Research
The goal of our work is to understand patterns and constraints of species distributions. This includes studies on
the composition of vertebrate communities, their biogeographic evolution, physiological constraints, food
selection, interspecific interactions and how the species involved react to changing environmental conditions. We
focus on vertebrates in Germany, Scandinavia, Croatia, and Madagascar.
Professor Dr. Jörg U. Ganzhorn (TRopical Ecology)
Research area: Madagascar
In Madagascar, one of our regional focus, the Dept. for Animal Ecology and Conservation of Hamburg University combines basic ecological research with conservation activities and consultation for economic development projects on how to integrate conservation biodiversity into economic projects. Madagascar has been recognized as one of the most prominent "biodiversity hotspot" on earth with regards to biodiversity and the need for immediate conservation action. Conservation of Madagascar's unique biodiversity is coupled with the need for economic development and social equity.
Biogeographic evolution and community ecology of Madagascar's ecosystems
A remarkable number of organisms on Madagascar show very restricted geographical ranges. A comprehensive hypothesis explaining the evolution of this extraordinary number of microendemics has yet to be addressed. Using an analysis of "retreat-dispersion watersheds" in the context of Quaternary climatic shifts, we provided a new mechanistic model to explain the process of explosive speciation on the island (Wilmé et al. 2006). River catchments with their sources at relatively low elevations are zones of isolation and hence led to the speciation of locally endemic taxa, while those at higher elevations where zones of retreat and exchange and hence contain proportionately lower levels of micro-endemism (Wilmé et al. 2006).
Mechanisms involved in speciation and species separation
We use a very steep continuous environmental gradient as a model for climatic changes to investigate responses of different species of Microcebus to changing environmental conditions. These species are adapted to dry, intermediate or humid forests. The continuous vegetation gradient allows to study trade-offs of different life history traits of the different species and their hybrids in different environments. In particular we study genetic differentiation, the Major Histocompatibility Complexes (MHC) in relation to parasite loads, energetic constraints during ranging and torpor, habitat utilization, food composition and population dynamics. The results help to understand the evolutionary advantage of a given species in its particular habitat and illustrate factors stabilizing the species' distribution (Gligor et al. 2009). Funding: DFG
Global change and human impact on biodiversity: the case of Tsimanampetsotsa
Poverty and the reliance on natural resources have major impacts on the natural ecosystems of Madagascar. In the dry forest ecosystems of southern Madagascar the possibilities for agriculture are very limited and people rely heavily on livestock. The human impacts on the natural ecosystems are aggravated by climatic changes which are most pronounced (compared to the rest of the island) in southern Madagascar with increasing temperatures, reduced rainfall and a measurable change in the regeneration pattern of the native vegetation towards species adapted to drier conditions. In a joint ANGAP / Universities of Antananarivo and Hamburg / BMZ/DFG/WWF project we investigate effect of grazing on ecosystem composition with emphasis on threatened species, such as lemurs, the carnivore Galidictis grandidieri and the tortoise Astrochelys radiata, as well as the availability of utilitarian plant species in and around the Parc National de Tsimanampetsotsa. This is part of a larger GTZ/KfW/WWF initiative in the region of Tsimanampetsotsa for regional biodiversity conservation and socio-economic development. Funding: BMZ, DAAD, DFG, EAZA, Primate Action Fund, WWF
Integration of biodiversity and conservation aspects in economic operations
QIT Madagascar Minerals is mining titanium-rich sands in the littoral zone of south-eastern Madagascar. An environmental conservation and management unit studies the requirements of native species and evaluates their tolerances in an anthropogenic landscape. Within this framework vertebrate communities and selected invertebrate groups are monitored at regular intervals on the level of species composition, the impact of invasive species (rats), population dynamics of selected species, their parasite loads and their genetic diversity. The results of these studies are integrated into a large scale program combining environmental protection, valorisation of products from the native ecosystems and economic development (Ganzhorn et al. 2007).
