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Seit Beginn des Ackerbaus hat sich eine an die Kulturarten angepasste Ackerbegleitflora und -fauna entwickelt. Intensivierungsprozesse der landwirtschaftlichen Produktion führten in den letzten Jahrzehnten zu einer stetig voranschreitenden Umstrukturierung vieler Agrarlandschaften und einer Abnahme der Habitatdiversität. Diese Entwicklung war verbunden mit einem dramatischen Verlust der Artenvielfalt und einem drastischen Rückgang der Populationsgrößen von Segetalarten. Eine Reihe von Studien zeigt aber, dass eine artenreiche Segetalflora eine entscheidende Rolle bei der Erhaltung der Funktionsfähigkeit von Agrar-Ökosystemen spielt, z.B. durch Förderung höherer trophischer Ebenen oder durch die Bereitstellung von Ökosystemdienstleistungen. Die vorliegende Arbeit untersucht die Auswirkungen der ackerbaulichen Intensivierung auf die Segetalvegetation in Mitteldeutschland sowohl auf Landschafts- als auch auf Populationsebene. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden zur Evaluierung bestehender Projekte zur Förderung der Segetalflora genutzt und liefern eine Grundlage für zukünftige Schutzstrategien. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen eine dramatische Verarmung der Segetalvegetation auf allen wichtigen Hierarchiestufen. Auf europäischer Ebene konnte für alle europäischen Länder nachgewiesen werden, dass ein höherer Weizenertrag auch mit einer erhöhten Zahl gefährdeter Segetalarten einhergeht. So hatte jede zusätzlich produzierte Tonne Weizen/ha eine Gefährdung von etwa zehn weiteren Segetalarten Ländern zur Folge. Dabei scheinen die an bestimmte Kulturarten angepassten Spezialisten am stärksten vom Aussterben bedroht zu sein. Die Untersuchungen belegen, dass der verstärkte Einsatz von Herbiziden in den EU-Mitgliedstaaten in Mittel-und Nord-Westeuropa zu einer Selektion ausgewählter Segetalarten geführt hat, die an die heutigen nivellierten Standortbedingungen angepasst ist. Auf Gesellschaftsniveau, zeigen unsere Untersuchungen deutlich, dass die Intensivierung der Nutzung von Agrar-Ökosystemen zu massiven Verschiebungen in der Zusammensetzung von Segetalgesellschaften geführt hat. In den 1950er/60er Jahren konnte die Mehrzahl der Vegetationsaufnahmen noch auf Assoziationsebene zugeordnet werden, während sich aktuelle Vegetationserhebungen oft nur noch auf der Ebene höherer Syntaxa wie Verband, Ordnung, Klasse oder als floristisch stark verarmte Fragment-Gesellschaften einstufen ließen. In diesem Zusammenhang kann in den letzten fünf Jahrzehnten auch eine Verringerung des regionalen Artenpools um 23 %, ein dramatischer Artenverlust auf Plot-Ebene (mittlerer Verlust von 17 Arten pro Aufnahme) sowie stark zurückgehende Populationsgrößen kennzeichnender Arten belegt werden. Die Ergebnisse verdeutlichen auch, dass die Intensität der Veränderungen in der Vegetationszusammensetzung zwischen den unterschiedlichen Böden variierte, wobei sandige Standorte weniger stark betroffen waren. Des Weiteren hat sich der mittlere Deckungsgrad der Segetalarten drastisch auf ein Zehntel des früheren Wertes reduziert, wohingegen der Deckungsgrad der Kulturpflanzen anstieg und die Kulturpflanzenvielfalt abnahm. Archäophyten, Neophyten und die meisten Grasartigen zeigten zum Teil starke Frequenzverluste ähnlich denen von einheimischen krautigen Pflanzen, aber nur geringe Veränderungen in ihrem Anteil an der Gesamtdeckung der Segetalarten. Der beobachtete Anstieg der „Ellenberg-Zeigerwerte“ für Stickstoff und Bodenreaktion deutet darauf hin, dass die höhere Düngergaben in Kombination mit der heute üblichen Anwendung von Herbiziden und den sehr dicht stehenden Kulturpflanzenbeständen als Hauptursachen für Veränderungen in der Segetalvegetation angesehen werden können. Der beobachtete Trend einer Vereinheitlichung der Gesellschaftstrukturen von Segetalarten, bei der Spezialisten und diagnostisch wichtige Arten zurückgehen und die Anzahl und Abundanz der Generalisten zunimmt, spiegelt die Vereinheitlichung von Anbausystemen und der Optimierung des Nährstoffangebotes in den letzten Jahrzehnten wider. Der beobachtete Rückgang der Populationsgröße, insbesondere bei selten gewordenen Arten mit geringer Populationsgröße (Adonis aestivalis L. und Consolida regalis S.F. Gray), wirkten sich auf die genetische Vielfalt dieser Populationen aus. Da die genetische Struktur zwischen den Arten und Populationen variiert, ist in diesem Zusammenhang auch die Komplexität der Landschaftsstruktur entscheidend. Anders als erwartet war die genetische Diversität innerhalb einzelner Populationen in weniger stark strukturierten Landschaften wesentlich höher als innerhalb von Populationen in strukturreichen Landschaften. Populationen aus strukturreichen Landschaften unterschieden sich genetisch zudem stärker voneinander als Populationen strukturärmerer Landschaften. Darüber hinaus wurde bei der fremdbefruchtenden C. regalis eine höhere Diversität innerhalb der Populationen festgestellt, während die selbstbefruchtende A. aestivalis eine geringere Diversität innerhalb der Populationen