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dc.contributor.advisor Tscharntke, Teja Prof. Dr. de
dc.contributor.author Vockenhuber, Elke de
dc.date.accessioned 2011-08-31T06:51:16Z de
dc.date.accessioned 2013-01-18T14:33:18Z de
dc.date.available 2013-01-30T23:51:09Z de
dc.date.issued 2011-08-31 de
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B3AC-E de
dc.description.abstract Der zunehmende Verlust an biologischer Vielfalt in vielen Ökosystemen hat in den vergangenen Jahrzehnten zu einer verstärkten Beschäftigung mit den Zusammenhängen zwischen Biodiversität und dem Funktionieren von Ökosystemen geführt. Die Forschung in diesem Gebiet konzentriert sich dabei vor allem auf die Ebene der Primärproduzenten, d.h. die Vielfalt an Pflanzen. Oft steht Pflanzendiversität in einem positiven Zusammenhang mit der Diversität und Abundanz von Organismen aus höheren trophischen Ebenen, zum Beispiel Insekten. Außerdem hat sich gezeigt, dass sich Pflanzendiversität auf Pflanze-Insekt-Interaktionen wie Bestäubung und Herbivorie auswirken kann. Die meisten Studien zu Effekten von Pflanzendiversität wurden im Grünland durchgeführt, während Waldökosysteme bisher nur selten berücksichtigt wurden. Insbesondere die Pflanzengemeinschaften der Krautschicht in Wäldern und die dort lebenden Insekten standen selten im Mittelpunkt der Biodiversitätsforschung. In der vorliegenden Arbeit beschäftigten wir uns mit den Effekten von Pflanzenvielfalt in einem naturnahen gemäßigten Laubwald. Zuerst untersuchten wir mögliche Zusammenhänge zwischen der Diversität von Baum- und Krautschicht. Darüber hinaus beschäftigen wir uns mit der Frage, ob sich Baum- und Krautartendiversität auf die Diversität, Abundanz und Artenzusammensetzung von Fliegengemeinschaften in der Krautschicht auswirken. Schließlich untersuchten wir trophische Interaktionen (Herbivorie, bestäubungsabhängige Samenproduktion, Samenprädation) bei unterschiedlichen Levels von Baum- und Krautartendiversität. Für diese Studie wurden 100 Untersuchungsflächen entlang eines Gradienten an Baumartenvielfalt (2 9 Arten) und Krautartenvielfalt (2 28 Arten) im Hainich Nationalpark (Thüringen, Deutschland) herangezogen. Vegetationsaufnahmen der Krautschicht wurden in zwei aufeinanderfolgenden Jahren durchgeführt. Fliegen wurden mit Hilfe von Farbschalen und Saugproben gefangen. Zur Untersuchung von trophischen Interaktionen wurden auf 40 Untersuchungsflächen getopfte Individuen der häufigen Krautschichtarten Lathyrus vernus (Frühlingsplatterbse) und Primula elatior (Hohe Schlüsselblume) ausgebracht und drei Monate lang im Wald belassen. An diesen Phytometer -Pflanzen konnten wir die von Insekten und Schnecken verursachte Herbivorie sowie die Samenproduktion als Maß für den Bestäubungserfolg messen. Die Hälfte aller L. vernus Pflanzen war vor Beginn des Experiments mit pflanzenparasitären Nematoden behandelt worden, um zu untersuchen, ob die Beziehung zwischen unterirdischer und oberirdischer Herbivorie von der Diversität der umgebenden Pflanzengemeinschaft abhängt. In einem weiteren Experiment erforschten wir das Ausmaß an Samenprädation an Samen von L. vernus und P. elatior und identifizierten anhand von selektiven Ausschlusskäfigen die wichtigsten Gruppen von Samenprädatoren. Artenreichtum und Deckung der Krautschicht nahmen mit steigender Baumdiversität zu. Zusätzlich hatten der Deckungsgrad der Krone und die Masse der Humusschicht einen negativen Effekt auf Artenreichtum und Deckung der Krautschicht. Der pH-Wert des Bodens sowie die Entfernung zum Waldrand wirkten sich positiv auf den Artenreichtum der Krautschicht aus. Der Anteil an krautigen Pflanzen nahm mit zunehmender Baumdiversität zu, während der Anteil an Jungbäumen sank. Der Anteil an Gräsern war nicht von der Baumdiversität abhängig. Sowohl Baum- als auch Krautschichtdiversität beeinflussten die Gesamtabundanz an Fliegen, während die Abundanzen der im Untersuchungsgebiet häufigen Fliegentaxa Empidoidea und Phoridae nur auf die Diversität der Krautschicht reagierten. Der Zusammenhang zwischen Fliegenabundanz und Baum- und Krautschichtdiversität war in dem von Linden dominierten Teilgebiet (Lindig) positiv, während es im stärker buchendominierten Teilgebiet (Thiemsburg) keinen oder einen schwach negativen Zusammenhang gab. Die Anzahl an Fliegenfamilien und der Artenreichtum von Empidoidea und Phoridae wurden nicht von Baum- oder Krautschichtdiversität beeinflusst. Im Gegensatz dazu zeigte die Krautdeckung