Dieses Forschungscluster befasst sich mit der biologischen Diversität, ihrer Entstehung, Dynamik, Verbreitung und Bedeutung für Ökosysteme. Dazu gehören die Erforschung und Analyse rezenter und historischer evolutionsbiologischer Situationen. Diversität und ökologische Intraktion werden auf verschiedenen Ebenen untersucht: von der Zellebene über Arten, Populationen, Interaktionen bis hin zur Systematik der Großgruppen.

Foto: zwei Forschende aus dem iDiv stehen im Gelände bei einer Untersuchung. Im Vordergrund des Bildes parkt ein Auto, das mit den Namen des Forschungszentrums beschriftet ist.
iDiv-Forschende bei der Vegetationsaufnahme, Foto: Stefan Bernhardt

Stand innerhalb der Universität Leipzig

Das Deutsche Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und das Cluster Biodiversity, Ecology and Evolution (C-BEE) bilden einen integralen Bestandteil des Forschungsprofilbereichs „Nachhaltige Systeme und Biodiversität“ der Universität Leipzig und sind in dessen Leitungsgremium vertreten. Neben der Leitung des iDiv trägt die Fakultät mit diesem Cluster inhaltlich den Leipziger Anteil am iDiv. Im C-BEE sind 14 Arbeitskreise des Instituts für Biologie, des Helmholtz-Umweltforschungszentrums (UFZ), des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena sowie dem Senckenberg Museum für Naturkunde Görlitz (Leibniz-Einrichtung) beteiligt. Weiterhin bestehen enge Kooperationen mit dem Institut für Geographie der Fakultät für Physik und Geowissenschaften und dem Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie Halle/Saale. Als wichtige Einrichtung wird der Botanische Garten der Universität Leipzig und zusammen mit dem UFZ die Ecotron-Anlage in Bad Lauchstädt betrieben.

Zusammen mit dem iDiv arbeiten wir innerhalb des fakultären Clusters C-BEE an vier Fokusthemen.

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 die Funktion und praktische Anwendung von unbekannten Giften und Toxinen. Darüber hinaus fokussieren Forschungsprojekte auf die Hybridisierung und Populationsgenetik im Kontext der Fragmentierung und Veränderung von Lebensräumen sowie auf Artbildungsprozesse.

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.

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.

Perspektiven der Forschung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des C-BEE leiten aktuell große Forschungsverbünde (z.B. DFG FZT 118, DFG FOR 1451) und sind mit Forschungsarbeiten an zahlreichen weiteren Forschungsverbünden beteiligt (z.B. DFG Research Cluster PAK 807, BMBF 16GW0120K, DFG SPP1374, DFG FOR 1261, BMBF VIP 03V0001, DFG SPP 1158/11, DFG FOR 891, DFG FOR 918, SFB 1076). Es sind zukünftige Verbundprojekte (SFB Transregio, Forschergruppen, EU-Projekte) geplant, die rezent entwickelte Infrastrukturen nutzen und ausbauen sollen. In den  vergangenen Jahren wurden im Rahmen des iDiv institutionsübergreifende Strukturen geschaffen (z.B. großangelegte, experimentelle Plattformen wie das Ecotron), die zukünftige Forschungsinitiativen bündeln und damit eine Synergie der unterschiedlichen Expertisen fördern werden.

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