aufwies. Allerdings zeigten weder A. aestivalis noch C. regalis eine signifikante „Isolation-by-Distance“ unabhängig von der Landschaftsstruktur. Zusammenfassend zeigt die vorliegende Arbeit, dass auf allen Hierarchiestufen von der kontinentalen Ebene, über die Phytocoenosen bis hin zu Populationen einzelner Arten starke Veränderungen in den Segetalgesellschaften stattgefunden haben. Um das nationale Ziel der Erhöhung der Populationsgrößen der Mehrzahl der Arten in landwirtschaftlich genutzten Ökosystemen bis 2015 zu erreichen, sind neue, effektive und innovative Maßnahmen dringend erforderlich. Um den fortwährenden Biodiversitätsverlust in der Agrarlandschaft entgegenzuwirken ist vor allem eine entsprechende Ausgestaltung der Gemeinsamen Europäischen Agrarpolitik (GAP) für die Förderperiode 2014-2020 von zentraler Bedeutung.

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O bioma Mata Atlântica é mundialmente reconhecido como uma das regiões de maior diversidade biológica do planeta, abrigando elevada riqueza de espécies e um elevado número de espécies endêmicas, se estendendo por cerca de 1.300.000 km2 ao longo da costa brasileira, entre as latitudes 3º e 33º S e longitudes 35º e 57º L. Como resultado do incremento das atividades humanas de uso da terra e, consequentemente, de ampla modificação da paisagem ao longo dos séculos, cerca de apenas 10-15% do bioma Mata Atlântica ainda se encontra em estado natural ou próximo ao natural, sendo considerados áreas prioritárias para conservação. Devido à grande variedade climática e geomorfológica, o bioma Mata Atlântica é um complexo mosaico de diferentes ecossistemas. Dentre estes, a floresta com Araucária (Floresta Ombrófila Mista), a floresta nebular (Floresta Ombrófila Densa Altomontana) e os campos de altitude ocupam as médias e altas altitudes da Serra do Mar, que se estende por cerca de 1000 km paralela à costa, do sul ao sudeste brasileiro. A distribuição da floresta com Araucária está relacionada ao clima úmido e relativamente frio, entre 400 e 1400 m s.n.m. no sul do Brasil e em fragmentos menores entre as altitudes de 1400 a 1800 m s.n.m. no Sudeste. Atualmente, está reduzida a não mais do que 7% da sua distribuição original. A floresta nebular se estende nas encostas do alto da Serra do mar, normalmente acima de 1100 m s.n.m. no Sul e acima de 1500 m s.n.m. no sudeste do Brasil, nos pequenos vales e sítios protegidos. Os campos de altitude são uma vegetação tipicamente herbácea, restrita aos cumes e picos da serra e aos platôs mais elevados. Estudos paleoecológicos demonstraram que, apesar deste mosaico de ecossistemas ter persistido durante o Holoceno, a perpetuação dos campos de altitude é muito frágil. Como a vegetação campestre se expande em condições climáticas mais frias e secas e parece ser adaptada ao fogo, sugere-se que a presente área de campos de altitude é maior do que esperada sobre as condições climáticas atuais, especialmente em locais mais quentes em altitudes mais baixas. Além disso, estudos de mudanças climáticas preveem um clima mais quente e úmido durante o século 21, que provavelmente irá intensificar a migração da floresta atlântica para maiores altitudes, em detrimento da vegetação campestre. Nesta pesquisa, as relações passadas e presentes do mosaico de campos de altitude e florestas altomontanas (floresta com Araucária e floresta Atlântica nebular) são exploradas por meio de análises palinológicas. Inicialmente, foi investigada a correlação atual entre cobertura vegetal e produção de pólen. Observou-se que os taxa arbóreos são superestimados no conjunto de pólen de campos de altitude, constituindo uma área muito maior de captação de pólen do que no conjunto de pólen arbóreos. Sendo assim, o conjunto de pólen que caracteriza a vegetação de campos de altitude apresenta uma grande proporção de taxa de vegetação arbórea. Posteriormente, um sedimento de quase 10.000 anos foi analisado, demonstrando que, apesar dos taxa representantes da floresta altomontana estarem presentes na região de estudo durante todo o Holoceno, a vegetação florestal expandiu majoritariamente durante o Holoceno Tardio. Até cerca de 1350 cal a AP, a vegetação de campos de altitude ocupava áreas mais extensas. Em geral, os resultados demonstraram que o aumento de temperatura e precipitação ao longo do Holoceno favoreceram a migração da floresta para altitudes mais elevadas. Além disso, a pesquisa indicou que o fogo já estava presente na região antes da chegada dos primeiros humanos no Sudeste do Brasil, implicando na adaptação da vegetação campestre ao fogo. Por último analisou-se a dinâmica da vegetação nos últimos sete séculos. Os resultados indicaram que interferências antropogênicas como fogo, pastoreio e exploração madeireira desempenharam um importante papel na relação campos-floresta na Serra do Mar do Sudeste do Brasil. Com base nestes estudos, sugere-se que a manutenção do mosaico de campos de altitude e floresta no clima presente e futuro depende tanto de um manejo ativo quanto da mudança de foco da conservação de ambientes florestais para ambientes campestres.

