Zugl.: Berlin, Humboldt-Univ., Diss., 2005.

University, Diss., 2004--Bielefeld.

Zugl.: Hohenheim, Universiẗat, Diss.

Diss. (sammafattning) Uppsala : Univ., 2001. / Härtill 6 uppsatser.

In einem 45 ha großen Untersuchungsgebiet in der Innenstadt von Berlin wurden von Februar 1996 bis Juni 1999 alle dort vorkommenden verwilderten Katzen erfaßt. Wir untersuchten Alter- und Geschlechtsverteilung, Populationsdichte und -stabilität, Reproduktions- und Mortalitätsraten, Gesundheitsstatus, Territorialverhalten, Ver- wandtschaftsbeziehungen und den Einfluß der Kastration auf das individuelle Verhal- ten der Katzen und die Entwicklung der Population. Insgesamt wurden 75 Tiere in- nerhalb von 42 Monaten beobachtet. Im Untersuchungsgebiet waren gleichzeitig je- weils 25-32 Tiere ansässig, außerdem wurden durchschnittlich 10 Durchzügler pro Jahr registriert. Die ansässigen Katzen lebten in 2 genetisch differenzierten Teilpopu- lationen. Unkastrierte Kater hatten größere Streifgebiete (20-66 ha) als kastrierte Ka- ter, kastrierte und unkastrierte Katzen sowie Jungtiere (0,5-7,5 ha). Die Mortalität der ansässigen Katzen betrug 25 % pro Jahr. Vakante Streifgebiete wurden durch eige- ne Nachkommen aufgefüllt. Die Anzahl unkastrierter adulter Kater im Untersu- chungsgebiet blieb über die gesamte Zeit konstant, Kastration und Tod von Deckka- tern wurde durch Einwanderung fremder Kater kompensiert. Nach Kastration aller weiblicher Katzen einer Teilpopulation sank die Populationsdichte trotz signifikant höherer Zuwanderung fremder Tiere. / In a 45 ha study area of Berlin city all cats were studied between February 1996 and June 1999. We investigated age and sex composition, population density and stabil- ity, rates of reproduction and mortality, health status, territorial behaviour, kinship re- lation, and the influence of neutering on individual behaviour and population devel- opment. Altogether we observed 75 cats within 42 months. 25 to 35 cats lived simul- taneously in the study area, additionally we found 10 transient animals per year on average. The resident cats lived in two genetically distinct subpopulations. Uncas- trated adult males had larger home ranges (20-66 ha) than castrated males, cas- trated and uncastrated females and subadult cats (0,5-7,5 ha). Mortality rate of resi- dent cats was 25 % per year. Vacancies were filled by own kittens. The number of uncastrated adult tomcats was constant throughout the study period, castration and death of stud males were compensated by immigration of unknown tomcats. After the castration of all females in one subpopulation population density declined, even though immigration of unknown cats increased significantly.

Natural and human induced environmental changes affect populations at different time scales. If they occur in a spatial heterogeneous way, they cause spatial variation in abundance. In this thesis I addressed three topics, all related to the question, how environmental changes influence population dynamics.<br><br> In the first part, I analysed the effect of positive temporal autocorrelation in environmental noise on the extinction risk of a population, using a simple population model. The effect of autocorrelation depended on the magnitude of the effect of single catastrophic events of bad environmental conditions on a population. If a population was threatened by extinction only, when bad conditions occurred repeatedly, positive autocorrelation increased extinction risk. If a population could become extinct, even if bad conditions occurred only once, positive autocorrelation decreased extinction risk. These opposing effects could be explained by two features of an autocorrelated time series. On the one hand, positive autocorrelation increased the probability of series of bad environmental conditions, implying a negative effect on populations. On the other hand, aggregation of bad years also implied longer periods with relatively good conditions. Therefore, for a given time period, the overall probability of occurrence of at least one extremely bad year was reduced in autocorrelated noise. This can imply a positive effect on populations. The results could solve a contradiction in the literature, where opposing effects of autocorrelated noise were found in very similar population models.