Capacity building
Coupled with the need to understand biodiversity patterns of Madagascar is a need for capacity building among Malagasy scientists to conduct and interpret the results of biological studies. This is particularly crucial at this time as the current generation of Malagasy biologists is finishing advanced degrees will be the scientists and academics that will soon take up important roles in the university and government systems. In collaboration with the University of Antananarivo, the "Ecology Training Program" of WWF, Conservation International and the newly formed NGO Vahatra field and other training courses are offered for students from Malagasy universities. Each year several Malagasy students are supervised to obtain their diploma or PhD degree. Apart from the academic line, several "para-ecologists" from local communities are trained to work as tourist guides or research assistants. This is a collaborative program between Hamburg University, the Field Museum of Natural History, Chicago, and Vahatra, with collaborators at the University of Kwa Zulu Natal and the Natural Science Museum, Durban. Funding: DAAD, VW Foundation, Bundesministerium für Zusammenarbeit, Margot Marsh Biodiversity Foundation, Primate Action Fund.
Juniorprofessorin Dr. Kathrin Dausmann (ecophysiology)
Ökologie & Energetik
Ecophysiology operates at the interface between ecology and physiology and joins the insights of both areas. We investigate physiological processes and adaptations in their relevant ecological contact, i.e. in the environment that the animals are actually exposed to in their natural habitats. In this context we study in particular energy budgets (especially energy saving strategies auch as daily torpor and hibernation), as well as adaptations in behaviour and nutrition.
What is the cost of life?
How is it possible for animal species to exist under very different ecological conditions? To what extent are they adapted to the specific conditions of their habitat? What is the cost of life under the particular conditions animals are exposed to? How do they react to changes in their habitats? Why can other species only exist less successfully under particular conditions? All these questions are of greatest relevance in the face of climate change.
Tropical Hibernation |
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Physiological basis of tropical hibernation in the fat-tailed dwarf lemur (Cheirogaleus medius)
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Hibernation in the hedgehog tenrec
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Physiological Plasticity |
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Ecophysiological adaptations to seasonality in different mouse lemur species
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Energy budgets in Bechstein's bats (Myotis bechsteinii): physiological and behavioural adaptations
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Influence of habitat on physiological parameters |
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Species differentiation by pyhsiological parameters in different bat species
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Adaptation of thermoregulation, behaviour and nutrition in European squirrels (Scirus vulgaris)
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Dr. Julian Glos (Gemeinschaftsökologie)
Gemeinschaftsökologie
Wo? Wann? Warum? – Wie verteilen sich Arten in Raum und Zeit, und wie kommt es zu diesen Verteilungen?
Ziel unserer Projekte ist es die Verteilung, Abundanz, und Interaktionen zwischen ko-existierenden Populationen zu untersuchen. Wir untersuchen Muster von Gemeinschaften wie Artenreichtum und -zusammensetzung, und Struktur des Nahrungsnetzes, und analysieren die Prozesse, die zu diesen Mustern führen, wie Räuber-Beute Dynamiken und Regeln zur Zusammensetzung von Gemeinschaften („assembly rules“). Diese Muster und Prozesse werden entlang von ökologischen Gradienten (z. B. Trockenheit, Vegetationsstruktur) und anthropogenen Gradienten (z. B. Fragmentierung, Landnutzung), und in einem zeitlichen und räumlichen Zusammenhang untersucht. Unsere Ergebnisse ermöglichen Auswirkungen von Veränderung des Lebensraums, inkl. des Klimawandels, auf Gemeinschaften vorherzusagen und tragen so zu deren langfristigen Erhaltung bei. Regionale Schwerpunkte sind Madagaskar und Deutschland, taxonomische Schwerpunkte sind Amphibien.
Projekte
Gruppen jedoch können jedoch weit über eine Veränderung von Eigenschaften der Gemeinschaften selbst (z. B. Gemeinschaftsstruktur) hinausgehen und die Eigenschaften des ganzen Ökosystems beeinflussen. Eine fragmentierte Landschaft stellt somit ein sehr gut geeignetes System dar, um allgemein Gemeinschaft-Ökosystem Beziehungen zu untersuchen. Trophische Interaktionen und die trophische Struktur von Tiergemeinschaften spielen eine wichtige Rolle in vielen dieser Prozesse, und ihre Untersuchung kann einen direkten Einblick in Ökosystemfunktionen geben.
Unser Projekt untersucht inwieweit die Muster der Amphibiendiversität in einer fragmentierten Landschaft und lokale Aussterbeereignisse von funktionellen Komponenten von Diversität, von der Struktur der Nahrungsnetze, von morphologischen Merkmalen und von phylogenetischer Distanz beeinflusst werden. Weiterhin ist es ein Ziel herauszuarbeiten inwieweit die Zusammensetzung und Struktur der Matrix (d.h. den nicht bewaldeten Flächen zwischen den Fragmenten) entscheidend für die Beschaffenheit von Gemeinschaften und von Nahrungsnetzen ist. Hierzu werden verschiedene Hypothesen getestet, die sich auf die Veränderung von Diversität auf der Ebene von Arten, Funktionen, Gemeinschaften und Ökosystemen beziehen.
Das untersuchte System sind Froschgemeinschaften in den Bergregenwäldern der Ranomafana Gegend im Südosten Madagaskars. Diese Gegend ist einzigartig in ihrer Amphibiendiversität. Die Ziele dieser Arbeit werden zum einen mit etablierten Freilandmethoden und zum anderen mit modernen Laboranalysen untersucht. Die Struktur von Nahrungsnetzen wird anhand der Analyse von stabilen Isotopen bestimmt.
Evolution of morphology and ecology in hyperdiverse larval amphibian communities in Madagascar
(Projektleiter: Prof. M. Vences, TU Braunschweig)
Anuran (frog) communities in the tropics often reach remarkable levels of species diversity, with up to 50-100 species occurring at one site. In this study we systematically address the factors allowing these high numbers of species to co-exist. Considering that related species of frogs in their adult phase do not tend to occupy radically different niches in morphology or nutrition, niche partitioning in the larval phase may be a key factor shaping these species-rich communities.
Our project studies hyperdiverse tropical tadpole communities, by combining a number of innovative techniques and using a highly suitable model region. The study is carried out in Madagascar. Tadpoles are identified to species by DNA barcoding. A variety of autecological and synecological parameters are screened. Trophic levels are comparatively assessed using stable isotopes. The obtained ecomorphological characters are plotted along the molecular phylogeny of Madagascan frogs.
Effekte von anthropogener Waldnutzung auf Reptiliengemeinschaften in Madagaskar
(in Kooperation mit Durrell Wildlife Conservation Trust, Madagaskar)
Amphibiengemeinschaften in den Elbauen (in Kooperation mit dem Biosphärenreservat Flusslandschaft Elbe)
Im Naturschutzgroßprojekt Lenzener Elbtalaue wird über ein Rückdeichungprojekt eine Renaturierung des extrem diversen, aber auch besonders gefährdeten Lebensraumes Flussaue zum möglichst ursprünglichen Zustand angestrebt. In Zusammenarbeit mit diesem Projekt bietet sich die außergewöhnliche Möglichkeit die Effekte und Auswirkungen der Renaturierungsmaßnahme auf einheimische Amphibiengemeinschaften im Vorfeld sowie von Beginn der Maßnahmen an strukturiert und vollständig wissenschaftlich zu untersuchen und somit fundierte Empfehlungen für vergleichbare Projekte bieten zu können. Auf zwei Ebenen (Gemeinschaftsökologie und Nahrungsökologie) ermitteln wir in diesem Projekt den Erfolg der Renaturierung und etablieren die Eignung der Amphibien als Indikator für diesen Erfolg. Dabei untersuchen wir die Effekte und Auswirkungen der Maßnahmen auf die gesamten Amphibiengemeinschaften direkt im Feld. Es werden hierzu die Häufigkeit der Arten und die Diversität der Gemeinschaften im Laufe der Renaturierungsmaßnahme mit verschiedenen Methoden verfolgt. Zudem werden Habitatnutzungsmodelle mit den im Freiland ermittelten Daten erstellt, in denen die entscheidenden Faktoren für die Nutzung von Laichgewässern durch die verschiedenen Amphibienarten herausgearbeitet werden, um somit die tatsächliche Eignung der neu geschaffenen Amphibienhabitate als Lebensraum zu bewerten. Zudem planen wir in einer Kombination aus Feld- und Laborstudie die Nahrungsökologie von larvalen Amphibien zu untersuchen, Unterschiede zwischen Arten herauszuarbeiten, und somit Rückschlüsse über die Rolle von Konkurrenz als Gemeinschaft-strukturierender Faktor zu ziehen.
