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The impact of ants on the aboveground and belowground ecological network - field studies in a grassland and experiments with microcosms

Der Einfluss von Ameisen auf oberirdische und unterirdische ökologische Netzwerke - Freilandstudien in einem Grassland und Experimente mit Mikrokosmen

by Evelyn Schumacher
Cumulative thesis
Date of Examination:2010-04-30
Date of issue:2011-03-15
Advisor:Prof. Dr. Matthias Schaefer
Referee:Prof. Dr. Matthias Schaefer
Referee:Prof. Dr. Klaus Hövemeyer
Referee:Prof. Dr. Christoph Leuschner
crossref-logoPersistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-438

 

 

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Name:schumacher.pdf
Size:8.57Mb
Format:PDF
Description:Kumulative Dissertation
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Abstract

English

In this work, two areas of ants` functioning in ecosystem were studied. On the one hand, I investigated how ants affect the aboveground system by acting as mutualistic partners and predators of honeydew producers and on the other hand how ants affect the belowground system by nest building activity and by modulating resource availability for microorganisms. The aim of this study was to get insights into the complexity of the system involving ants with their direct and indirect effects on their mutualistic partners, the host plant of these partners and the soil microbial community Ant aboveground effects were tested in two artificial systems and resulted in marginal significant changes of aphid and plant conditions, but the ant effect depended on the availability of alternative food, what can lead to changes in ant tending activity and consequently exert effects on aphids and their host plants. Ant belowground effects were addressed in all five experiments. Out of these experiments, three studies were carried out in natural systems. Here, ants increased soil nutrients and fungal diversity and caused changes in functional diversity of soil microbial communities, but soil nutrients and fungal diversity were strongly influenced by season and soil moisture changes. In artificial systems ant induced an increased 15N flow to soil and changed microbial parameter (basal respiration, microbial biomass, bacterial DGGE profile).
Keywords: formicidae; ant mounds; ecosystem engineers; microbial activity; fungi; physiological profile; substrate-induced respiration

Other Languages

Diese Arbeit umfasst zwei Bereiche der Funktion von Ameisen im Ökosystem. Zum einen wurde untersucht wie Ameisen auf das oberirdische System durch ihre Funktion als mutualistische Partner und Prädatoren von Honigtauproduzenten wirken, und zum anderen wie Ameisen das unterirdische System durch Nestbautätigkeit und Veränderung der Ressourcenverfügbarkeit für Mikroorganismen beeinflussen. Das Ziel dieser Arbeit war Einsicht in die Komplexität des Systems der Ameisen mit ihren direkten und indirekten Effekten auf ihre mutualistischen Partner, der Wirtspflanze dieser Partner und der mikrobiellen Gemeinschaft im Boden zu erhalten. Der oberirdische Effekt der Ameisen wurde in zwei künstlichen Systemen getestet und ergab marginale Veränderungen des Zustandes von Blattlauskolonien und deren Wirtspflanzen. Der Ameiseneffekt war jedoch abhängig von der Erreichbarkeit alternativer Futterressourcen, was zu veränderter Aktivität der Ameisen bei den Blattlauskolonien führen kann. Dies hat wiederum Effekte auf Blattläuse und deren Wirtspflanzen. Der unterirdische Effekt der Ameisen wurde in allen fünf Experimenten untersucht. Von diesen fünf Versuchen wurden drei Studien in natürlichen Systemen durchgeführt. Hier erhöhten Ameisen die Nährstoffe und die Diversität der Pilze im Boden und verursachten Veränderungen in der funktionellen Diversität der mikrobiellen Gemeinschaft im Boden. Die Nährstoffe und die Diversität der Pilze im Boden wurden stark durch jahreszeitliche Schwankungen und Bodenfeuchtigkeit beeinflusst. Im künstlichen System induzierten Ameisen eine Zunahme des 15N-Flusses in den Boden und veränderten mikrobielle Parameter (Basalatmung, mikrobielle Biomasse, bakterielle DGGE Profile).
Schlagwörter: Formicidae; Ameisennest; Ökosystemingenieure; mikrobielle Aktivität; Pilze; physiologisches Profil; substrat-induzierte Atmung
 

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