<br><br> In the second part, I compared two approaches, which are commonly used for predicting effects of climate change on future abundance and distribution of species: a "space for time approach", where predictions are based on the geographic pattern of current abundance in relation to climate, and a "population modelling approach" which is based on correlations between demographic parameters and the inter-annual variation of climate. In this case study, I compared the two approaches for predicting the effect of a shift in mean precipitation on a population of the sociable weaver <i>Philetairus socius</i>, a common colonially living passerine bird of semiarid savannahs of southern Africa. In the space for time approach, I compared abundance and population structure of the sociable weaver in two areas with highly different mean annual precipitation. The analysis showed no difference between the two populations. This result, as well as the wide distribution range of the species, would lead to the prediction of no sensitive response of the species to a slight shift in mean precipitation. In contrast, the population modelling approach, based on a correlation between reproductive success and rainfall, predicted a sensitive response in most model types. The inconsistency of predictions was confirmed in a cross-validation between the two approaches. I concluded that the inconsistency was caused, because the two approaches reflect different time scales. On a short time scale, the population may respond sensitively to rainfall. However, on a long time scale, or in a regional comparison, the response may be compensated or buffered by a variety of mechanisms. These may include behavioural or life history adaptations, shifts in the interactions with other species, or differences in the physical environment. The study implies that understanding, how such mechanisms work, and at what time scale they would follow climate change, is a crucial precondition for predicting ecological consequences of climate change.<br><br> In the third part of the thesis, I tested why colony sizes of the sociable weaver are highly variable. The high variation of colony sizes is surprising, as in studies on coloniality it is often assumed that an optimal colony size exists, in which individual bird fitness is maximized. Following this assumption, the pattern of bird dispersal should keep colony sizes near an optimum. However, I showed by analysing data on reproductive success and survival that for the sociable weaver fitness in relation to colony size did not follow an optimum curve. Instead, positive and negative effects of living in large colonies overlaid each other in a way that fitness was generally close to one, and density dependence was low. I showed in a population model, which included an evolutionary optimisation process of dispersal that this specific shape of the fitness function could lead to a dispersal strategy, where the variation of colony sizes was maintained. / Änderungen in der Umwelt - sowohl natürliche Variabilität als auch anthropogene Änderungen - beeinflussen Populationen auf verschiedenen Zeitskalen. Wenn sie räumlich heterogen wirken, verursachen sie räumliche Variabilität in der Abundanz. In dieser Dissertation habe ich drei Themen bearbeitet, die sich auf den Effekt von Änderungen in der Umwelt auf Populationsdynamiken beziehen.<br><br> Im ersten Teil untersuchte ich an einem einfachen Populationsmodell den Effekt von positiver zeitlicher Autokorrelation im Umweltrauschen auf das Extinktionsrisiko einer Population. Der Effekt der Autokorrelation hing davon ab, wie empfindlich eine Population gegenüber singulären, katastrophenähnlichen Ereignissen schlechter Umweltbedingungen war. War die Population nur dann direkt bedroht, wenn eine Serie von schlechten Umweltbedingungen auftrat, erhöhte positive Autokorrelation das Extinktionsrisiko. Konnte eine Population auch dann aussterben, wenn schlechte Umweltbedingungen einzeln auftraten, verringerte positive Autokorrelation das Extinktionsrisiko. Diese unterschiedlichen Effekte konnten durch zwei Eigenschaften