Liebe Studierende,
wir bieten Ihnen eine Vielzahl von Projekten zur Auswahl, die Sie als Forschungsmodul oder als Bachelor- oder Masterarbeit bearbeiten können.
Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Prof. Dr. Meike Wittmann. Vielen Dank!
Die Individuen vieler Tierarten unterscheiden sich voneinander, und sie leben in heterogenen Umgebungen. Um zu überleben und sich fortzupflanzen, wählt jedes Individuum anhand verschiedener Anhaltspunkte den Lebensraum aus, der am besten zu seinen physischen Merkmalen passt. Dieser Prozess wird als Habitat- oder Nischenwahl bezeichnet.
Verschiedene Arten und Individuen gehen bei der Wahl ihrer Nischen auf unterschiedliche Weise vor. Zudem verändert sich die Umwelt durch den ständigen Klimawandel kontinuierlich. Daher kann die Wahl des Lebensraums das Überleben und den Fortpflanzungserfolg eines Individuums erheblich beeinflussen, was wiederum das Überleben der gesamten Population beeinflussen kann. Daher ist es von entscheidender Bedeutung zu verstehen, wie sich verschiedene Arten der Nischenwahl auf das Überleben der Population in einer sich verändernden Umwelt auswirken.
In diesem Projekt soll untersucht werden, wie verschiedene Arten Lebensraumpräferenzen (Nischenwahl) zeigen, indem verschiedene Experimente mit der von Ihnen bevorzugten Programmiersprache simuliert werden. Anschließend werden wir bewerten, wie die Nischenwahl die langfristige Populationsdynamik beeinflusst.
Projektleitung: Dr. Peter Nabutanyi
Isle Royale ist eine kleine Insel und ein Nationalpark im Lake Superior zwischen Kanada und den USA. Sie beherbergt eine kleine, fast isolierte Wolfspopulation, die aufgrund einer Inzuchtdepression ständig vom Aussterben bedroht ist.
Nachdem die Population auf nur zwei Individuen geschrumpft war, die gleichzeitig Vater und Tochter und Halbgeschwister waren, beschlossen die Behörden, 2018 und 2019 19 Wölfe vom Festland einzuführen. Dadurch hat sich die Population inzwischen auf über 30 erholt. Aufgrund der geringen Größe der Insel ist jedoch davon auszugehen, dass die Populationen auf Isle Royale immer klein und anfällig für Inzuchtdepressionen sein werden. Weitere Eingriffe könnten erforderlich werden.
Im Rahmen dieses Projekts soll untersucht werden, wie ein Wiederansiedlungsprogramm aussehen könnte, das die Populationsdynamik so wenig wie möglich beeinträchtigt, aber langfristig nachhaltig ist.
Projektleitung: Prof. Dr. Meike Wittmann
Pflanzen erzeugen eine enorme Vielfalt an chemischen Abwehrstoffen. Viele sind flüchtiger Art, d. h. sie verdunsten aus der Pflanze heraus und können von den Pflanzenfressern wahrgenommen werden.
In diesem Projekt werden Sie die Balance zwischen chemischer Verteidigung und Bestäubung untersuchen. Zu diesem Zweck erweitern Sie ein bestehendes Modell zur Chemodiversität. Sie verwenden empirische Daten zur Parametrisierung des Modells und programmieren sie in C++, führen Simulationen durch und analysieren die Daten, die Sie erhalten.
Interspecific mating is associated with fitness losses as interacting individuals pay heavy costs, waste valuable resources without intended outcomes, and result in infertile hybrids. This phenomenon is called reproductive interference. Despite the maladaptivity associated with interspecific mating behaviour, it persists in many species. Heterospecific mating requires interacting species to have an overlapping window during which sexually active adult individuals of both species encounter each other for mating. The duration of such a window can vary for various reasons, such as individual variation and climate change.
In this study, we would like to understand how reproductive interference, climate change, and individual variation interact to determine population fitness and persistence. For example, is there a minimum overlap threshold above which at least one of the species goes extinct? Under what conditions do we observe such a threshold? How does individual variation and climate change affect such a threshold?
To address these questions, we shall simulate two species whose generations are very close but not synchronous, such that they emerge at different times with an overlapping window. So, there is both conspecific mating and heterospecific mating. The model details will be based on an empirical study system from the literature.