Kaulquappengemeinschaften im Trockenwald Madagaskars
(in Kooperation mit Prof. K.E. Linsenmair, Universität Würzburg)
Die Amphibienfauna Madagaskars ist einzigartig, und sie stellt ein aufregendes Feld für ökologische Fragestellungen dar, sowohl als eigenständiges System betrachtet als auch als Modell für andere Systeme. Dieses Projekt schafft zunächst mit der taxonomischen Beschreibung der vorkommenden Arten die Basis für ökologische Fragestellungen und zeigt dann auf den Ebenen sowohl der Gemeinschaft als auch einzelner Arten, wie verschiedene Umweltfaktoren die Verteilung von Anuren in Raum und Zeit beeinflussen. Es zeigt sich, dass sowohl statische Eigenschaften der Gewässer als auch dynamische Faktoren wie Raubfeinde oder das Vorhandensein anderer Kaulquappen die Verteilung der Arten auf verschiedenen räumlichen Skalenebenen sowie deren Verhalten beeinflussen. Dies hilft die grundlegenden Mechanismen zu verstehen, die die Zusammensetzung der Lebensgemeinschaften in diesem Ökosystem bestimmen.
Biodiversity loss and fragmentation - matrix effects and ecosystem consequences using a hyperdiverse Malagasy amphibian assemblage as an example
(in Kooperation mit PD Dr. M.-O. Rödel, Naturkundemuseum Berlin)
Fragmentierung ist ein Prozess, der zum Verlust von Diversität, d.h. zu artenverarmten Gemeinschaften führen kann. Die Effekte des Verlustes von Arten oder funktionellen Gruppen jedoch können jedoch weit über eine Veränderung von Eigenschaften der Gemeinschaften selbst (z. B. Gemeinschaftsstruktur) hinausgehen und die Eigenschaften des ganzen Ökosystems beeinflussen. Eine fragmentierte Landschaft stellt somit ein sehr gut geeignetes System dar, um allgemein Gemeinschaft-Ökosystem Beziehungen zu untersuchen. Trophische Interaktionen und die trophische Struktur von Tiergemeinschaften spielen eine wichtige Rolle in vielen dieser Prozesse, und ihre Untersuchung kann einen direkten Einblick in Ökosystemfunktionen geben.
Unser Projekt untersucht inwieweit die Muster der Amphibiendiversität in einer fragmentierten Landschaft und lokale Aussterbeereignisse von funktionellen Komponenten von Diversität, von der Struktur der Nahrungsnetze, von morphologischen Merkmalen und von phylogenetischer Distanz beeinflusst werden. Weiterhin ist es ein Ziel herauszuarbeiten inwieweit die Zusammensetzung und Struktur der Matrix (d.h. den nicht bewaldeten Flächen zwischen den Fragmenten) entscheidend für die Beschaffenheit von Gemeinschaften und von Nahrungsnetzen ist. Hierzu werden verschiedene Hypothesen getestet, die sich auf die Veränderung von Diversität auf der Ebene von Arten, Funktionen, Gemeinschaften und Ökosystemen beziehen.
Das untersuchte System sind Froschgemeinschaften in den Bergregenwäldern der Ranomafana Gegend im Südosten Madagaskars. Diese Gegend ist einzigartig in ihrer Amphibiendiversität. Die Ziele dieser Arbeit werden zum einen mit etablierten Freilandmethoden und zum anderen mit modernen Laboranalysen untersucht. Die Struktur von Nahrungsnetzen wird anhand der Analyse von stabilen Isotopen bestimmt.
Dr. Veit Hennig (Naturschutz und Landschaftsökologie)
Ziel ist die Erarbeitung von wissenschaftlichen Grundlagen und Methoden, die der Erhaltung der Biodiversität dienen. Da die menschlichen Einflüsse auf Ökosysteme eine wesentliche Rolle spielen, verbindet der Naturschutz Grundlagenforschung, angewandte Forschung und Öffentlichkeitsarbeit.
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BASSIA
Cynthia Erb, Veit Hennig, Antonia Wanner, Frauke Müller und Kai Jensen Das BASSIA-Projekt ist im Nationalpark "Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer" angesiedelt und beschäftigt sich mit den Einflüssen verschiedener Nutzungsformen der Salzwiesen auf die Diversität der Pflanzen, der Brutvogelgemeinschaften sowie auf Ökosystemfunktionen. ... mehr |
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KLIMZUG-NORD
Strategische Anpassungsansätze zum Klimawandel in der Metropolregion Hamburg Veit Hennig Im Teilprojekt "zukunftsfähige Kulturlandschaften" des KLIMZUG-NORD Projektes soll analysiert werden, wie der Biotopverbund unter den gegebenen Klimabedingungen für ausgewählte Tierarten einzuschätzen ist und wie sich prognostizierte Klimaveränderungen auf das Biotopverbundsystem auswirken könnten. |
Dr. Caroline Stolter (Chemical Ecology and Feeding Ecology)
Chemical interactions and relationships between animals and their environment are the topic of chemical ecology. Herby we focus mainly on the chemical properties of food plants, their value for different consumers, interactions between plant and animals and the investigation of resulting consequences from different trophic levels up to the ecosystem level. Additionally, chemical methods for measuring ecological properties (e.g. decomposition) are tested for their reliability in the field (e.g. the use of biomarkers and near infrared spectroscopy).