eine starke und durchwegs positive Assoziation mit der Fliegenvielfalt und abundanz. Untersuchungsflächen, die sich in ihrer Baum- und Krautartenzusammensetzung ähnlich waren, wiesen auch ähnliche Fliegengemeinschaften auf. In unserem Phytometer Experiment nahm der Blattfraß an P. elatior mit steigender Baumdiversität ab. Das Ausmaß an Blattfraß an L. vernus wurde nur durch das Vorhandensein von unterirdischen Herbivoren beeinflusst: Die Pflanzen, die mit pflanzenparasitären Nematoden behandelt worden waren, verloren mehr oberirdische Blattfläche an Herbivore. Die Gesamtsamenzahl pro Pflanze reagierte bei L. vernus positiv auf steigende Baumdiversität und nahm bei beiden Pflanzenarten mit steigendem Herbivoriegrad ab. Im Rahmen des Samenprädationsexperiments zeigte sich, dass die Samenprädationsrate bei L. vernus mit steigender Krautschichtdiversität deutlich zunahm, während der Effekt bei P. elatior nur schwach ausgeprägt war. Sowohl Vertebraten als auch Invertebraten entfernten Samen von L. vernus, während vor allem Invertebraten für die Samenprädation an Samen von P. elatior verantwortlich waren. Nacktschnecken erwiesen sich als wichtige Samenprädatoren in unserem Untersuchungsgebiet. Zusammenfassend konnten wir zeigen, dass die Diversität von Baum- und Krautschicht in Deutschlands größtem zusammenhängendem Laubwaldgebiet die Pflanzen- und Fliegengemeinschaften der Krautschicht beeinflusst. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, dass verschiedene Typen von trophischen Interaktionen, nämlich Herbivorie, bestäubungsabhängige Samenproduktion und Samenprädation, mit der Baum- und Krautschichtdiversität in Verbindung stehen. In Folge dessen ist zu erwarten, dass Formen der Waldnutzung, die eine hohe Baumdiversität und damit verbunden eine diverse und gut ausgeprägte Krautschicht fördern, der gesamten biologischen Vielfalt im Wald sowie dem ungestörten Ablaufen von trophischen Interaktionen zugute kommen. de
dc.format.mimetype application/pdf de
dc.language.iso eng de
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ de
dc.title Herb layer characteristics, fly communities and trophic interactions along a gradient of tree and herb diversity in a temperate deciduous forest de
dc.type cumulativeThesis de
dc.title.translated Krautschichteigenschaften, Fliegengesellschaften und trophische Interaktionen entlang eines Baum- und Krautartengradienten in einem temperaten Laubwald de
dc.contributor.referee Tscharntke, Teja Prof. Dr. de
dc.date.examination 2011-08-16 de
dc.subject.dnb 570 Biowissenschaften de
dc.subject.dnb Biologie de
dc.description.abstracteng The human-induced loss of biodiversity from many ecosystems has led to increased interest in the relationship between biodiversity and ecosystem functioning. Research in this field is mostly focused on the producer level, i.e. the diversity of plants. Plant diversity can positively affect the diversity and abundance of higher trophic level organisms, for example insects. In addition, it has been shown that plant diversity can impact plant-insect interactions such as pollination and herbivory. Most studies on plant diversity effects have been conducted in grasslands, whereas forest ecosystems have received less attention so far. In particular, herbaceous plant communities of the forest understorey and their associated insect communities have rarely been the focus of biodiversity studies. In this thesis we investigated plant diversity effects in the herb layer of a near-natural temperate deciduous forest. We explored possible linkages between the plant diversity of the tree and the herb layer. In addition, we investigated how the diversity of tree and herb layer influence diversity, abundance and community composition of fly communities in the herb layer. Finally, we studied trophic interactions (herbivory, pollination-dependent seed production, seed predation) in relation to tree and herb diversity. The study was conducted on 100 plots along a gradient of tree diversity (2 9 species) and herb diversity (2 28 species) in the Hainich National Park (Central Germany). Vegetation surveys of the herb layer were performed in two consecutive years. Flies were sampled with pan traps and suction sampling. To study trophic interactions, potted individuals of the common understorey herbs Lathyrus vernus and Primula elatior were set out on 40 plots for three months in 2009. On these phytometer plants, we assessed invertebrate herbivore damage as