autokorrelierter Zeitreihen erklärt werden. Einerseits erhöht positive Autokorrelation die Wahrscheinlichkeit, daß in einer Zeitreihe Serien von schlechten Bedingungen auftreten. Andererseits führt die Aggregation von schlechten Jahren auch zu langen Zeiträumen mit relativ guten Bedingungen. Deshalb ist die Wahrscheinlichkeit, daß innerhalb eines bestimmten Zeitraums zumindest ein extrem schlechtes Jahr auftritt, geringer unter positiver Autokorrelation. Die Ergebnisse konnten einen Widerspruch in der Literatur aufklären, in dem unterschiedliche Effekte von autokorreliertem Umweltrauschen auf das Extinktionsrisiko gefunden wurden, obwohl sehr ähnliche Modelle verwendet wurden.<br><br> Im zweiten Teil, verglich ich zwei Methoden, die häufig verwendet werden, um den Effekt von Klimawandel auf die zukünftige Verbreitung und Abundanz von Arten vorauszusagen: Ein "Raum-ersetzt-Zeit-Ansatz" ("space for time approach"), in dem Voraussagen aufgrund der aktuellen geographischen Verbreitung und Abundanz einer Art in Relation zum Klima getroffen werden, und ein "Populationsmodell-Ansatz", der auf Korrelationen zwischen demographischen Parametern und der jährlichen Variabilität im Klimas beruht. In einer Fallstudie verglich ich die beiden Methoden, um den Effekt einer Änderung im mittleren Niederschlag auf eine Population des Siedelwebers <i>Philetairus socius</i> vorauszusagen. Der Siedelweber ist eine häufige, koloniale Vogelart in semiariden Savannen im südlichen Afrika. Im "space for time approach" verglich ich zwei Populationen des Siedelwebers in Gebieten mit stark unterschiedlichem mittleren Niederschlag. Die Untersuchung zeigte keinen Unterschied zwischen den beiden Populationen. Sowohl dieses Ergebnis als auch das weite Verbreitungsgebiet des Siedelwebers implizieren keine sensitive Reaktion der Art auf eine geringfügige Änderung im mittleren Niederschlag. Im Unterschied dazu zeigte der "Populationsmodell-Ansatz", der auf einer Korrelation zwischen Niederschlag und dem Reproduktionserfolg des Siedlerwebers beruhte, eine sensitive Reaktion in den meisten der untersuchten Modelltypen. Die Inkonsistenz der Ergebnisse wurde in einer Kreuz-Validierung der beiden Ansätze bestätigt. Aus der Untersuchung folgerte ich, daß die unterschiedlichen Ergebnisse dadurch verursacht wurden, daß die beiden Methoden unterschiedliche Zeitskalen widerspiegeln. Auf einer kurzen Zeitskala reagiert die Population sensitiv auf Änderungen im Niederschlag. Auf einer großen Zeitskala oder im räumlichen Vergleich kann die sensitive Reaktion jedoch durch eine Reihe von Mechanismen gepuffert oder kompensiert werden. Diese Mechanismen können Anpassungen im Verhalten oder in der Lebensgeschichte ("life history"), Änderungen in den Interaktionen mit andern Arten oder Unterschiede in der physikalischen Umgebung beinhalten. Diese Studie zeigt, daß ein Verständnis, wie solche Mechanismen funktionieren, und auf welcher Zeitskala sie wirken, eine wesentliche Voraussetzung ist, um Prognosen über ökologische Effekte des Klimawandels treffen zu können. Im dritten Teil untersuchte ich, warum Kolonien des Siedelwebers so stark in ihrer Größe variieren. Die Variabilität der Koloniegrößen ist erstaunlich, da man in Untersuchungen zur Kolonialität bei Tieren oft davon ausgeht, daß eine optimale Koloniegröße besteht, bei der die individuelle Fitneß maximiert ist. Aufgrund dieser Annahme sollten Vögel sich so im Raum ausbreiten, daß die Koloniegrößen möglicht nahe am Optimum liegen. In dieser Arbeit konnte ich jedoch anhand von Daten zum Reproduktionserfolg und zur Überlebensrate in Relation zur Koloniegröße zeigen, daß die Funktion der Fitneß in Abhängigkeit von der Koloniegröße nicht einer Optimumskurve folgt. Statt dessen überlagern sich positive und negative Effekte der Koloniegröße so, daß die Populationswachstumsrate generell nahe eins ist, und die Dichteabhängigkeit gering ist. Auf diesen Ergebnissen aufbauend zeigte ich in einem Populationsmodell, das einen evolutionären Optimierungsprozeß der Dispersal-Strategie beinhaltet, daß die spezifische Form der Fitneßfunktion zu einer Dispersal-Strategie führen kann, bei der die hohe Variabilität der Koloniegrößen aufrecht erhalten wird.

