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Pollinator communities and plant-pollinator interactions in fragmented calcareous grasslands

dc.contributor.advisorSteffan-Dewenter, Ingolf Prof. Dr.de
dc.contributor.authorMeyer, Birgitde
dc.date.accessioned2007-08-01T14:39:03Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T10:09:29Zde
dc.date.available2013-01-30T23:51:16Zde
dc.date.issued2007-08-01de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B001-4de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-1706
dc.description.abstractDer Landnutzungswandel einhergehend mit der Intensivierung der Landwirtschaft und der Aufgabe unrentabler Flächen führte während der letzten Jahrzehnte zu einer Abnahme von naturnahen Habitaten in der Agrarlandschaft. Sehr artenreiche Habitate wie z.B. Kalkmagerrasen, die viele wärme- und trockenliebende Tier- und Pflanzenarten beherbergen, werden durch die Aufgabe traditioneller Hütewirtschaft der Sukzession überlassen, so dass nur kleine, isolierte Fragmente in einer homogenen Agrarlandschaft übrig bleiben. Diese kleinen Magerrasenfragmente bieten nur wenig Nahrungs- und Nistressourcen für Bestäubergemeinschaften und sind daher von einem Bestäubermangel bedroht. Dies führt zu gestörten Pflanze-Bestäuber-Interaktionen auf den kleinen Fragmenten und gefährdet letztlich den Reproduktionserfolg der speziellen Magerrasenflora. Die vorliegende Arbeit gliedert sich in zwei Bereiche: Zum einen wurde der Einfluss von Habitat- und Landschaftsfaktoren auf die Lebensgemeinschaften zweier wichtiger Bestäubergruppen, Bienen (Hymenoptera: Apiformes) und Schwebfliegen (Diptera: Syrphidae) auf fragmentierten Kalkmagerrasen untersucht. Zum anderen wurde der Reproduktionserfolg zweier gefährdeter Kalkmagerrasenpflanzen, Primula veris und Hippocrepis comosa, in Abhängigkeit von Populations- und Landschaftsfaktoren und der Bestäuberbesuche analysiert. Die Aufnahme der Bestäubergemeinschaften erfolgte auf 32 Kalkmagerrasen im Raum Göttingen, die sich in ihrer Nahrungsverfügbarkeit, Größe und Diversität der umgebenden Landschaft unterscheiden. Mittels sechs Transektbegehungen von April bis September 2004 wurden 4707 Bienen aus 110 Arten und 3560 Schwebfliegen aus 75 Artengruppen erfasst. Der Artenreichtum der Bienen und Schwebfliegen war sehr stark von der Größe der Magerrasenfragmente abhängig. Insbesondere kleine und solitäre Bienen zeigten starke Art-Areal-Beziehungen, während große Bienenarten, soziale Bienen und Kuckucksbienen weniger stark auf den Habitatverlust reagierten. Die Ressourcenverfügbarkeit hatte einen positiven Einfluss auf die Schwebfliegen und Bienen, besonders auffällig war der positive Effekt der Blühdichte auf das Vorkommen der sozialen Bienen; Hummeln und soziale Furchenbienen können auf den Kalkmagerrasen, die viele Pollen- und Nektarressourcen zur Verfügung stellen, besonders individuenstarke Kolonien ausbilden. Weiterhin wirkte sich die Diversität der umgebenden Landschaft positiv auf die Bienen- und Schwebfliegenarten aus. Besonders war hierbei die Landschaft in unmittelbarer Nähe zum Magerrasen (250 m Radius) von Bedeutung. Während auch die Individuenzahlen der Bienen in komplexen Landschaften anstiegen, wurden mehr Schwebfliegen auf Magerrasen in ausgeräumten Landschaften gefunden. Dies kann auf den großen Anteil von Schwebfliegen mit aphidophager Larvalentwicklung zurückgeführt werden. Schwebfliegen wie Episyrphus balteatus, deren Larven sich von Blattläusen in Feldfrüchten ernähren, sind dort vermehrt anzutreffen, wo viele Ackerfrüchte angebaut werden, also in ausgeräumten Landschaften. Ebenso verhielt es sich mit den Schwebfliegen, deren Larvalentwicklung sich im Wald vollzieht; sie wurden vermehrt auf Magerrasen gefunden, die einen hohen Waldanteil in der umgebenden Landschaft hatten. Für das Vorkommen der Schwebfliegenindividuen war nicht die Landnutzung in unmittelbarer Nachbarschaft, sondern auf höheren Skalenebenen bis zu 1500 m von Bedeutung. Dies lässt auf hohe Fouragierdistanzen und Ausbreitungsfähigkeiten der Acker- und Waldschwebfliegen schließen. Für die Untersuchungen zur Bestäubung und zum Reproduktionserfolg zweier bedrohter Magerrasenpflanzen wurden jeweils kleine, mittlere und große Teilpopulationen in Primula veris- und Hippocrepis comosa-Populationen auf 15 Kalkmagerrasen ausgewählt, die sich ebenfalls in ihrer Größe und in der Diversität der umgebenden Landschaft unterschieden. Zwischen April und Juni 2005 wurden die Bestäuber in jeder Teilpopulation von P. veris (44 Teilpopulationen) und H. comosa (54 Teilpopulationen) jeweils dreimal für 15 Minuten beobachtet. Fruchtstände beider Pflanzen wurden gesammelt, um den Samenansatz zu ermitteln und die Schädigung durch Samenprädatoren zu erfassen. Um herauszufinden, ob die untersuchten Arten bestäuberlimitiert