Gruppe Menzel

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:

  1. Klimatische Einflüsse auf das Kohlenwasserstoffprofil von Ameisen und deren Konsequenzen für Trockenresistenz, Kolonieerkennung und Materialeigenschaften
  2. Verhaltensreaktionen von Ameisen auf chemische Fußspuren
  3. Interaktion von Insektenoberflächen mit den Fangfäden cribellater Spinnen
  4. Evolution und phylogenetisches Signal von kutikulären Kohlenwasserstoffprofilen bei Ameisen
  5. Diversifizierung von CHCs bei mutualistischen Ameise-Ameise-Assoziationen (Parabiosen) im tropischen Südamerika
  6. Oberflächenchemie und Austrocknungsresistenz bei verschiedenen Arthropodentaxa
  7. Feindvermeidungsverhalten (antipredator behavior) und nicht-konsumptive Effekte von Spinnen auf Beute-Arthropoden: Verhaltensinteraktionen, chemische Signale, ökologische Konsequenzen

Momentan biete ich drei Masterarbeitsthemen an. Das Datum ist flexibel, ab Januar 2022 oder danach.

Learning and orientation in ants – how do chemical cues affect ant behaviour?

Agent-based model of foraging behaviour in ants

Physico-chemical properties of communication signals in mutualistic ants (incl. einem Forschungsaufenthalt in Paris)

Wahrscheinlich werde ich auch Masterarbeiten zur Ökologie tropischer Ameisen anbieten, mit Freilandarbeit in Französisch-Guyana, ab 2022.

Weitere mögliche Themen für Forschungspraktika, Bachelor-, Diplom-, Staatsexamens- oder Masterarbeiten (unter anderem):

  • Wie reagieren Ameisenarten auf chemische Fußspuren anderer Insekten?
  • Können Ameisen lernen, auf bestimmte Spuren zu reagieren?
  • Welchen Einfluss hat individuelle Persönlichkeit auf das Verhalten von Ameisen?
  • Wie ändern sich Genexpressionsmuster, wenn Ameisen sich an verschiedene Temperaturen akklimatisieren?
  • Pilzgemeinschaften in Ameisennestern und auf einzelnen Ameisen
  • Wie beeinflussen Kohlenwasserstoffe die Resistenz von Ameisen gegenüber Pathogenen?
  • Physikalisch-chemische Eigenschaften von Kommunikationssignalen in Ameisen und anderen Insekten
  • Wie hängen chemische Zusammensetzung der CHC-Schicht und physikalische Eigenschaften zusammen?
  • Interaktionen von Spinnen mit ihrer Insektenbeute
  • Mutualismus oder nicht? Kosten und Nutzen bei Ameise-Blattlaus-Interaktionen
  • Chemische Diversifizierung bei Ameisenarten im tropischen Südamerika
  • Wie hängen chemische Profile und Austrocknungstoleranz bei verschiedenen Arthropodentaxa zusammen?
  • Welche Faktoren beeinflussen die Temperaturnische und Trockentoleranz eines Insekts?
  • Wie beeinflusst die Zusammensetzung der Kohlenwasserstoffschicht ihre Fähigkeit, vor Austrocknung zu schützen?

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

Bei Interesse melden Sie sich bitte per Email.

 

GRUPPENMITGLIEDER

Die "ant crew" beim Forschungsaufenthalt in Französisch-Guyana, Oktober 2018

Gruppenleiter

PostdoktorandInnen

DoktorandInnen

  • 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)

MasterstudentInnen:

  • Ronja Krüsemer (Insect cuticular hydrocarbons as barriers against fungal infection)

BachelorstudentInnen:

  • Raúl Rojas Feilke (Interspecific behavioral differences of the three ant species Lasius niger, Tetramorium caespitum, and Formica rufibarbis)
  • Merle Rohovsky (Repeatability and behavioural syndromes in the ant species Lasius niger, Tetramorium caespitum, and Formica rufibarbis)
  • Dominik Heidt (Wirkung der temperaturabhängigen Interaktionen von Fangfäden cribellater Spinnen und kutikulärer Kohlenwasserstoffen von Insekten)

Ehemalige DoktorandInnen: