Invasionserfolg der Dreikantmuscheln Dreissena polymorpha und Dreissena rostriformis in Deutschland: Der Einfluss differentieller Konkurrenzstärke

Stipendiatin/Stipendiat: Olivia Metz

Fokus des Dissertationsvorhabens sind die beiden Dreikantmuscheln Dreissena polymorpha und Dreissena bugensis. Beides sind Süßwasserfiltrierer, die als invasive Arten in Europa und Nordamerika verbreitet sind.

Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der morphologischen Ähnlichkeit der beiden Arten und daraus abgeleiteten Möglichkeiten für die Artbestimmung. Hierfür wurden in zwei Studien traditionelle Methoden basierend auf äußeren Schalencharakteristika (Wölbung der Unterseite, Position der dorsoventralen Achse, Schärfe der Carina), anspruchsvollere morphometrischen Methoden (anteriorer Steigungswinkel, Verhältnis aus Höhe, Länge und Breite beziehungsweise aus Oberfläche und Volumen) und 3D-Daten basierte Komplexitätsparameter (fraktale Dimension, Alpha-Shapes) miteinander verglichen. In der ersten Studie wurden Schalenhälften von vier fossilen Dreissena Arten untersucht, während sich die zweite Studie mit ganzen Schalen der beiden invasiven Arten D. polymorpha und D. bugensis beschäftigte. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Parameter je nach Art unterschiedlich gut für die Artunterscheidung eignen. Insgesamt stellen aber die morphometrischen Methoden und die 3D-Analyse eine gute Ergänzung zu traditionellen Methoden dar.

Der zweite Teil des Promotionsvorhabens zielte darauf ab, ein besseres Verständnis über die Invasionsdynamiken der beiden Arten zu erlangen. D. polymorpha verbreitete sich bereits Anfang des 18. Jahrhunderts in Westeuropa. Als sich 200 Jahre später das Verbreitungsgebiet von D. bugensis vergrößerte traf diese auf bereits etablierte D. polymorpha Populationen. Trotzdem zeigte sich, dass D. polymorpha in Gebieten, wo beide Arten sympatrisch vorkommen, innerhalb weniger Jahre von D. bugensis verdrängt wird. Die im Rahmen dieses Promotionsvorhabens ausgewertete Studie untersuchte, ob sich aus höheren Wachstumsraten ein kompetitiver Vorteil ergibt. Beide Arten wurden hierfür unterschiedlichen Konkurrenzszenarien (keine Konkurrenz, sowie mittlere und hohe intra- beziehungsweise interspezifische Konkurrenz) ausgesetzt und das Wachstum dokumentiert. Tatsächlich zeigte D. bugensis unter verschiedenen Konkurrenzszenarien insgesamt höhere Wachstumsraten als auch eine höhere Spanne von Wachstumsraten, was für eine höhere phänotypische Plastizität sprechen könnte. Die Kombination aus schnellem Wachstum und phänotypischer Plastizität ermöglicht eine bessere Anpassung an unterschiedliche Umweltbedingen und resultiert in einem kompetitiven Vorteil von D. bugensis gegenüber D. polymorpha.

Im letzten Teil der Dissertation wurde die Eignung von D. polymorpha und D. bugensis als Bioindikatoren für Mikroplastikverschmutzung in Süßgewässern untersucht. Hierfür wurden die beiden Arten vier verschiedenen Mikroplastikkonzentrationen (2000 Partikel L-1, 200 Partikel L-1, 20 Partikel L-1, 0 Partikel L-1) ausgesetzt. Dabei wurde die Auswirkung von unterschiedlichen Aufnahmezeiten (1, 2, 7 und 28 Tage) und Abgabezeiten (1, 2, 7 und 28 Tage) auf die Mikroplastikpartikelkonzentration im Muschelgewebe untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass beide Arten zwar Mikroplastikpartikel > 65 µm aufnehmen, aber in geringeren Mengen als Mikroplastikpartikel innerhalb der bevorzugten Größenordnung von 7–50 µm. Die Aufnahme findet unabhängig von Art und Größe der Muschel statt, wird aber durch die Expositionskonzentration und Dauer beeinflusst. Im Vergleich zur kurzfristigen Aussagekraft von Wasserproben und der langfristigen Information von Sedimentproben, wird dadurch ein mittelfristiger Blick auf Mikroplastikkonzentration in der Umwelt möglich. Insgesamt zeigt sich, dass die Verwendung von D. polymorpha und D. bugensis als Bioindikatoren eine gute Ergänzung zu traditionellen Monitoring-Methoden darstellt.

Förderzeitraum:
01.01.2017 - 31.05.2021

Institut:
Justus-Liebig-Universität Gießen
Tierökologie & Spezielle Zoologie

Betreuer:
Prof. Dr. Thomas Wilke

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Publikationen: