Funktionelle Morphologie

Forschungsinteresse

Die anatomischen, histologischen und zellulären Strukturen von Tieren sind das Ergebnis evolutionärer Anpassungen, die auf ihrem jeweiligen Grundbauplan innerhalb des phylogenetischen Systems beruhen. Wir interessieren uns u.a. für die strukturellen Grundlagen von Sinnesorganen (Seh- und Hörsystem) und die daraus ableitbaren Rückschlüsse auf ihre wahrscheinlichen Funktionen. Die Untersuchung ausgewählter Beispiele aus diesem Forschungsgebiet erfolgt mittels verschiedener 3D-Mikroskopieverfahren (Tomographie, Lichtmikroskopie, Elektronenmikroskopie) und computergestützter 2D- bis 4D-Bildgebung. Diese Methoden kommen auch in diverse Kooperationsprojekte in der Neurobiologie und Bereichen außerhalb der Zoologie zu Anwendung. Zudem engagieren wir uns für die Erforschung der Biodiversität aus zoomorphologischer Perspektive, insbesondere im marinen Ökosystem.

Forschungsschwerpunkte

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Funktionelle Morphologie von Sehsystemen

Für Wirbeltiere ist die Netzhaut sowohl ein Flächensensor als auch ein Bildgebungscomputer, der das Fenster zur photischen Umwelt öffnet. Für den vergleichenden Morphologen ist sie ein Komplex von Merkmalen, der uns Aufschluss über funktionelle Aspekte, Ökologie, Diversität und Evolution des Sehsinnes anderer Tiere gibt. Derzeit untersuchen wir verschiedene Aspekte der funktionellen Augen-/Netzhautmorphologie ausgewählter Knochenfisch- und Weichtierarten. Ein wichtiger methodischer Ansatz ist die 3D-Rekonstruktion neuronaler Netze (in wesentlichen Teilen) auf Basis von BFSEM-Daten.

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Funktionelle Morphologie des Hörsystems bei Fischen

Das Hörvermögen von Fischen basiert primär auf der Wahrnehmung von schallinduzierten Vibrationen der Sagitta (Otolith) und den entsprechenden Auslenkungen der Sinneszilien in der Macula sacculi. Zusätzlich zur direkten Anregung dieser Strukturen haben einige Fischgruppen einen Mechanismus entwickelt, der schallinduzierte Schwimmblasenvibrationen (z. B. über Webersche Gehörknöchelchen) auf die Sagitta überträgt und so ihren hörbaren Frequenzbereich zu höheren Frequenzen erweitert. In Zusammenarbeit mit Dr. Tanja Schulz-Mirbach und Forschern des Paul Scherrer Instituts in der Schweiz untersuchen wir die beteiligten 3D-Strukturen und ihre 4D-Bewegungsmuster in situ (d. h. nativ und im intakten Fischkopf) bei Vertretern der Karpfenartigen (Cypriniformes) und Welsartigen (Siluriformes) mittels Hochgeschwindigkeits-Synchrotron-Tomographie, retrospektiver Gating-Technik und zeitlich aufgelöster Oberflächendarstellung.

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Funktionelle Morphologie und Evolution von Mollusken

Ein wichtiges Projekt unserer Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Dr. Gerhard Haszprunar bis 2022 war die 3D-Rekonstruktion zahlreicher kleiner und kleinster Mollusken (mit Schwerpunkt auf Gastropoden). Ein zentrales Ziel war die Erweiterung der morphologischen Merkmalsmatrix über die oft einfachen Schalenstrukturen hinaus, um die Tiere systematisch korrekt klassifizieren und ihre Evolutionsprozesse besser verstehen zu können. Darüber hinaus untersuchte das Projekt Anpassungen an Zwergwuchs, interstitielle Lebensweisen sowie verschiedene Aspekte der Fortpflanzung und Exkretion.

Dr. Timea Neusser führt diese malakologische Forschung nun in unserer Arbeitsgruppe fort und wendet dabei vorwiegend biogeografische und genetische Methoden an.

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Beiträge zur Biodiversitäts-Forschung

Die zoologische Vielfalt ist das Erbe adaptiver Radiationen und somit ein sichtbarer Ausdruck der faszinierenden Evolutionsprozesse auf unserem Planeten. Als Morphologen und Meeresbiologen möchten wir zur Visualisierung, zum Verständnis und zur Wertschätzung der tierischen Biodiversität beitragen. Neben gruppenspezifischen Studien (z. B. an Pantopoden, Baumzikaden und Zehnfußkrebsen) wird in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Roland Melzer im Meeresschutzgebiet Brijuni und angrenzenden Meeresgebieten eine systematisch vielseitige und zeitlich umfassende Studie durchgeführt.

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Kooperationsprojekte (3D-Mikroskopie)

Wir freuen uns immer über Anfragen von interessierten Kollegen an 3D-Mikroskopie und 3D-Rekonstruktion für Kooperationsprojekte. Bisher gab es Projekte mit Wissenschaftlern aus den Bereichen Spermienforschung, Neurobiologie, Biomedizin, Botanik/Mykologie und Protistologie.

Lehre