TY - THES A1 - Parry, Victor T1 - From individual to community level: Assessing swimming movement, dispersal and fitness of zooplankton T1 - Vom Individuum zur Gemeinschaft: Bewertung von Schwimmbewegungen, Ausbreitung und Fitness von Zooplankton N2 - Movement is a mechanism that shapes biodiversity patterns across spatialtemporal scales. Thereby, the movement process affects species interactions, population dynamics and community composition. In this thesis, I disentangled the effects of movement on the biodiversity of zooplankton ranging from the individual to the community level. On the individual movement level, I used video-based analysis to explore the implication of movement behavior on preypredator interactions. My results showed that swimming behavior was of great importance as it determined their survival in the face of predation. The findings also additionally highlighted the relevance of the defense status/morphology of prey, as it not only affected the prey-predator relationship by the defense itself but also by plastic movement behavior. On the community movement level, I used a field mesocosm experiment to explore the role of dispersal (time i.e., from the egg bank into the water body and space i.e., between water bodies) in shaping zooplankton metacommunities. My results revealed that priority effects and taxon-specific dispersal limitation influenced community composition. Additionally, different modes of dispersal also generated distinct community structures. The egg bank and biotic vectors (i.e. mobile links) played significant roles in the colonization of newly available habitat patches. One crucial aspect that influences zooplankton species after arrival in new habitats is the local environmental conditions. By using common garden experiments, I assessed the performance of zooplankton communities in their home vs away environments in a group of ponds embedded within an agricultural landscape. I identified environmental filtering as a driving factor as zooplankton communities from individual ponds developed differently in their home and away environments. On the individual species level, there was no consistent indication of local adaptation. For some species, I found a higher abundance/fitness in their home environment, but for others, the opposite was the case, and some cases were indifferent. Overall, the thesis highlights the links between movement and biodiversity patterns, ranging from the individual active movement to the community level. N2 - Fortbewegung ist ein Mechanismus, der die Biodiversitätsmuster sowohl über räumliche als auch zeitliche Skalen hinweg prägt. Dabei beeinflusst der Bewegungsprozess die Interaktionen zwischen den Arten, die Populationsdynamik und die Zusammensetzung der Gemeinschaften. Diese Arbeit dient dazu die Auswirkungen der Bewegung auf die Biodiversitätsmuster des Zooplanktons sowohl auf der individuellen als auch gemeinschaftlichen Ebene zu untersuchen. Um auf der individuellen Ebene die Auswirkungen des Bewegungsverhaltens auf die Interaktionen zwischen Räuber und Beute zu untersuchen, wurde eine videobasierte Analyse durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass das Schwimmverhalten von großer Bedeutung ist, da es über das Überleben der Tiere im Angesicht von Räubern entscheidet. Darüber hinaus verdeutlichen die Ergebnisse die Rolle des Verteidigungsstatus bzw. der Morphologie der Beutetiere, da diese nicht nur durch die Verteidigung selbst, sondern auch durch die Plastizität des Bewegungsverhaltens, die Beziehung zwischen Beute und Raubtier beeinflussen. Auf der Ebene der Bewegung von Gemeinschaften habe ich ein Mesokosmen-Feldexperiment durchgeführt, um die Rolle der Ausbreitung (zeitlich, d. h. von den Überdauerungsstadien, welche im Sediment gelagert sind, in Kleingewässer, und räumlich, d. h. zwischen Kleingewässer) bei der Strukturierung von Zooplankton-Metagemeinschaften zu untersuchen. Die Ergebnisse konnten zeigen, dass Prioritätseffekte und taxon-spezifische Ausbreitungslimitierungen die Zusammensetzung der Gemeinschaften beeinflussen. Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse, dass die unterschiedlichen Ausbreitungsarten (Windausbreitung und Tierverbreitung). Einfluss auf die Gemeinschaftsstrukturen haben. Zusätzlich spielt das Überdauerungsstadien-Reservoir in Sedimenten“, sowie biotische Ausbreitungsvektoren (d. h. Tiere, engl. mobile links), eine wichtige Rolle bei der Besiedlung neuer Habitate. Die lokalen Umweltbedingungen, die eine ankommende Art in einem Habitat vorfindet, sind ein entscheidender Aspekt, der die Struktur der Zooplanktongemeinschaft beeinflusst. Mit Hilfe eines Laborexperiments, für welches Wasserproben aus Kleingewässern/Söllen genutzt wurden, die von einer Agrarlandschaft umgeben sind, konnte ich die Fitness von Zooplanktongemeinschaften in ihrem Heimathabitat vs. in einem neuen Habitat untersuchen. Hierbei konnte ich zeigen, dass die