sind, wurden Bestäubungsexperimente durchgeführt. Für eine vergleichende Auswertung wurden Daten einer ähnlichen Untersuchung aus dem Jahr 2000 herangezogen. Die meisten Bestäuber wurden in den großen Teilpopulationen beider Arten, auf großen Magerrasenfragmenten und in komplexen Landschaften beobachtet. Die Samenprädation spielte bei H. comosa keine Rolle, während es bei P. veris Prädationsraten von bis zu 100 Prozent gab, wobei die stärkste Samenprädation auf großen Kalkmagerrasen nachgewiesen wurde. Beide Arten zeigten Bestäuberlimitierung, d.h. zusätzlich handbestäubte Blüten hatten einen höheren Samenansatz als insektenbestäubte Blüten. Der Samenansatz war zudem signifikant reduziert in kleinen P. veris-Teilpopulationen und in H. comosa-Teilpopulationen mit geringen Besuchsraten. Die Ergebnisse dieser Arbeit haben gezeigt, dass Bestäubergemeinschaften stark von Habitatverlust betroffen sind. Auch die Landschaft, die die naturnahen Kalkmagerrasen umgibt, und die Ressourcenverfügbarkeit innerhalb der Habitate waren von Bedeutung. Dies spiegelte sich auch bei den Besuchern von P. veris und H. comosa wieder, die weniger häufig in kleinen Teilpopulationen, kleinen Magerrasenfragmenten und ausgeräumten Landschaften zu finden waren und schließlich auch im geringeren Reproduktionserfolg der Pflanzen. Um Bestäubergemeinschaften zu bewahren und Pflanze-Bestäuber-Interaktionen intakt zu halten, ist die Erhaltung und Pflege von großen, heterogenen und blütenreichen Kalkmagerrasen von zentraler Bedeutung. Eine strukturreiche Landschaft um die Kalkmagerrasen mit Strukturen wie Hecken, Blühstreifen und Wegrändern und diversen Landnutzungen wie Streuobstwiesen oder extensiv bewirtschafteten Grünländern trägt zur Permeabilität der Landschaft bei und bietet zusätzliche Lebensräume für Bestäuber.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.htmlde
dc.titlePollinator communities and plant-pollinator interactions in fragmented calcareous grasslandsde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedBestäubergemeinschaften und Pflanze-Bestäuber-Interaktionen auf fragmentierten Kalkmagerrasende
dc.contributor.refereeSteffan-Dewenter, Ingolf Prof. Dr.de
dc.date.examination2007-07-19de
dc.subject.dnb570 Biowissenschaftende
dc.subject.dnbBiologiede
dc.description.abstractengAgricultural intensification has caused a substantial decline of once common semi-natural habitats in the agricultural landscape. Many calcareous grasslands, one of the most species-rich habitats in central Europe harbouring many xero- and thermophilic plant and animal species, are left for succession because of the abandonment of traditional land-use practises such as sheep- or goat-herding. The remaining small and isolated habitat fragments in a matrix of an unsuitable, structurally poor landscape might fail to offer sufficient foraging and nesting resources for pollinator communities. Fragmentation may therefore disrupt plant-pollinator interactions on semi-natural habitats potentially causing pollination limitation of calcareous grassland plant species and reducing their reproductive success. In the first part of this study, the effects of habitat and landscape factors on species richness and abundance of two important pollinator groups, i.e. bees (Hymenoptera: Apiformes) and hover flies (Diptera: Syrphidae), in fragmented calcareous grasslands were analysed. In the second part, the reproductive success of two endangered calcareous grassland species, Primula veris and Hippocrepis comosa, was determined in relation to patch, population, and landscape factors. We assessed pollinator communities on 32 calcareous grasslands around the city of Göttingen in Germany differing in size, resource availability, and landscape context. During six transect walks from April to September 2004, 4707 bees out of 110 species and 3560 hoverflies out of 75 species groups were recorded. Richness of bee and hoverfly species increased strongly with increasing habitat size. Small and solitary bees especially exhibited strong species-area relationships whereas large bees, social bees, and cuckoo bees were less influenced by habitat loss. Hoverflies and bees, especially social bees, further depended on resource availability. Bumble bees and social halictid bees can establish large colonies on grassland fragments with abundant nectar and pollen resources. Increasing complexity of the landscape immediately surrounding the calcareous grasslands (radius 250 m) also positively influenced species richness of bees and hoverflies. Whereas abundances of bees increased in complex landscapes, more hoverfly individuals were found in homogeneous landscapes. This can be attributed to the high number of hoverflies with aphidophagous larvae. Hoverflies such as Episyrphus balteatus, whose