well as seed production as a proxy for pollination success. Half of the L. vernus individuals had been treated with plant parasitic nematodes to investigate if links between belowground and aboveground herbivory are affected by the diversity of the surrounding plant community. Also in 2009, we performed a seed removal experiment using different predator exclusion treatments to study seed predation in the herb layer. Species richness and cover of the herb layer increased with increasing tree diversity. In addition, the environmental variables canopy cover and humus layer mass had a negative effect both on herb layer species richness and cover. Herb layer species richness was positively related to increasing soil pH and the distance to the forest edge. The proportion of forbs increased with increasing tree diversity, whereas the proportion of tree saplings decreased. The proportion of graminoids was not affected. Both tree and herb diversity influenced fly abundance, while abundances of the locally common fly taxa Empidoidea and Phoridae responded to herb diversity only. Relationships between fly abundance and tree and herb diversity were positive in the study location dominated by lime (Lindig), but absent or weakly negative in the beech-dominated location (Thiemsburg). Fly family richness and the species richness of Empidoidea and Phoridae were not affected by tree or herb diversity. In contrast, herb cover showed a strong and consistently positive association both with fly richness and abundance. Plots which were similar in their herb and tree layer composition also had more similar fly communities. In our phytometer experiment, foliar herbivore damage decreased with increasing tree diversity in P. elatior. In L. vernus, foliar herbivore damage only responded to belowground herbivory, with higher aboveground herbivory in nematode treated plants. Seed production per plant increased with increasing tree diversity in L. vernus and decreased with increasing herbivore damage in both species. The seed predation experiment showed that the seed removal rate was positively related to herb diversity for seeds of L. vernus, but only weakly so in the case of P. elatior. Predator exclusion treatments revealed that both vertebrates and invertebrates act as seed predators of L. vernus, while seed removal of P. elatior is mainly performed by invertebrates. Slugs appeared to be the dominant invertebrate seed predators in our study system. In conclusion, we found that the diversity of tree and herb layer affects plant and fly communities in the herb layer of Germany s largest connected deciduous forest. In addition, we demonstrated that several types of trophic interactions, namely herbivory, pollination-dependent seed production and seed predation, are related to tree or herb layer diversity. As a consequence, overall forest biodiversity and the functioning of trophic interactions are expected to benefit from forestry practises that promote high tree diversity, which goes along with a diverse and well-developed herb layer. de
dc.contributor.coReferee Vidal, Stefan Prof. Dr. de
dc.subject.topic Göttingen Centre for Biodiversity and Ecology (GCBE) de
dc.subject.ger Biodiversität de
dc.subject.ger Wald de
dc.subject.ger Diptera de
dc.subject.ger trophische Interaktionen de
dc.subject.ger Krautschicht de
dc.subject.ger Baumdiversität de
dc.subject.ger Herbivorie de
dc.subject.ger Bestäubung de
dc.subject.ger Samenprädation de
dc.subject.ger Hainich de
dc.subject.ger Insekten de
dc.subject.ger Phoridae de
dc.subject.ger Empidoidea de
dc.subject.eng biodiversity de
dc.subject.eng forest de
dc.subject.eng Diptera de
dc.subject.eng trophic interactions de
dc.subject.eng herb layer de
dc.subject.eng tree diversity de
dc.subject.eng herbivory de
dc.subject.eng pollination de
dc.subject.eng seed predation de
dc.subject.eng Hainich de
dc.subject.eng insect de
dc.subject.eng Phoridae de
dc.subject.eng Empidoidea de
dc.subject.bk 42.91 Terrestrische Ökologie de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-3119-4 de
dc.identifier.purl webdoc-3119 de
dc.affiliation.institute Göttinger Zentrum für Biodiversitätsforschung und Ökologie (GZBÖ) de
dc.subject.gokfull WNI 000: Biodiversität allg. {Biologie de
dc.subject.gokfull Ökologie} de
dc.subject.gokfull WNA 250: Wald de
dc.subject.gokfull Urwald {Biologie de
dc.subject.gokfull Ökologie} de
dc.identifier.ppn 679962417 de

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