Project leader: Dr. Peter Nabutanyi
Projekt in englischer Sprache
Evolution of virulence is a serious issue in the fields of public health, veterinary medicine, and conservation. The importance was reiterated recently during the SARS-CoV-2 pandemic outbreak. Being an emergent property of both host and pathogen (parasite), individual variation in interacting individuals (like host heterogeneities in immunity or parasite heterogeneities in host exploitativeness) could have implications on virulence. Adding to the complexity, the individuals of the interacting species could alter their niche by modifying the environment (example parasite manipulating the immunity of host) or conforming to the environment or choosing their environment of interaction. How such individual variation coupled with niche altering mechanisms affects the evolution of virulence has not received much attention. We will thus try to see how ITV and niche mechanisms affect the evolution of virulence.
Project leader: Vishnu Venugopal
Projekt in englischer Sprache
Many studies come up with recommendations for the management of both threatened and non-threatened species. However, not all recommendations are taken up by the relevant bodies. The criteria for selecting one recommendation over another vary between countries and regions.
This study aims to understand the relevance of studies on species management by estimating the consumption rate of recommendations from studies. What factors determine the choice of recommendations? Do the factors differ between threatened and non-threatened species? How do such factors vary between regions/countries? How does the current state of the species depend on the number of studies?
Such a study will involve a quantitative literature survey. More details to be discussed.
Project leader: Dr. Peter Nabutanyi
Projekt in englischer Sprache!
Während Individuen in kleinen Populationen einige Vorteile genießen, z. B. geringere Konkurrenz, können sie auch mit Problemen konfrontiert werden, z. B. der Schwierigkeit, Paarungspartner zu finden, oder erhöhtem Raubbau. Dies kann zu einem so genannten demografischen Allee-Effekt führen, bei dem die Pro-Kopf-Wachstumsrate der Population bei kleinen Dichten sinkt. In schweren Fällen können solche Allee-Effekte zum Aussterben von Populationen führen, die unterhalb einer bestimmten Populationsgröße liegen.
Bisherige Modelle zu Allee-Effekten gingen im Allgemeinen davon aus, dass alle Individuen in der Population hinsichtlich ihrer demografischen Merkmale gleich sind. Wir wissen jedoch, dass es innerhalb von Populationen bei vielen dieser Merkmale eine große individuelle Variation gibt. Und individuelle Variationen, z. B. beim Paarungsverhalten, könnten Allee-Effekte und Aussterbeschwellenwerte stark beeinflussen.
Ziel dieses Projekts ist es, eine Literaturrecherche durchzuführen, um herauszufinden, was derzeit über die Auswirkungen individueller Merkmalsvariationen auf Allee-Effekte bekannt ist. Wir möchten ein einfaches, auf Individuen basierendes Modell entwickeln, um die Folgen individueller Variationen, z. B. im Partnerfindungsverhalten, auf Aussterbeschwellenwerte zu untersuchen.
Projektleitung: Prof. Dr. Meike Wittmann
Pflanzen produzieren eine große Vielfalt an chemischen Abwehrstoffen. Viele sind flüchtig, d. h. sie verdampfen aus der Pflanze und können von Pflanzenfressern wahrgenommen werden.
In diesem Projekt werden Sie untersuchen, wie die chemische Vielfalt innerhalb und zwischen den Pflanzenteilen die Pflanzenabwehr beeinflusst. Zu diesem Zweck werden Sie ein bestehendes Modell der Chemodiversität erweitern. Sie programmieren diese Erweiterung des Modells in C++, führen Simulationen durch und analysieren die Daten, die Sie
produziert.
Projektleitung: Frans Thon, Doktorand
Eine Art des Polymorphismus bei Pflanzen ist das Vorhandensein oder Fehlen von Verteidigungsmerkmalen gegen Pflanzenfresser, seien es giftige Chemikalien, Dornen oder Trichome. Manchmal koexistieren verteidigte und nicht verteidigte Pflanzen derselben Art auf demselben Fleck, und eine der möglichen Erklärungen für diese Koexistenz ist das selektive Verhalten von Pflanzenfressern: Wenn nicht verteidigte Pflanzen im Überfluss vorhanden sind, werden Pflanzenfresser selektiv und meiden verteidigte Pflanzen, während Pflanzenfresser unselektiv nach Nahrung suchen, wenn ihre bevorzugte Nahrungsquelle knapp ist. Dies führt zu einer frequenzabhängigen evolutionären Dynamik bei Pflanzen.