larvae predate crop aphids, occur in large numbers in homogeneous landscapes because of the large amount of available annual crop fields. Similar effects were observed in obligate forest hoverflies as more individuals were found on calcareous grasslands with a high percentage cover of forest in the surrounding landscape. Unlike overall species richness, the abundance of hoverflies was determined by the surrounding landscape at larger scales up to 1500 m. Thus, crop and forest dwelling hoverflies exhibit good dispersal abilities and can cover large foraging distances. Pollination and reproductive success of the two self-incompatible, declining calcareous grassland species Primula veris and Hippocrepis comosa were analysed on small, medium and large patches in 15 differently sized calcareous grassland fragments surrounded by landscape matrices of differing complexity. Between April and September 2005, flower visitors were observed during three 15-minute observations on 44 patches of P. veris and 54 patches of H. comosa. Fruits of each species were collected after seed ripening to determine seed set per fruit and assess the predation rate by seed predators. To test for pollination limitation, we performed pollination experiments comparing seed set per fruit of hand- versus open-pollinated flowers. For a comparative analysis, data from a similar study in 2000 was drawn on. Pollinators were most abundant on large patches of P. veris and H. comosa, on large calcareous grassland fragments, and in diverse landscapes. Whereas seed predation was not effective in H. comosa, P. veris fruits had predation rates up to 100 %, experiencing the strongest predation on large calcareous grassland fragments. Both grassland species showed evidence of pollination limitation because hand-pollinated flowers set more seeds per fruit than open-pollinated flowers. Seed set was strongly reduced in small patches of P. veris and in H. comosa patches with low visitation rates. The results of this study show that communities of bee and hoverfly pollinators are strongly affected by the loss of semi-natural habitat. Moreover, a diverse landscape around the habitat fragments and ample resource availability in the calcareous grasslands were of importance for pollinators. This was further reflected in the reduced abundance of flower visitors of P. veris and H. comosa in small patches, small grassland fragments, and homogeneous landscapes which ultimately resulted in a reduced reproductive success. In order to conserve pollinator communities and maintain plant-pollinator interactions in agricultural landscapes, conservation efforts should include the preservation of large, heterogeneous, and flower rich calcareous grasslands. A diverse landscape surrounding the semi-natural habitats offering hedgerows, flowering strips, orchard meadows, extensively managed grasslands, etc. will add to the permeability of the landscape and offer additional habitats for pollinators.de
dc.contributor.coRefereeVidal, Stefan Prof. Dr.de
dc.subject.topicAgricultural Sciencesde
dc.subject.gerAgrarlandschaftde
dc.subject.gerBestäuberlimitierungde
dc.subject.gerBienende
dc.subject.gerHabitatfragmentierungde
dc.subject.gerHippocrepis comosade
dc.subject.gerLandschaftsstrukturde
dc.subject.gerPrimula verisde
dc.subject.gerräumliche Skalende
dc.subject.gerReproduktionserfolgde
dc.subject.gerSamenprädationde
dc.subject.gerSchwebfliegende
dc.subject.engagricultural landscapede
dc.subject.engbeesde
dc.subject.enghabitat fragmentationde
dc.subject.engHippocrepis comosade
dc.subject.englandscape structurede
dc.subject.engplant reproductive successde
dc.subject.engpollination limitationde
dc.subject.engPrimula verisde
dc.subject.engseed predationde
dc.subject.engspatial scalesde
dc.subject.engsyrphid fliesde
dc.subject.bk42.42de
dc.subject.bk42.65de
dc.subject.bk42.75de
dc.subject.bk48.16de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1542-9de
dc.identifier.purlwebdoc-1542de
dc.affiliation.instituteFakultät für Agrarwissenschaftende
dc.subject.gokfullWNA 000: Einzelne Biotope und ihre Ökosysteme {Biologiede
dc.subject.gokfullÖkologie}de
dc.subject.gokfullWNH 000: Biozoenosen {Biologiede
dc.subject.gokfullÖkologie}de
dc.subject.gokfullWNI 000: Biodiversität allg. {Biologiede
dc.subject.gokfullÖkologie}de
dc.subject.gokfullWVG 200: Fortpflanzungde
dc.subject.gokfullBestäubungde
dc.subject.gokfullBefruchtung {Botanik}de
dc.subject.gokfullWVG 400: Samende
dc.subject.gokfullFruchtde
dc.subject.gokfullVerbreitungde
dc.subject.gokfullKeimung {Botanikde
dc.subject.gokfullFortpflanzung}de
dc.subject.gokfullWS 000: Naturschutz und Naturschutzgebietede
dc.subject.gokfullArtenschutz {Biologie}de
dc.subject.gokfullYAde
dc.identifier.ppn593586727de


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