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In der Dissertation werden Fragen zur Populationsbiologie des neozonalen Nordamerikanischen Waschbären (Procyon lotor) behandelt. Die knapp sechsjährigen Freilanduntersuchungen fanden im Rahmen eines umfangreichen Waschbärenforschungsprojektes (www.projekt-waschbaer.de) in einem naturnahen Tieflandbuchenwald im Müritz-Nationalpark (Mecklenburg-Vorpommern) statt. Das Nationalparkgebiet wird nachweislich seit Ende der 1970er Jahre vom Waschbären besiedelt und stellt aufgrund seines Gewässerreichtums und seiner alten Laubbaumbestände einen idealen Lebensraum für Waschbären dar. Die Dissertation schließt die populationsbiologischen Arbeiten des Gesamtprojektes ab und stellt die Ergebnisse in fünf separaten Themenschwerpunkten vor (I. Raumverhalten, II. Sozialverhalten, III. Reproduktionsbiologie, IV. Populationsstruktur, V. Populationsdynamik). Übergeordnetes Ziel der Arbeit war die Erhebung valider populationsbiologischer Daten, um eine grundlegende ökologische Charakterisierung des Waschbären unter dem Aspekt des Natur- und Artenschutzes vornehmen zu können. Dazu wurden zwischen 2006 und 2011 in einem 1.114 ha großen Fallennetz im Serrahner Teilgebiet des Nationalparks an 53 verschiedenen Fallenstandorten 145 verschiedene Waschbären (62 ♀♀, 83 ♂♂) insgesamt 489 Mal gefangen, genetisch beprobt, vermessen und individuell markiert. 51 adulte Waschbären (23 ♀♀, 28 ♂♂) und 18 Jungtiere (10 ♀♀, 8 ♂♂) wurden darüber hinaus mit einem UKW-Halsbandsender ausgestattet und im Rahmen der telemetrischen Arbeiten insgesamt 31.202 Mal geortet (≙ im Mittel 452 Lokalisationen pro Tier). Im Kernuntersuchungsgebiet wurde an 36 beköderten Standorten ein Fotofallenmonitoring durchgeführt. Bei einer Überwachungsdauer von 5.365 Fotofallennächten entstanden dabei 18.721 Aufnahmen von 183 verschiedenen Waschbären. 82 % aller Waschbärenbilder zeigten individuell markierte Individuen. Alle 145 gefangenen Waschbären wurden im Rahmen eines separaten Teilprojektes mit hochvariablen Mikrosatelliten erfolgreich genotypisiert, so dass die Verwandtschaftsverhältnisse sowie der individuelle Reproduktionserfolg der Untersuchungstiere bekannt sind. Für die Analysen zur Populationsstruktur wurden unter anderem von 120 verendet aufgefunden Waschbären (Totfunden) aus dem unmittelbaren Umfeld des Nationalparks klassische morphometrische und phänotypische Merkmale sowie die Mortalitätsursachen erfasst. / This study considers questions concerning the spatial and social behaviour, reproduction, population structure and dynamics of the alien North American raccoon (Procyon lotor) in Germany. The investigations took place within the framework of a comprehensive raccoon research project (www.projekt-waschbaer.de) over a period of nearly six years in a close-to-nature lowland beech forest in the Müritz National Park (Mecklenburg-West Pomerania). The National Park has been verifiably colonized by raccoons since the end of the 1970s, and due to its abundance of water and its old deciduous tree population it represents an ideal habitat for this mammal. Between 2006 and 2011, 145 individual raccoons (62 ♀♀ and 83 ♂♂) were captured, genetically sampled, measured and individually tagged. Sampling took place within a 1,114 hectare area of the National Park, at 53 trap sites and with 489 trappings. 51 adult raccoons (23 ♀♀, 28 ♂♂) and 18 juveniles (10 ♀♀, 8 ♂♂) were also fitted with radio collars and located a total of 31,202 times as part of the telemetric survey (=452 localisations per individual). Camera trap monitoring was carried out at 36 baited locations of the main investigation area (1,628 ha): 18,721 camera trap pictures were taken of 183 different raccoons over a monitorring period of 5,365 nights. 82 % of all the raccoon pictures showed individually tagged ani-mals. All 145 of the trapped raccoons were successfully genotyped as part of a subproject with highly polymorphic microsatellites. Both the familial relationships and the individual reproductive success of the subject animals could be determined with the genotyping results. For the analyses of the population structure, classic morphometric and phenotypical characteristics, as well as the cause of mortality of 120 raccoon carcasses in the immediate vicinity of the National Park, were recorded.

