonach der Vererbungsmodus des
symbiotischen Partners (gekoppelte Weitergabe beider Partner durch
vertikale Vererbung versus unabhängige Weitergabe des Symbionten
durch horizontale Vererbung) weitgehende Konsequenzen für die
Ausprägung der Kooperation haben sollte.
Proximate Mechanismen der Entwicklungsflexibilität
Niederen Termiten sind gekennzeichnet durch eine sehr flexible
Entwicklung, welche die Grundlage ihrer sozialen Lebensweise darstellt.
Auf hormonaler und genetischer Ebene versuchen wir die proximaten
Mechanismen der Entwicklung von C. secundus zu beleuchten. In
Zusammenarbeit mit PD Michael Rehli (Uniklinikum Regensburg) untersuchen
wir mit Hilfe der Methode der Representational Differential Analysis
differentielle Genexpression zwischen verschiedenen Kasten und RNA
Interferenz (Johannes Gowin).
Entstehung komplexer Verhaltensanpassungen
Kathedralen der Savanne: Die Vielgestaltigkeit von Termitenhügeln
verschiedener Arten
Nasutitermes
triodiae-Hügel
in Nordaustralien |
Cubitermes-Hügel
in der Elfenbeinküste |
Amitermes
meridionalis-Hügel
in Nordaustralien |
Variabilität innerhalb einer Art: Macrotermes bellicosus passt
seine Hügel an unterschiedliche Umgebungsbedingungen an (siehe frühere Forschungsprojekte)
Macrotermes bellicosus-Hügel
in der Savanne in Nordbenin |
Macrotermes bellicosus-Hügel
in der Savanne im Norden der Elfenbeinküste |
Macrotermes bellicosus-Hügel im Galerie-Wald
im Norden der Elfenbeinküste |
Termiten sind die Erbauer eindrucksvoller und sehr vielgestaltiger
Hügel, die ihnen als Wohnraum dienen. Ursachen dieser Variabilität
werden von uns an afrikanischen und australischen Termiten studiert.
Gegenwärtige untersuchen wir gezielt in einem von der DFG finanzierten
Projekt, den Einfluss von Selektion und Drift auf die Hügelstruktur
der australischen Kompasstermite Amitermes meridionalis,
die durch ihre N-S ausgerichteten wandförmigen Hügel auffällige
'Inseln' in den Savanne Nord-Australiens bildet (Anna Maria Schmidt).
Populationsdynamik und Regulation tropischer
Savannenökosysteme
lebender Macrotermes bellicosus-Hügel |

Bauminsel auf totem Macrotermes bellicosus-Hügel
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Termiten, insbesondere die pilzzüchtenden Termiten (Macrotermitinae),
sind Schlüsselarten (sog. 'ecosystem engineers') tropischer Ökosysteme.
Als Zersetzer spielen sie eine wichtige Rolle im Stoffkreislauf
und beeinflussen Bodeneigenschaften grundlegend. Ihre Aktivität
erzeugt Habitatheterogenität, die vermutlich ausschlaggebend beteiligt
ist an der Entstehung und Aufrechterhaltung der Artenvielfalt
tropischer Savannenökosysteme. Wir führen in Westafrika (Elfenbeinküste,
Benin) populationsökologische Langzeitstudien an der hügelbauenden
pilzzüchtenden Termite Macrotermes bellicosus durch, um
deren Populationsdynamik und die ihr zugrundeliegenden Mechanismen
aufzuklären. Ferner untersuchen wir den Einfluss dieser Hügel
auf die Artenvielfalt (Barbara Hausberger). Tote Hügel stellen Diversitätsinseln in
der Savanne dar, die eine eigene Pflanzenwelt beherbergen. Viele
dieser Pflanzen haben für die lokale Bevölkerung eine wichtige
Bedeutung als Medizinalpflanzen. Im Rahmen von BIOTA West Africa untersuchen wir in einem interdisziplinären Ansatz die
Wechselwirkungen zwischen Termiten, Pflanzen und der lokalen Bevölkerung (Stefanie
Jacob, geb. Reichmann).
Naturschutz und Populationsgenetik
Ein moderner Naturschutzansatz beinhaltet heute häufig populationsgenetische
Untersuchungen, um u.a. Arten klar zu definieren, Austausch zwischen
Teilpopulationen zu messen und genetische Verarmung und Inzucht zu
bestimmen. An ausgewählten Insekten und Wirbeltieren führen wir derartige
Untersuchungen durch (Julio Cesar Delgadillo).
Publikationen
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Bücher und Buchkapitel
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