Umweltfilterung ein entscheidender Faktor für die Gemeinschaftsstrukturierung ist, da sich die Zooplanktongemeinschaften der einzelnen Kleingewässer in ihrer Heimatumgebung anders entwickelten als in einer neuen Umgebung. Auf der Art-Ebene, konnte ich jedoch keine eindeutigen Hinweise auf eine lokale Anpassung finden. Bei einigen Arten konnten allerdings höhere Abundanz/Fitness in ihrer Heimatumgebung festgestellt werden, bei anderen war das Gegenteil der Fall, und in einigen F¨allen gab es keine eindeutigen Unterschiede. Zusammenfassend, unterstreicht diese Arbeit die Zusammenhänge zwischen Bewegungs- und Biodiversitätsmustern, die von der aktiven Bewegung des Einzelnen bis hin zur Gemeinschaftsebene reichen. KW - movement KW - zooplankton KW - dispersal KW - video analysis KW - environment filtering KW - Fortbewegung KW - Ausbreitung KW - Videoanalyse KW - Umweltfilterung KW - Zooplankton Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-597697 ER - TY - THES A1 - Witt, Tanja Ivonne T1 - Camera Monitoring at volcanoes T1 - Kameramonitoring an Vulkanen BT - Identification and characterization of lava fountain activity and near-vent processes and their relevance for early warning systems BT - Identifikation und Charakterizierung der Aktivität von Lavafontänen und Near-Vent Prozesse und deren Relevanz für Frühwarnsysteme N2 - Basaltic fissure eruptions, such as on Hawai'i or on Iceland, are thought to be driven by the lateral propagation of feeder dikes and graben subsidence. Associated solid earth processes, such as deformation and structural development, are well studied by means of geophysical and geodetic technologies. The eruptions themselves, lava fountaining and venting dynamics, in turn, have been much less investigated due to hazardous access, local dimension, fast processes, and resulting poor data availability. This thesis provides a detailed quantitative understanding of the shape and dynamics of lava fountains and the morphological changes at their respective eruption sites. For this purpose, I apply image processing techniques, including drones and fixed installed cameras, to the sequence of frames of video records from two well-known fissure eruptions in Hawai'i and Iceland. This way I extract the dimensions of multiple lava fountains, visible in all frames. By putting these results together and considering the acquisition times of the frames I quantify the variations in height, width and eruption velocity of the lava fountains. Then I analyse these time-series in both time and frequency domains and investigate the similarities and correlations between adjacent lava fountains. Following this procedure, I am able to link the dynamics of the individual lava fountains to physical parameters of the magma transport in the feeder dyke of the fountains. The first case study in this thesis focuses on the March 2011 Pu'u'O'o eruption, Hawai'i, where a continuous pulsating behaviour at all eight lava fountains has been observed. The lava fountains, even those from different parts of the fissure that are closely connected, show a similar frequency content and eruption behaviour. The regular pattern in the heights of lava fountain suggests a controlling process within the magma feeder system like a hydraulic connection in the underlying dyke, affecting or even controlling the pulsating behaviour. The second case study addresses the 2014-2015 Holuhraun fissure eruption, Iceland. In this case, the feeder dyke is highlighted by the surface expressions of graben-like structures and fault systems. At the eruption site, the activity decreases from a continuous line of fire of ~60 vents to a limited number of lava fountains. This can be explained by preferred upwards magma movements through vertical structures of the pre-eruptive morphology. Seismic tremors during the eruption reveal vent opening at the surface and/or pressure changes in the feeder dyke. The evolving topography of the cinder cones during the eruption interacts with the lava fountain behaviour. Local variations in the lava fountain height and width are controlled by the conduit diameter, the depth of the lava pond and the shape of the crater. Modelling of the fountain heights shows that long-term eruption behaviour is controlled mainly by pressure changes in the feeder dyke. This research consists of six chapters with four papers, including two first author and two co-author papers. It establishes a new method to analyse lava fountain dynamics by video monitoring. The comparison with the seismicity, geomorphologic and structural expressions of fissure eruptions shows a complex relationship between focussed flow through dykes, the morphology of the cinder cones, and the lava fountain dynamics at the vents of a fissure eruption. N2 - Basaltische Spalteneruptionen, wie auf Hawaii oder Island, werden vermutlich durch die laterale Ausbreitung von Förderdikes und damit verbundener Grabenbildung verursacht. Prozesse