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gaiac Forschungsinstitut

Individuenbasierte Modellierung aquatischer Dipteren (IBM Chaoborus)

Individuenbasierte Populationsmodelle (IBMs) ermöglichen die Darstellung strukturierter Populationen auf der Grundlage einzelner Organismen und ihrer individuellen Eigenschaften. Für den Einsatz in der ökologischen Risikobewertung müssen diese Modelle eine genügend hohe Komplexität sowie eine akkurate Beschreibung und Vorhersage möglicher Effekte gewährleisten.

Am Forschungsinstitut gaiac wurde ein individuenbasiertes Populationsmodell für aquatische Dipteren am Beispiel der als Larve aquatisch lebenden multivoltinen Büschelmücke Chaoborus crystallinus entwickelt und an mehreren Freiland-Mesokosmosstudien validiert. Um die Vorhersage der toxikologischen Effekte auf der Populationsebene zu verbessern, wurde das IBM Chaoborus mit einem toxikokinetischen-toxikodynamischen (TKTD) Modell gekoppelt.

Mit Hilfe dynamischer Simulationen wurde beispielsweise die Aussterbewahrscheinlichkeit und das Recovery-Potenzial gekoppelter Populationen (Metapopulation) in Relation zu isolierten Populationen bei toxischem Stress analysiert. Dies ist insofern bedeutsam, da toxisch belastete Populationen durch einwandernde Tiere aus Nachbarpopulationen eine beschleunigte Wiedererholung zeigen können (allochthone Recovery).

Flow Chart Chaoborus

Larve von Chaoborus crystallinus

Flow Chart Chaoborus

Modellierter Lebenszyklus von Chaoborus

Um das Wiedererholungspotenzial gestörter Populationen aquatischer Insekten (z.B. Chaoboridae, Chironomidae) realistisch bewerten zu können, ist die Kenntnis ihrer Mobilität sowie der räumlichen Vernetzung einzelner lokaler Populationen im Freiland nötig. Zur Klärung dieser Fragen wurden im Freiland Mesokosmosstudien durchgeführt. Diese Daten dienen zur weiteren Verbesserung und Validierung der eingesetzten Modelle.

Publikationen

Strauss T, Kulkarni D, Preuss TG, Hammers-Wirtz M (2016): The secret lives of cannibals: Modelling density-dependent processes that regulate population dynamics in Chaoborus crystallinus. Ecological Modelling 321:84-97.

Dohmen, P., Preuss, T.G., Hamer, M., Galic, N., Strauss, T., Van den Brink, P. J., De Laender, F., and Bopp, S. (2016). Population‐level effects and recovery of aquatic invertebrates after multiple applications of an insecticide. Integrated environmental assessment and management 12:67-81.

Präsentationen

Strauss T (2013): Incorporating ecological scenarios into population modelling for use in aquatic risk assessment - A simulation study for the emerging insect Chaoborus. Poster presentation, 23th SETAC- Europe Annual Meeting 12-16 May 2013, Glasgow, Scotland.

Strauss T, Bruns E, Goerlitz G, Preuss TG (2011): Modelling toxic effects on Chaoborus populations under field conditions - an individual-based simulation study. Poster presentation, 21th SETAC- Europe Annual Meeting 15-19 May 2011, Milano, Italy.

Strauss T (2010): Density-dependent compensation of toxic effects in Chaoborus crystallinus populations – an individual-based simulation stud. Poster presentation, 20th SETAC- Europe Annual Meeting 23-27 May 2010, Seville, Spain.

Strauss T, Sevim S, Ratte HT (2007): Individual-based modelling of the recovery of Chaoborus crystallinus in aquatic mesocosm pond studies. Poster presentation, 17th SETAC- Europe Annual Meeting 20-24 May 2007, Porto, Portugal.

Strauss T, Ratte HT (2003): Individuenbasierte Modellierung in der Ökotoxikologie am Beispiel von Chaoborus crystallinus. Vortrag SETAC-GLB-Jahrestagung, Heidelberg, 21.- 23. September 2003.

Ansprechpartner:

Dr. Tido Strauss