Im Rahmen des Projekts soll untersucht werden, wie individuelle Verhaltensvariationen bei Pflanzenfressern (z. B. ihre individuelle "Wählerschaft" für ihre bevorzugte Nahrung) die Populationsprozesse für die Pflanzenarten, die sie fressen, beeinflussen.
Es wird von Ihnen erwartet, dass Sie die Literatur durchsuchen, ein bestimmtes Studiensystem auswählen und ein einfaches individuelles Modell entwickeln, um die Dynamik der Interaktionen zwischen Pflanzen und Pflanzenfressern unter verschiedenen Verhaltensszenarien zu simulieren.
Borkenkäferausbrüche stellen heute eines der größten Probleme für die Waldbewirtschaftung dar. In den europäischen Wäldern bereitet der Europäische Fichtenborkenkäfer, Ips typographus, die größte Sorge. Das Risiko von Ausbrüchen wird durch den Klimawandel noch verstärkt: Störungen der jahreszeitlichen Temperaturmuster, Dürreperioden, großflächige Baumbrüche usw. Diese Faktoren erhöhen die Anfälligkeit der Wälder für Borkenkäferbefall sowohl durch ihre Folgen für die Bäume als auch durch ihre Auswirkungen auf die Entwicklungszyklen und das Verhalten der Käfer.
Ziel dieses Projekts ist es, die Literatur über die Auswirkungen des Klimawandels auf das Verhalten und die Populationsdynamik von Ips typographus zu studieren, um die Hauptrisikoquellen für Käferausbrüche in deutschen Wäldern aufgrund des Klimawandels zu bewerten und anschließend ein einfaches Modell für die quantitative und qualitative Analyse des Problems zu entwickeln.
Das Programm NetLogo ermöglicht es, ohne Programmier-Vorkenntnisse individuenbasierte Modelle zu erstellen. Solche Modelle sind nützlich, um zum Beipiel Räuber-Beute Beziehungen (Wölfe und Schafe) oder aber auch die Auswirkungen von Gummi- und Palmölpreisen auf die Entscheidungen indonesischer Kleinbauern zu untersuchen.
Dieses Modul bietet Ihnen die Möglichkeit, Grundlagen der individuenbasierte Modellierung zu erlernen. Sie suchen sich selbst (in Absprache) ein Thema und eine Fragestellung aus. Dann erstellen sie ein einfaches Modell in NetLogo und stellen Ihre Ergebnisse in einem Projektbericht oder einer Präsentation vor.
Projektleitung: Mathias Spangenberg, Doktorand
"Species distribution models" (SDMs) lernen, unter welchen (Umwelt-)Bedingungen eine Art vorkommt oder auch nicht. SDMs haben unter anderem die Aufgabe, die Verteilung von Arten für noch nicht untersuchte Stellen vorherzusagen. Für häufige Arten klappt das sehr verlässlich. Die Daten für seltene Arten sind aber in der Regel limitiert. Dadurch sind Vorhersagen für seltene Arten in der Regel weniger verlässlich.
Um diese Problem zu lösen, wurden SDMs entwickelt die untersuchen, ob es Korrelationen zwischen seltenen und häufigeren Arten gibt. Die Idee ist, dass Informationen über häufigere Arten auch dazu genutzt werden können, Vorhersagen für seltene Arten zu verbessern.
Sie haben die Möglichkeit, sich in SDMs einzuarbeiten. Sie werden Vorhersagen mit einem SDM (SDM1) machen, das Korrelationen zwischen seltenen und häufigen Arten berücksichtigt. Diese Vorhersagen werden sie mit denen eines anderen SDMs vergleichen. Das Ziel ist es, den praktischen Nutzen von SDM1 zu untersuchen.
Vorkenntnisse in R sind ein großer Vorteil, ebenso die Bereitschaft, englische Publikationen zu lesen.
Projektleitung: Mathias Spangenberg, Doktorand