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    Sonderforschungsbereich 1047

    Der evolutionäre Wert zeitlicher Koordination und seiner Präzision bei Insekten

    Zusammenfassung

    Innere Uhren spielen eine maßgebliche Rolle beim Timing von Tagesaktivitäten und Lebenslauf-Entscheidungen wie Verpuppung, Schlupf oder Reproduktion. Wir analysieren phänotypische und genetische Komponenten der Fitness adäquaten Timings - und damit der Genauigkeit innerer Uhren - quantitativ. Dazu wird der Einfluss zeitlicher wie räumlicher Variabilität z.B. des Klimas oder der Pflanzenphänologie sowie intraspezifischer Konkurrenz auf die Evolution stabiler Timing Strategien (Schlupfphänologien) untersucht. Exakt gleichzeitiger Schlupf kann in der Regel keine effektive Strategie sein: Risikostreuung, Konkurrenzvermeidung oder unvorhersehbare Habitatheterogenität sollten interindividuelle Variabilität im Schlupfzeitpunkt begünstigen. Diese Faktoren beeinflussen den evolutionären Wert exakten Timings und damit den selektiven Druck auf die Genauigkeit innerer Uhren.

    Unser Projekt umfasst analytische Ansätze und individuen-basierte Simulationen der (evolutionären) Dynamik von Insektenpopulationen; solche Simulationen erlauben Fitness Vorteile unterschiedlicher Timing Strategien zu quantifizieren. Langzeitdaten zu Klima und Pflanzenphänologie können als Eingangsdaten verwendet werden. Die Modelle, die wir entwickeln, können mit geringen Modifikationen auch auf Probleme des Timings von Tagesaktivitäten (z.B. Nahrungssuche) angewandt werden, wo vergleichbare Probleme der Unvorhersehbarkeit und der Konkurrenzvermeidung auftreten.

    Unser Fokus liegt auf dem frühjährlichen Schlupf bzw. Aktivitätsbeginn von drei exemplarischen Insektenarten: Honigbienen (soziale Insekten), solitäre Bienen (Pollensammler) und Blattläuse (Herbivore). Diese drei Arten(gruppen) repräsentieren ein breites Spektrum hinsichtlich der Bedeutung der Saisonlänge (kurz bzw. lang) des Nahrungsangebots und der Intensität intraspezifischer Konkurrenz für die Fitnessbedeutung (genauen) Timings. Timing ist in diesen Arten wichtig um z.B. das zeitlich begrenzte Ressourcenangebot ihrer Wirtspflanzen auszunutzen oder ungünstige Ereignisse wie (späte) Frosttage zu meiden. Es ist bekannt, dass neben inneren Uhren Umweltfaktoren wie Mindesttemperatur bzw. Temperatursumme das Timing von Entscheidungen beeinflussen. Ziel ist es, zu ermitteln, welche Umweltreize (am besten) geeignet sind, zukünftige Bedingungen zu prognostizieren.

     

    Publikationen

    • Hovestadt, T., Degen, T., and Mitesser, O. (2018) Suitable triggers for timing the transition from worker to sexual production in annual eusocial insects, Insectes Sociaux 1--9.
       
    • Lakovic, M. (2017) Evolution of animal timing: Putting timing in perspective, PhD Thesis, University of Wuerzburg.
       
    • Mitesser, O., Poethke, H. -J., Strohm, E., and Hovestadt, T. (2017) The evolution of simultaneous progressive provisioning revisited: extending the model to overlapping generations, Behavioral Ecology and Sociobiology 71, 127.
       
    • Lakovic, M., Mitesser, O., and Hovestadt, T. (2017) Mating timing, dispersal and local adaptation in patchy environments, Oikos.
       
    • Degen, T., Hovestadt, T., Mitesser, O., and Hölker, F. (2017) Altered sex-specific mortality and female mating success: ecological effects and evolutionary responses, Ecosphere 8, e01820--n/a.
       
    • Verriest, E. I., Dirr, G., Helmke, U., and Mitesser, O. (2016) Explicitly solvable bilinear optimal control problems with applications in ecology. In Proceedings of the 22nd International Symposium on Mathematical Theory of Networks and Systems (Georgiou, T. T., Ed.), pp 538-541.
       
    • Poethke, H. J., Hovestadt, T., and Mitesser, O. (2016) The evolution of optimal emergence times: Bet hedging and the quest for an ideal free temporal distribution of individuals, Oikos.
       
    • Joschinski, J., Hovestadt, T., and Krauss, J. (2015) Coping with shorter days: do phenology shifts constrain aphid fitness?, PeerJ, PeerJ Inc. 3, e1103.
       
    • Chaianunporn, T., and Hovestadt, T. (2015) Evolutionary responses to climate change in parasitic systems, Global Change Biology 21, 2905--2916.
       
    • Lakovic, M., Poethke, H. -J., and Hovestadt, T. (2015) Dispersal Timing: Emigration of Insects Living in Patchy Environments, PloS one, Public Library of Science 10, e0128672.
       
    • Degen, T., Hovestadt, T., Mitesser, O., and H"olker, F. (2015) High Female Survival Promotes Evolution of Protogyny and Sexual Conflict, PloS one, Public Library of Science 10.
       
    • Riedinger, V., Mitesser, O., Hovestadt, T., Steffan-Dewenter, I., and Holzschuh, A. (2015) Annual dynamics of wild bee densities: attractiveness and productivity effects of oilseed rape, Ecology, Eco Soc America 96, 1351--1360.
       
    • Benadi, G., Hovestadt, T., Poethke, H. -J., and Blüthgen, N. (2014) Specialization and phenological synchrony of plant–pollinator interactions along an altitudinal gradient, Journal of Animal Ecology 83, 639--650.
       

    Kontakt/Contact

    Prof. Dr. Thomas Hovestadt
    Animal Ecology and Tropical Biology
    Field Station Evolutionary Ecology
    University of Wuerzburg  
    Glashuettenstr. 5  
    D-96181 Rauhenebrach

    Web: Prof. Dr. Thomas Hovestadt