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Zur Rekonstruktion der jungquartären Landschaftsentwicklung am Kilimanjaro werden Sedimente aus Paläoböden am Mt Kilimanjaro untersucht, um die lokale und regionale Ökosystem-, Klima-, Feuerdynamik in einem größeren Rahmen zu verstehen. Desweiteren soll die Reaktion der Ökosysteme auf Umweltveränderungen erforscht werden, um die Beziehungen verschiedener Ökosysteme und ihre Rolle hinsichtlich der Entwicklung von „Biodiversity Hot Spots“ in Ostafrika aufzudecken. Die Ergebnisse tragen zu einem besseren Verständnis der heutigen und zukünftigen Dynamik von Ökosystemen bei. Sie sind außerdem eine wichtige Grundlage im Naturschutz, da sie bedeutende Informationen für die Aufrechterhaltung und das Management der hohen Biodiversität in den ostafrikanischen Hochländern liefern. Die Durchführung von paläoökologischen Untersuchungen ist unerlässlich, da die Prozesse der Vergangenheit eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Ökosysteme und Biodiversität spielen. Die vorliegende Arbeit erforscht die spätquartäre Vegetation-, Klima- und Feuerdynamik am Kilimanjaro, um das Verständnis der dortigen Ökosystem zu vertiefen. Sowohl Pollen als auch weitere Klima-Proxies von zwei Sedimentkernen werden analysiert, um die Vegetationsdynamik vom frühen Spätglazial bis heute zu rekonstruieren und die jeweiligen Einflußfaktoren aufzudecken. Die Ergebnisse vom Maundi Krater, welcher auf 2780 m Höhe am südostlichen Hang des Kilimanjaros gelegen ist, stellen eines der längsten, terrestrischen Klimaarchive im tropischen Ostafrika dar, und ermöglichen den Einblick in fast 100 000 Jahre Vegetations- und Klimageschichte. Das WeruWeru Paläobodenprofil aus dem montanen Waldgürtel am Kilimanjaro ermöglicht die detaillierte Rekonstruktion der Reaktionsdynamik der Vegetation auf Veränderungen in der Umwelt. Die Ergebnisse beider Untersuchungen zeigen, dass Klimaveränderungen zu einer Verschiebung der montanen Vegetationsgürtel entlang des Höhengradienten des Mt Kilimanjaro geführt haben. Das Pollenarchiv des WeruWeru Profils dokumentiert starke Veränderungen in den höchsten Vegetationgürteln, dem Erikagürtel und dem oberen montanen Wald. Trotz markanter Klimaveränderungen scheint Mt Kilimanjaro aber auch als eiszeitliches Refugium für Waldarten gedient zu haben. Feuerereignissen spielten hinsichtlich der Ausbildung des Erikagürtels eine entscheidende Rolle. Hinweise auf verstärkte menschliche Aktivitäten können an keinem der beiden Untersuchungsstandorte festgestellt werden. Die Pollenregen-Studie entlang des Höhengradienten am Kilimanjaro zeigt, dass es sehr entscheidend ist, die quantitative Beziehung zwischen Pollen-Niederschlag und moderner Vegetation zu untersuchen, um die Rekonstruktionen der Vergangenheit zu kalibrieren. Die Ergebnisse ermöglichen eine weitaus präzisere Interpretation der Vegetations- und Klimarekonstruktionen im tropischen Ostafrika.