der festen Erde sind mittels geophysikalischer und geodätischer Technologien gut erforscht. Die Ausbrüche selbst, d.h. die Lavafontä}nen und die Ventdynamik wiederum wurden aufgrund des gefährlichen Zugangs, der lokalen Dimension, der schnellen Prozesse und der daraus resultierenden schlechten Datenverfügbarkeit kaum untersucht. Diese Arbeit liefert ein detailliertes quantitatives Verständnis über Form und Dynamik von Lavafontänen und der morphologischen Veränderungen an ihren jeweiligen Eruptionsstellen. Mittels Bildverarbeitungstechniken, einschließlich Dronen und festen Kameras, wurden von mir die Videoframes von zwei bekannten Spaltausbrüchen auf Hawaii und Island ausgewertet. Auf diese Weise extrahiere ich die Dimensionen mehrerer Lavafontänen, die in allen Frames sichtbar sind. Durch die Zusammenstellung dieser Ergebnisse und unter Berücksichtigung der Erfassungszeiten quantifiziere ich die Schwankungen in Höhe, Breite und Eruptionsgeschwindigkeit. Dann analysiere ich diese Zeitreihen im Zeit- und Frequenzbereich und untersuche die Ähnlichkeiten und Zusammenhänge zwischen benachbarten Lavafontänen. Anschließend verknüpfte ich die Dynamik der einzelnen Lavafontänen mit den physikalischen Parametern des Magmatransports im Förderdike. Die erste Fallstudie dieser Arbeit konzentriert sich auf die Pu'u'O'o Ausbruch, Hawaii im März 2011, bei der ein kontinuierliches pulsierendes Verhalten an allen Lavafontänen beobachtet werden konnte. Lavafontänen verschiedener Teilsegmenten der Spalte sind eng miteinander verbunden, sie weisen Ähnlichkeiten im Frequenzgehalt und Ausbruchsverhalten auf. Das regelmäßige Muster in den Lavafontänenhöhen deutet auf eine hydraulische Verbindung im darunter liegenden Dike als steuernden Prozess innerhalb des Magma-Fördersystems hin. Die zweite Fallstudie befasst sich mit dem Holuhraun-Ausbruch 2014/2015. In diesem Fall wird der horizontale Förderdike durch grabenartige Strukturen und Bruchsysteme an der Oberfläche hervorgehoben. An der Ausbruchsstelle nimmt die Aktivität von einer kontinuierlichen Feuerlinie auf einzelne Lavafontänen ab. Dies lässt sich durch eine bevorzugte Aufwärtsbewegung des Magmas durch vertikale Strukturen der prä-eruptiven Morphologie erklären. Seismische Erschütterungen während des Ausbruchs zeigen Ventöffnungen an der Oberfläche und/oder Druckveränderungen im Förderdike. Die sich während des Ausbruchs entwickelnde Topographie der Schlackenkegel interagiert mit dem Verhalten der Lavafontänen. Lokale Schwankungen in Höhe und Breite der Lavafontäne werden jedoch durch den Schlotdurchmesser, die Tiefe des Lavaponds und die Form des Kraters gesteuert. Die Modellierung der Fontänenhöhe zeigt, dass das langfristige Ausbruchsverhalten vor allem durch Druckänderungen im Förderdike gesteuert wird. Diese Forschungsarbeit besteht aus sechs Kapiteln mit je zwei Papern als Erst- bzw. Co-Autor. Es etabliert eine neue Methode zur Analyse der Dynamik von Lavafontänen durch Videoüberwachung. Der Vergleich mit der Seismizität, den geomorphologischen und strukturellen Ausprägungen von Spalteneruptionen zeigt einen komplexen Zusammenhang zwischen der Dikeströmung, der Vulkanmorphologie und der Dynamik der Lavafontänen an einer Spalteneruption. KW - volcanology KW - Spalteneruption KW - fissure eruption KW - Vulkanologie KW - lava fountains KW - video analysis KW - basaltic volcanoes KW - Lavafontänen KW - Videoanalyse KW - Basalt-Vulkane Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-421073 ER - TY - GEN A1 - Parry, Victor A1 - Schlägel, Ulrike E. A1 - Tiedemann, Ralph A1 - Weithoff, Guntram T1 - Behavioural Responses of Defended and Undefended Prey to Their Predator BT - A Case Study of Rotifera T2 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe N2 - Predation is a strong species interaction causing severe harm or death to prey. Thus, prey species have evolved various defence strategies to minimize predation risk, which may be immediate (e.g., a change in behaviour) or transgenerational (morphological defence structures). We studied the behaviour of two strains of a rotiferan prey (Brachionus calyciflorus) that differ in their ability to develop morphological defences in response to their predator Asplanchna brightwellii. Using video analysis, we tested: (a) if two strains differ in their response to predator presence and predator cues when both are undefended; (b) whether defended individuals respond to live predators or their cues; and (c) if the morphological defence (large spines) per se has an effect on the swimming behaviour. We found a clear increase in swimming speed for both undefended strains in predator presence. However, the defended specimens responded neither to the predator presence nor to their cues, showing that they behave indifferently to their predator when they are defended. We did not detect an effect of the spines on the swimming behaviour. Our study demonstrates a complex plastic behaviour of the prey, not only in the presence of their predator, but also with respect to their defence status. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 1302 KW - animal behaviour KW - transgenerational response KW - Brachionus calyciflorus KW - Asplanchna brightwellii KW - video analysis Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-577594 SN - 1866-8372 IS - 1302 ER - TY - JOUR A1 - Parry, Victor A1 - Schlägel, Ulrike E. A1 - Tiedemann, Ralph A1 - Weithoff, Guntram T1 - Behavioural Responses of Defended and Undefended Prey to Their Predator BT - A Case Study of Rotifera JF - Biology N2 - Predation is a strong species interaction causing severe harm or death to prey. Thus, prey species have evolved various defence strategies to minimize predation risk, which may be immediate (e.g., a change in behaviour) or transgenerational (morphological defence structures). We studied the behaviour of two strains of a rotiferan prey (Brachionus calyciflorus) that differ in their ability to develop morphological defences in response to their predator Asplanchna brightwellii. Using video analysis, we tested: (a) if two strains differ in their response to predator presence and predator cues when both are undefended; (b) whether defended individuals respond to live predators or their cues; and (c) if the morphological defence (large spines) per se has an effect on the swimming behaviour. We found a clear increase in swimming speed for both undefended strains in predator presence. However, the defended specimens responded neither to the predator presence nor to their cues, showing that they behave indifferently to their predator when they are defended. We did not detect an effect of the spines on the swimming behaviour. Our study demonstrates a complex plastic behaviour of the prey, not only in the presence of their predator, but also with respect to their defence status. KW - animal behaviour KW - transgenerational response KW - Brachionus calyciflorus KW - Asplanchna brightwellii KW - video analysis Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.3390/biology11081217 SN - 2079-7737 VL - 11 IS - 8 PB - MDPI CY - Basel, Schweiz ER - TY - JOUR A1 - Parry, Victor A1 - Schlägel, Ulrike E. A1 - Tiedemann, Ralph A1 - Weithoff, Guntram T1 - Behavioural responses of defended and undefended prey to their predator BT - a case study of rotifera JF - Biology : open access journal N2 - Many animals that have to cope with predation have evolved mechanisms to reduce their predation risk. One of these mechanisms is change in morphology, for example, the development of spines. These spines are induced, when mothers receive chemical signals of a predator (kairomones) and their daughters are then equipped with defensive spines. We studied the behaviour of a prey and its predator when the prey is either defended or undefended. We used common aquatic micro-invertebrates, the rotifers Brachionus calyciflorus (prey) and Asplanchna brightwellii (predator) as experimental animals. We found that undefended prey increased its swimming speed in the presence of the predator. The striking result was that the defended prey did not respond to the predator's presence. This suggests that defended prey has a different response behaviour to a predator than undefended conspecifics. Our study provides further insights into complex zooplankton predator-prey interactions. Predation is a strong species interaction causing severe harm or death to prey. Thus, prey species have evolved various defence strategies to minimize predation risk, which may be immediate (e.g., a change in behaviour) or transgenerational (morphological defence structures). We studied the behaviour of two strains of a rotiferan prey (Brachionus calyciflorus) that differ in their ability to develop morphological defences in response to their predator Asplanchna brightwellii. Using video analysis, we tested: (a) if two strains differ in their response to predator presence and predator cues when both are undefended; (b) whether defended individuals respond to live predators or their cues; and (c) if the morphological defence (large spines) per se has an effect on the swimming behaviour. We found a clear increase in swimming speed for both undefended strains in predator presence. However, the defended specimens responded neither to the predator presence nor to their cues, showing that they behave indifferently to their predator when they are defended. We did not detect an effect of the spines on the swimming behaviour. Our study demonstrates a complex plastic behaviour of the prey, not only in the presence of their predator, but also with respect to their defence status. KW - animal behaviour KW - transgenerational response KW - Brachionus calyciflorus KW - Asplanchna brightwellii KW - video analysis Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.3390/biology11081217 SN - 2079-7737 VL - 11 IS - 8 PB - MDPI CY - Basel ER -