{"id":52412,"date":"2026-10-23T12:48:37","date_gmt":"2026-10-23T10:48:37","guid":{"rendered":"https:\/\/www.dbu.de\/promotionsstipendium\/20017-504\/"},"modified":"2026-10-23T12:48:39","modified_gmt":"2026-10-23T10:48:39","slug":"20017-504","status":"publish","type":"promotionsstipendium","link":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/promotionsstipendium\/20017-504\/","title":{"rendered":"Einbeziehung von genetischen Prozessen in ein individuenbasiertes, r\u00c3\u00a4umlich explizites Populationsmodell zur Entscheidungsunterst\u00c3\u00bctzung im Naturschutzmanagement am Beispiel des Luchses"},"content":{"rendered":"

Integration genetischer Prozesse in Populationsmodelle f\u00fcr die Naturschutzforschung anhand des Luchs<\/p>\n

\u00c2\u00a0<\/p>\n

Motivation<\/strong><\/p>\n

Jahrhunderte nach ihrer Ausrottung breiten sich die gro\u00c3\u0178en Beutegreifer Luchs (Lynx lynx<\/em>) und Wolf (Canis lupus<\/em>) wieder in Deutschland aus. Grundlage dieser Entwicklung war ein Einstellungswandel der Bev\u00c3\u00b6lkerung, der schlie\u00c3\u0178lich in einen strengen gesetzlichen Schutz und ein begleitendes Management m\u00c3\u00bcndete. Trotzdem sind die Populationen der gro\u00c3\u0178en Beutegreifer in den stark vom Menschen beeinflussten Landschaften Deutschlands und Mitteleuropas, nach wie vor gef\u00c3\u00a4hrdet. Besonders deutlich wird dies am Beispiel des Luchses. Obwohl insgesamt gen\u00c3\u00bcgend geeignetes Habitat zur Verf\u00c3\u00bcgung steht und regelm\u00c3\u00a4\u00c3\u0178ig Jungtiere geboren werden, wachsen die Populationen nur langsam oder stagnieren sogar. Gef\u00c3\u00a4hrdungsursachen sind vor allem die Zerschneidung von Lebensr\u00c3\u00a4umen durch Verkehrswege und illegale Nachstellungen, die im Bayerischen Wald sogar die h\u00c3\u00a4ufigste Todesursache darstellen. Problematisch ist dabei vor allem, dass die Populationen relativ klein und nicht miteinander verbunden sind. Zwar ist das Risiko eines zuf\u00c3\u00a4lligen Aussterbens in Folge von stochastischen Prozessen gering, da die meisten Populationen mehr als 50 Individuen umfassen, allerdings droht ein Verlust an genetischer Variabilit\u00c3\u00a4t. Je kleiner die Populationen sind und je l\u00c3\u00a4nger sie voneinander getrennt sind, desto gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178er ist die Wahrscheinlichkeit, dass genetische Informationen durch genetische Drift verloren gehen, auch steigt die Wahrscheinlichkeit, dass es zur Verpaarung von nah verwandten Individuen kommt und Inzuchteffekte auftreten. Beide Effekte k\u00c3\u00b6nnen zu einer verminderten Anpassungsf\u00c3\u00a4higkeit an sich ver\u00c3\u00a4ndernde Umweltbedingungen und einer Anreicherung schadhafter Gene f\u00c3\u00bchren und somit das Aussterberisiko der lokalen Population erh\u00c3\u00b6hen. Eine aktuelle Untersuchung zur Populationsgenetik unterstreicht, dass diese Bef\u00c3\u00bcrchtungen gerechtfertigt sind, indem sie eine geringer Heterozygotie und ein erh\u00c3\u00b6htes Inzuchtrisiko der in Mitteleuropa wiederangesiedelten Luchspopulationen im Vergleich zu den deren \u00c2\u00a0Ausgangspopulationen, feststellt.\u00c2\u00a0<\/p>\n

Zielsetzung<\/strong><\/p>\n

Eine Methode mit der potenziellen Entwicklungen von Tierpopulationen untersucht werden k\u00c3\u00b6nnen sind r\u00c3\u00a4umlich-explizite individuenbasierte Modelle. Sie erm\u00c3\u00b6glichen die Analyse komplexer Systeme, indem sie den Einfluss verschiedener Umwelteffekte und die Interaktionen auf individueller Ebene in realen oder k\u00c3\u00bcnstlichen Landschaften ber\u00c3\u00bccksichtigen.\u00c2\u00a0Die Erweiterung von solchen Modellen um genetische Prozesse ist ein bislang kaum bearbeitetes Forschungsfeld, aus dem sich wichtige Impulse f\u00c3\u00bcr das Naturschutzmanagement von kleinen Populationen ergeben k\u00c3\u00b6nnen. Das Ziel des beantragen Promotionsprojektes ist es deshalb, ein bestehendes individuenbasiertes Simulationsmodell f\u00c3\u00bcr Luchspopulationen so weiter zu entwickeln, das es \u00c2\u00a0in der Lage ist, neben Habitatnutzung, Dispersal und demographischen Entwicklungen, auch genetische Prozesse abzubilden.\u00c2\u00a0Das Modell wird dazu verwendet die folgenden Managementfragestellungen zu untersuchen:<\/p>\n

    \n
  1. Wie entwickeln sich die genetischen Metriken der Mitteleurop\u00c3\u00a4ischen Luchspopulationen in den n\u00c3\u00a4chsten 50\/100 Jahren, wenn nicht eingegriffen wird?<\/li>\n
  2. Wie viele Luchsindividuen m\u00c3\u00bcssen aus anderen Populationen zur genetischen Restauration angesiedelt werden, um die gleichen genetischen Metriken wie in gro\u00c3\u0178en Populationen zu erreichen?<\/li>\n
  3. K\u00c3\u00b6nnen die gew\u00c3\u00bcnschten genetischen Metriken durch eine verbesserte Konnektivit\u00c3\u00a4t zwischen den mitteleurop\u00c3\u00a4ischen Populationen sichergestellt werden?<\/li>\n
  4. In welchen Gegenden w\u00c3\u00bcrden Wiederansiedlungsprojekte die gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178ten Effekte f\u00c3\u00bcr den Schutz der Mitteleurop\u00c3\u00a4ischen Luchspopulationen erzielen, und wie genetisch vielf\u00c3\u00a4ltig sollte bereits die minimale Gr\u00c3\u00bcnderpopulation sein?<\/li>\n<\/ol>\n

    Aktueller Stand<\/strong><\/p>\n

    Das Modell habe ich so erweitert, dass es einfacher ist, damit verschiedene Szenarien zu simulieren. Zum Beispiel musste ich die Input-Parameter-Datei f\u00c3\u00bcr den Simulationsanfang \u00c3\u00a4ndern, damit alle Luchse in verschiedenen Orten, bestimmten zeitlichen Abschnitten und mit vorgegebener genetischer Struktur freigelassen werden konnten. Die individuellen Parameter werden als Textdateien eingelesen. Es ist jetzt auch m\u00c3\u00b6glich, f\u00c3\u00bcr jeden Simulationslauf eine bestimmte Textdatei zu nutzen; damit kann jeder Durchlauf die stochastische Variabilit\u00c3\u00a4t in der genetischen Struktur ber\u00c3\u00bccksichtigen. Weiterhin habe ich die demographische Input-Datei bearbeitet, um Szenarien mit zeitdynamischen Faktoren gleich von Beginn der Entwicklung an in den Simulationsl\u00c3\u00a4ufen implementieren zu k\u00c3\u00b6nnen. Das bedeutet, dass ich Szenarien mit realistischen und dynamischen Zeit\u00c3\u00a4nderungen simulieren kann und diese nicht wie zuvor getrennt in mehrere Perioden aufteilen muss. Das Modell ist nun auch f\u00c3\u00bcr gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178ere Landschaften mit mehreren Individuen besser geeignet, weil der Datenprozess umgewandelt wurde. \u00c2\u00a0Wie in meinem Promotionsvorhaben beschrieben, habe ich die Eigenschaften der Individuen um die genetischen Strukturen erweitert, welche aus 12 Loci \/ Allel-Paaren (24 Allele) besteht. Au\u00c3\u0178erdem habe ich den Prozess der Reproduktion erweitert, um die Mendelesche Vererbung simulieren zu k\u00c3\u00b6nnen. Damit bekommt der Nachwuchs seine eigene genetische Struktur mit einem Allel je Elternteil auf jeden Loci durch stochastische Prozesse. Der Mutationsprozess wird in einer neuen Funktion durch das \u00e2\u20ac\u017eStepwise\u00e2\u20ac\u0153 (schrittweise) Mutations-Modell simuliert. Die Mutationsrate wurde aus Daten entnommen, die f\u00c3\u00bcr ver\u00c3\u00b6ffentlichten S\u00c3\u00a4ugetiere bestimmt wurden, aber k\u00c3\u00b6nnte auch unter verschiedenen hypothetischen Szenarien getestet werden.<\/p>\n

