Gruppe Menzel

Evolutionary Chemical Ecology & Biotic Interactions

Keywords: chemical ecology, evolution of cuticular hydrocarbon profiles, antipredator behaviour, interspecific interactions, ecosystem functions of ants, ant community ecology, division of labor, tropical rainforest, ants, spiders, aphids.

FORSCHUNGSINTERESSEN

Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit interspezifischen Interaktionen zwischen verschiedenen Ameisenarten sowie zwischen Ameisen und anderen Arthropoden. Interaktionen zwischen Ameisenarten können aggressiv sein (Konkurrenz), sie können jedoch auch mutualistisch, kommensalistisch oder parasitisch sein. Wir erforschen diese Interaktionen aus zwei Perspektiven: aus einer top-down-Perspektive erforschen wir, wie Ameisengemeinschaften in tropischen Regenwäldern organisiert sind. Wir untersuchen Nischendifferenzierung zwischen Arten sowie die Ökosystemfunktionen, die die einzelnen Arten erfüllen. in diesem Zusammenhang interessieren uns auch Biodiversität und Ökosystemfunktionen von Ameisen und anderen Arthropoden in konventioneller Landwirtschaft und Dynamischem Agroforst.

Aus der bottom-up-Perspektive untersuchen wir gezielt Interaktionen zwischen bestimmten Arten. Hier untersuchen wir Verhaltensinteraktionen und chemische Signale bei Ameise-Ameise- und Ameise-Blattlaus-Interaktionen, sowie bei Räuber-Beute-Interaktionen zwischen anderen Arthropodenarten.

Diese Interaktionen werden oftmals von chemischen Signalen bestimmt - Signalen von der Körperoberfläche der Insekten (kutikuläre Kohlenwasserstoffe) und indirekte Signale, wie z.B. chemische Fußspuren. Kürzlich konnten wir zeigen, dass Ameisen auf chemische Fußspuren anderer Kolonien und Arten reagieren, was ihr Fouragierverhalten stark beeinflussen kann. Kutikuläre Kohlenwasserstoffe (CHC) stellen das wichtigste intra- und interspezifische Kommunikationssignal bei Ameisen und anderen Insekten dar. Daher erforschen wir nicht nur ihre Rolle bei Interaktionen, sondern auch die proximaten und ultimaten Faktoren, die ihre Zusammensetzung beeinflussen. Neben ihrer Kommunikationsfunktion dienen CHC auch dazu, das Insekt vor Austrocknung zu schützen. In unserer Arbeitsgruppe untersuchen wir die daher Evolution und Diversifikation von CHC-Profilen in Folge von Selektionsdrücken, die sie durch ihre verschiedenen Funktionen erfahren. Daneben erforschen wir, wie einzelnen Individuen im Laufe ihres Lebens ihr CHC-Profil ändern können, um auf veränderte Klimabedingungen zu reagieren. Um die molekulare Basis von CHC-Biosynthese und -Evolution zu verstehen, analysieren wir zudem die Genexpression bei Individuen von verschiedenen Klimabedingungen, sowie von nahe verwandten, aber chemisch stark verschiedenen Ameisen.

Laufende Forschungsprojekte:

Verwendete Methoden:

• Freilandversuche
• Verhaltensversuche im Labor
• Chemische Analysen von kutikulären Kohlenwasserstoffen und Fettsäuren mittels GC-MS
• Mikrorheologische Messungen von Viskosität (in Zusammenarbeit mit Bérengère Abou, Paris)
• Transkriptomanalysen (RNAseq)
• mikrobielle Versuche
• Agentenbasierte Simulationen

Ab dem Sommersemester 2024 biete ich Master- oder Bachelorarbeiten zu folgenden Themen an:

• Wie beeinflussen klimatische Bedingungen das CHC-Profil und die Trockenresistenz mitteleuropäischer Ameisenarten?
• Wie variieren Ameisen aus tropischen Regenwäldern in der Trockenresistenz, und wie hängt diese Eigenschaft mit ihrem CHC-Profil zusammen? (mit Freilandarbeit in Peru)
• Pilz-Ameise-Interaktionen: Welche Pilzgemeinschaften besiedeln die Körperoberfläche von Ameisen, und wie schützen sich Ameisen vor Pilzinfektionen?
• Dynamik von Bestäuberpopulationen auf dem Campus der JGU Mainz
• Diversität und Ökologie von Bodenarthropoden im Ober-Olmer Wald
• Wie hängt CHC-Zusammensetzung mit der Trockenresistenz von Insekten zusammen? Studien zu chemischen und physikalischen Aspekten von CHC-Schichten
• Welche Gene sind in die Akklimatisierung an konstante und fluktuierende Bedingungen involviert? (nur Masterarbeit)

Zum Projekt in Peru gibt es auch eine Ausschreibung, die Sie hier abrufen können.

Bei Interesse an einer Abschlussarbeit melden Sie sich bitte per Email (menzelf (at) uni-mainz.de).

 

GRUPPENMITGLIEDER

 

Gruppenleiter

• PD Dr. Florian Menzel

PostdoktorandInnen

• ​Dr. Anna-Christin Joel

DoktorandInnen / wissenschaftliche MitarbeiterInnen

• Vanessa Menges: The role of chemical footprints for foraging and competitive interactions in ants
• Lucas Jäger: The impact of cuticular chemistry and surface morphology of arthropods on adhesion forces in cribellate and ecribellate spider threads (co-supervisor Anna-Christin Joel)
• Selina Huthmacher (Biophysical and functional consequences of cuticular hydrocarbon variation in ants)
• Shadi Karimifard (Genomic and gene regulatory basis of rapid evolutionary diversification of a multifunctional trait) (co-supervisor Barbara Feldmeyer)
• Sascha Schlüter
• Katharina Wittmann (Interaktiver Insekten-Campus) (Zusammenarbeit mit Daniel Dreesmann)

MasterstudentInnen:

• David Ruchatz (Acclimatory CHC changes of ants from different climatic regions analysed through automated integration)
• Christine van Ooyen (Floral changes over time as revealed by pollen metabarcoding)
• Philippa Musiolik (Acclimation and survival of Myrmica ants)

BachelorstudentInnen:

• Morwen Liebscher (Cuticular hydrocarbon variation and desiccation resistance in North American desert ants)
• Daniel Burket (Cuticular hydrocarbons and sexual selection in Hawaiian crickets)
• Marieke Theiner (Insect Diversity and Abundance on the Johannes Gutenberg University Campus)
• Hannah Bauer (Nachtfalterdiversität auf dem Campus der Uni Mainz)

Ehemalige DoktorandInnen:

• Hellena Binz
• Mickal Houadria
• Sara Beros
• Félix Rosumek
• Philipp Sprenger
• Juliane Hartke