The basic question of feeding ecology is:
Who is eating whom and why?"
We try to answer this question for different animal species on different trophic levels and in different geographical regions. The knowledge about the feeding decisions of animals is one of the basic elements to understand the dynamic of wild ranging animals, and their inter- and intra-specific interactions. The food selection of animals might result in different consequences for different trophic levels and ecosystems. Therefore, the investigation of the food selection of animals is a keystone to understand ecosystem processes.
Short description of different topics:
Feeding behaviour and plant-animal interaction: |
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A. Willows and Moose (Caroline Stolter, Cooperation Partner: Helen Aronsson-Quested, John P. Ball, Jörg U. Ganzhorn, Riitta Julkunen-Tiitto) The main focus of this project is the interaction between moose (Alces alces) and the willow Salix phylicifolia. Next to factors influencing the feeding behaviour of moose , the plant responses are investigated. Here, the role of plant secondary metabolites is of special interest. Next to this, the influence of browsing on plant reproduction and litter decomposition as well as the influence on other associated animals are investigated. |
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B. Projects about Coniferous Trees (Caroline Stolter) Different conifers are differently used as food by herbivores e.g. moose, roe and red deer, hares and voles. One reason for differences in the feeding behaviour might be differences in the chemical composition of the plants. In addition the site influences on the chemical composition of plants are investigated. Pine Project (Cooperation Partner: John P. Ball, Riitta Julkunen-Tiitto, Pekka Niemelä): Stolter et al. 2009, Stolter et al. 2010 |
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C. The Influence of the Chemical Composition and Morphology of Different Chestnut Leaves on the Feeding Behaviour of the Moth Cameraria ohridella (Caroline Stolter) Since some decades the leaf miner Cameraria ohridella causes severe damages to horse chestnut trees, which are of high recreational and esthetical value in German cities. In different projects we investigate the relationship between the chemical composition and the morphology of different chestnuts and the feeding damage caused by Cameraria ohridella, e.g. |
Large Herbivores - Management-Tools: |
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A. Monitoring of Free Ranging Large Herbivores (Caroline Stolter) Due to their feeding behaviour large herbivores have an enormous impact on ecosystems. With this project non-invasive methods will be tested and applied to determine the feeding behaviour of large herbivores e.g. the use of biomarkers and Near-Infrared-Spectroscopy (NIRS). HerbNIRS (Cooperation Partner: Robert Mayes) |
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B. The Use of Large Herbivores – Management Tools for the Maintenance of Open Landscape (Caroline Stolter) Large herbivores are often used to maintain open landscapes which provide unique ecosystems in central Europe. That is, because large herbivores might be able to inhibit the encroachment of bushes and trees. In different projects we try to investigate the influence and consequences of large herbivores on the vegetation and their benefits for land use management.
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Climate Change impact on dry grassland plant species and mammalian herbivory at a coastal-near cultural landscape at the "Dummersdorfer Ufer" (Schleswig-Holstein) (Oda Störmer, Caroline Stolter in cooperation with Museum für Natur und Umwelt Lübeck, Landschaftspflegeverein Dummersdorfer Ufer e.V.) Dry grasslands are of high importance for nature conservation due to their unique flora and fauna. However, land-use and agricultural management changed considerably in the past. Many highly valuable biotopes of cultural landscapes vanished without the former land treatment. The prevention of a further loss of those landscapes containing a high biodiversity is an important task. In the future the management of cultural landscapes will likely be further challenged by Climate Change effects. Our project aims to investigate the neglected dry grassland of a coastal-near cultural landscape ("Dummersdorfer Ufer", Schleswig-Holstein) towards future impacts of Climate Change with a focus on vegetation development and impacts on grazing herbivores. Funding: ZKFL, Possehl Stiftung |