In der Dissertation werden Fragen zur Populationsbiologie des neozonalen Nordamerikanischen Waschbären (Procyon lotor) behandelt. Die knapp sechsjährigen Freilanduntersuchungen fanden im Rahmen eines umfangreichen Waschbärenforschungsprojektes (www.projekt-waschbaer.de) in einem naturnahen Tieflandbuchenwald im Müritz-Nationalpark (Mecklenburg-Vorpommern) statt. Das Nationalparkgebiet wird nachweislich seit Ende der 1970er Jahre vom Waschbären besiedelt und stellt aufgrund seines Gewässerreichtums und seiner alten Laubbaumbestände einen idealen Lebensraum für Waschbären dar. Die Dissertation schließt die populationsbiologischen Arbeiten des Gesamtprojektes ab und stellt die Ergebnisse in fünf separaten Themenschwerpunkten vor (I. Raumverhalten, II. Sozialverhalten, III. Reproduktionsbiologie, IV. Populationsstruktur, V. Populationsdynamik). Übergeordnetes Ziel der Arbeit war die Erhebung valider populationsbiologischer Daten, um eine grundlegende ökologische Charakterisierung des Waschbären unter dem Aspekt des Natur- und Artenschutzes vornehmen zu können. Dazu wurden zwischen 2006 und 2011 in einem 1.114 ha großen Fallennetz im Serrahner Teilgebiet des Nationalparks an 53 verschiedenen Fallenstandorten 145 verschiedene Waschbären (62 ♀♀, 83 ♂♂) insgesamt 489 Mal gefangen, genetisch beprobt, vermessen und individuell markiert. 51 adulte Waschbären (23 ♀♀, 28 ♂♂) und 18 Jungtiere (10 ♀♀, 8 ♂♂) wurden darüber hinaus mit einem UKW-Halsbandsender ausgestattet und im Rahmen der telemetrischen Arbeiten insgesamt 31.202 Mal geortet (≙ im Mittel 452 Lokalisationen pro Tier). Im Kernuntersuchungsgebiet wurde an 36 beköderten Standorten ein Fotofallenmonitoring durchgeführt. Bei einer Überwachungsdauer von 5.365 Fotofallennächten entstanden dabei 18.721 Aufnahmen von 183 verschiedenen Waschbären. 82 % aller Waschbärenbilder zeigten individuell markierte Individuen. Alle 145 gefangenen Waschbären wurden im Rahmen eines separaten Teilprojektes mit hochvariablen Mikrosatelliten erfolgreich genotypisiert, so dass die Verwandtschaftsverhältnisse sowie der individuelle Reproduktionserfolg der Untersuchungstiere bekannt sind. Für die Analysen zur Populationsstruktur wurden unter anderem von 120 verendet aufgefunden Waschbären (Totfunden) aus dem unmittelbaren Umfeld des Nationalparks klassische morphometrische und phänotypische Merkmale sowie die Mortalitätsursachen erfasst. / This study considers questions concerning the spatial and social behaviour, reproduction, population structure and dynamics of the alien North American raccoon (Procyon lotor) in Germany. The investigations took place within the framework of a comprehensive raccoon research project (www.projekt-waschbaer.de) over a period of nearly six years in a close-to-nature lowland beech forest in the Müritz National Park (Mecklenburg-West Pomerania). The National Park has been verifiably colonized by raccoons since the end of the 1970s, and due to its abundance of water and its old deciduous tree population it represents an ideal habitat for this mammal. Between 2006 and 2011, 145 individual raccoons (62 ♀♀ and 83 ♂♂) were captured, genetically sampled, measured and individually tagged. Sampling took place within a 1,114 hectare area of the National Park, at 53 trap sites and with 489 trappings. 51 adult raccoons (23 ♀♀, 28 ♂♂) and 18 juveniles (10 ♀♀, 8 ♂♂) were also fitted with radio collars and located a total of 31,202 times as part of the telemetric survey (=452 localisations per individual). Camera trap monitoring was carried out at 36 baited locations of the main investigation area (1,628 ha): 18,721 camera trap pictures were taken of 183 different raccoons over a monitorring period of 5,365 nights. 82 % of all the raccoon pictures showed individually tagged ani-mals. All 145 of the trapped raccoons were successfully genotyped as part of a subproject with highly polymorphic microsatellites. Both the familial relationships and the individual reproductive success of the subject animals could be determined with the genotyping results. For the analyses of the population structure, classic morphometric and phenotypical characteristics, as well as the cause of mortality of 120 raccoon carcasses in the immediate vicinity of the National Park, were recorded.