Cluster Biodiversity, Ecology and Evolution

Rezente Verbreitungsmuster von Organismen sind das Ergebnis evolutiver und demographischer Prozesse über längere Zeiträume. Die Entstehung oder Stabilität von Arten und ihrer Verbreitungsgebiete werden mithilfe phylogenetischer und phylogeographischer Methoden rekonstruiert und mit Umweltbedingungen in Beziehung gebracht. Weitere Fragestellungen sind die molekulare Evolution und Diversifikation sowie der Einfluß von Toxinen auf das Überleben von Wildtierarten in anthropogen beeinflussten Habitaten.
Darüber hinaus fokussieren Forschungsprojekte auf die Hybridisierung und Populationsgenetik im Kontext der Fragmentierung und Veränderung von Lebensräumen sowie auf Artbildungsprozesse. In der Forschungsgruppe des Jena Experiments (FOR 5000)
wird der Einfluss von Pflanzendiversität auf die Ausprägung pflanzlicher Merkmale und die mikroevolutionäre Anpassung sowie die daraus resultierenden Rückkopplungseffekte auf biotische Interaktionen und Ökosystemfunktionen untersucht.

Die biologische Diversität der Erde in all ihren Facetten (taxonomisch, genetisch, phylogenetisch, funktionell, strukturell) ist nur unvollständig charakterisiert. Ihre Verbreitungsmuster und Skalenabhängigkeiten sind unzureichend verstanden. Eine Fragestellung ist hierbei die phylogeographische Analyse von Artverbreitungen und Diversifikationsprozessen. Durch eine Kombination von Methoden der Phylogenetik und Biogeographie wird ergründet, warum taxonomische, phylogenetische und funktionelle Diversität global sehr ungleich verteilt ist und wie die Verteilung durch anthropogene Umweltveränderungen beeinflusst wird. Diversitätsanalysen werden weiterhin in wenig erforschten Ökosystemen wie z. B. im Boden und im Kronendach durchgeführt („hidden diversity“). Ein Schwerpunkt der Physiodiversität ist das molekulare und mechanistische Verständnis, wie durch physiologische Leistungen von Organismen (wie z.B. Photosynthese) die Biodiversität gesteuert wird. Zur globalen Erfassung der Biodiversität im Boden wurde eine globales Monitoring-Netzwerk unter der Leitung des iDiv etabliert (SoilBON).

Die wachsende Weltbevölkerung wird vermehrt in Interessenskonflikte geraten, die sich z.B. aus dem steigenden Ressourcenbedarf und dem Anliegen der Erhaltung von Biodiversität ergeben. Innerhalb dieses Fokusthemas wird anhand von demographischen und Beobachtungsdaten der Einfluss des Klimawandels auf die Reproduktion, Verbreitungsmuster und Verhaltensdiversität verschiedener Arten untersucht. Es werden Konzepte für Langzeituntersuchungen entwickelt, die den Einfluss von Renaturierungsmaßnahmen sowohl auf die Biodiversität als auch ökosystemare Dienstleistungen erfassen. Bedeutsam ist die Entwicklung effizienter Monitoringansätze zur Evaluierung eingeleiteter Schutzmaßnahmen und dem Aufbau von Frühwarnsystemen zur Erkennung von Änderungen in Artenvielfalt, Arteninteraktionen und Abundanz bis hin zur Detektion sogenannter Kipppunkte („tipping points“, „regime shifts“). Weiterhin werden adäquate Vermittlungsstrategien und Verstehensprozesse mit dem Schwerpunkt auf qualitativer Lehr-Lernforschung untersucht, die Voraussetzung für den effektiven Schutz von Ökosystemen sind.

Biodiversität umfasst die Vielfalt der Arten, Gene, Interaktionen und Gemeinschaften und hat damit bedeutenden Einfluss auf die Funktionsweise von Ökosystemen. Dieses Fokusthema untersucht, wie biologische Diversität durch den globalen Wandel (Klimawandel, Landnutzungsänderungen, Verbreitung invasiver Arten) einerseits massiv beeinflusst wird, andererseits wie biologische Vielfalt den Ökosystemen eine gewisse Resistenz gegenüber den Einwirkungen des globalen Wandels verschafft. Die Funktionelle Biodiversitätsforschung untersucht die Auswirkungen von Merkmalen und Merkmalsspektren einer Biozönose auf Ökosystemfunktionen entlang von natürlichen oder experimentellen Diversitätsgradienten. Durch gesteuerte Interaktion von definierten Lebensgemeinschaften werden klimafreundliche und hocheffiziente neuartige biotechnologische Systeme und robuste Verfahren entwickelt.