Projektgruppen

E2.2 | AREALMODELLIERUNG

Projektleiter:
Dr. Robert O'Hara

Die Erfassung von Artbeständen kann selbst mit großem finanziellen und zeitlichen Aufwand oft nur unvollständig erfolgen. Mit Hilfe von Modellen lässt sich die tatsächliche Verbreitung einer Art anhand von unvollständigen Beobachtungen vorhersagen, in dem z.B. die Wahrscheinlichkeit berücksichtigt wird, wo eine Art unter bestimmten Bedingungen vorkommt, auch wenn sie dort nicht beobachtet wurde. Gleichzeitig kann mit Hilfe von Modellen untersucht werden, wie wahrscheinlich bestimmte Lebensraumbedingungen wie Klima und Habitateigenschaften das Überleben und Vorkommen einer Art beeinflussen und unter welchen Bedingungen Arten gefährdet sind.

Für solche Fragestellungen und Analysen wurden bisher oft relativ einfache korrelative Ansätze verwendet, die bestimmte Muster in Vorkommen und Umweltvariabeln miteinander in Beziehung setzen, wobei dabei wichtige Aspekte wie die Umstände, unter denen Daten gesammelt wurden, oder auch zugrunde liegende Prozesse, oft nur unzureichend berücksichtigt werden.
Wir entwickeln Modelle, die solche zugrunde liegenden Prozesse und gleichzeitig auch mögliche Fehler in den Beobachtungen berücksichtigen. Die Problemstellung ist natürlicherweise hierarchisch: auf der obersten Ebene stehen dabei die Prozesse, die das tatsächliche Vorkommen und die Verbreitung von Arten (die nächste Ebene) beeinflussen, während die tatsächliche Verbreitung einer Art die von uns gemachten Beobachtungen als unterste Ebene beeinflusst.

Wir berücksichtigen sämtliche Ebenen in unseren Modellen unter Berücksichtigung der Datengrundlage für unterschiedliche Fragestellungen, so dass Modelle speziell für bestimmte Kombinationen aus Daten und Fragestellung angepasst werden können. Wir beschäftigen uns beispielsweise mit Modellen, in denen wir den prozessbasierten Umwelteinfluss auf die Verbreitung von Arten untersuchen, um ein fundiertes mechanistischen Verständnis zu erlangen, welche Prozesse die Verbreitung von Arten beeinflussen. Dabei interessieren uns auch die Interaktionen von Arten wie z.B. durch interspezifische Konkurrenz oder Räuber-Beute-Beziehungen.

Neben unseren Studien zur Verbreitung von Arten interessieren uns auch die Dynamiken von Populationen ausgewählter Arten und Artgemeinschaften. Auch hier verwenden wir den hierarchischen Ansatz, um zwischen unterschiedlichen beobachtungs- und prozessbasierten Mechanismen zu unterscheiden.
Indem wir unsere Modelle mit einer zeitlichen Komponente versehen und Daten aus Langzeitstudien untersuchen, können wir Populationsdynamiken und Ausbreitungsmechanismen wie Migration und Dispersion im Raum-Zeit-Kontext besser verstehen. Mit einem besseren Verständnis solch dynamischer Prozesse können wir damit auch die Modelle zum Vorkommen und zur Verbreitung von Arten verbessern, insbesondere in Hinblick auf sich stetig ändernde Umweltbedingungen.  

Unser langfristiges Ziel ist es, bisher weitgehend getrennte Ebenen und Perspektiven in der ökologischen Forschung quantitativ zu verbinden, in dem z.B. Modelle zu lokalen Wachstumsprozessen und Ausbreitungsmechanismen mit Modellen der geografischen Verbreitung direkt oder indirekt kombiniert werden, so dass wir bessere quantitative Voraussagen treffen können, wie Arten mit zukünftigen globalen Wandel wie Klimaveränderungen umgehen können.

Ehemalige Mitarbeiter:

Prof. Dr. Steven Higgins
Dr. Konstans Wells

Team

Dr. Eva-Maria Gerstner, wissenschaftliche Programmierung

Publikationen

Bálint, M., Tiffin, P., Hallström, B., O’Hara, R.B., Olson, M.S., Fankhauser, J.D., Piepenbring, M. & I. Schmitt (2013) : Host genotype shapes the foliar fungal microbiome of Balsam poplar (Populus balsamifera). - PLoS ONE 8: e53987.

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Higgins, S. I., O’Hara, R. B., Bykova, O., Cramer, M. D., Chuine, I., Gerstner, E.-M., Hickler, T., Morin, X., Kearney, M. R., Midgley, G. F. and Scheiter, S. (2012) : A physiological analogy of the niche for projecting the potential distribution of plants. - Journal of Biogeography 39: 2132–2145. doi: 10.1111/j.1365-2699.2012.02752.x.

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