    Ausblick<\/strong><\/p>\n

    Im ersten Manuskript wurden die Effekte von verschiedenen Landschaftsstrukturen und individuellen Bewegen auf die genetische Struktur von wiederangesiedelten Populationen getestet. Dabei sind Anzahl von Gr\u00c3\u00bcndern, Fragmentierung, Menge geeigneten Habitats, Bewegungsverhalten (\u00e2\u20ac\u0161Pers\u00c3\u00b6nlichkeit\u00e2\u20ac\u02dc) in Verbindung mit Populationsgenetischen-Metriken durch statistische Analysen genutzt worden. Unteranderem wurde eine \u00e2\u20ac\u017eCase Study\u00e2\u20ac\u0153 \u00c3\u00bcber die populationsgenetische Entwicklung im Bayerisch- B\u00c3\u00b6hmischen Wald mit realistischen Parameterisierungen verglichen. Die Simulationen zum ersten Manuskript sind fast vollst\u00c3\u00a4ndig, und die Ergebnisse werden gerade bearbeitet. Es wird in der Special Issue <\/em>der Movement Ecology Zeitschrift des Biomove Symposiums eingereicht.<\/p>\n

    Allerdings hat sich die Reihenfolge der Manuskripte ver\u00c3\u00a4ndert; um die kompletten Daten f\u00c3\u00bcr das geplante erste Manuskript zu sammeln, ben\u00c3\u00b6tigte ich mehr Zeit, deshalb wird Manuskript I zu Beginn des zweiten Promotionsjahrs bearbeitet.<\/p>\n

    Lynx workshop<\/strong><\/p>\n

    In Absprache mit meiner Betreuung haben wir uns entschieden einen Workshop \u00c3\u00bcber Luchse zu veranstalten, um uns bei unseren Kooperationspartnern zu bedanken und die weitere Zusammenarbeit zu f\u00c3\u00b6rdern. Die Organisation der Tagung unterlag meiner Verantwortung. Insgesamt konnten wir 50 Teilnehmer der Luchs- Forschung und des Naturschutzmanagements zu einem drei t\u00c3\u00a4gigen Workshop im National Park Bayrischer Wald willkommen hei\u00c3\u0178en. Dabei wurde auch mein Arbeit, bzw meine Methoden und meine Vorgehensweise, diskutiert und weitere m\u00c3\u00b6gliche Zusammenarbeit und offene Fragen der Luchs\u00c3\u00b6kologie besprochen.Am Ende des Workshops konnten wir ein Forschungsnetzwerk mit dem Namen \u00e2\u20ac\u017eEuroLynx\u00e2\u20ac\u0153 gr\u00c3\u00bcnden. Im ersten Schritt wird die Unterst\u00c3\u00bctzung meiner Arbeit mit Daten gefestigt, danach k\u00c3\u00b6nnen weitere Fragenstellungen auf Basis der neu entstehenden, gemeinsamen Telemetrie-Datenbank, bearbeitet werden, Geplant ist auch eine Zusammenarbeit in der Entwicklung von besserer Fotofallendatenbanken und die Harmonisierung der Mikrosatellit-Genetik- Analysen, so dass man die Ergebnisse verschiedener Labore einfacher vergleichen kann, was von Vorteil f\u00c3\u00bcr meine Arbeit ist, sowie generell f\u00c3\u00bcr den Schutz und die Erforschung der Luchse in Europa.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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