The Crystal River site (8CI1) is a Woodland-period (ca 1000 B.C. to A.D. 1050) mound complex located on the Gulf of Mexico in west-central Florida. Among the features at the site are four shell and sand platform mounds, two burial mounds, and an extensive shell midden. The proximity to the Gulf and the reliance on marine and brackish resources present an apparent, yet poorly understood interaction between the people of this area and their environment. I attempt to model the relationship of the occupation of Crystal River with sea level change. The analysis of 58 soil cores from across the site provided detailed stratigraphic information and AMS radiocarbon dates needed to examine anthropogenic site formation. I then compared the rates of midden deposition and monumental architecture construction with sea level and climatic periods. This research revealed that landscape modification occurred during periods of both high and low mean sea level suggesting that human-environmental interaction at Crystal River cannot be modeled by sea level alone. Further comparison showed that mound construction increased and midden deposition decreased during the Vandal Minimum indicating a possible sociopolitical transition concurrent with changing environmental conditions.

Wildlife management and natural resource policy decisions are increasingly being made at the landscape level. Understanding the relationship between modification and the pattern of land classes may minimize potential impacts and enhance the complement of wildlife species. Twenty-four expressions were selected for landscape analysis that describe the spatial heterogeneity, fragmentation, edge characteristics, and connectivity of pattern. Metric relationships were characterized across a variety of landscapes. Cluster analysis organized the metrics into classes quite different from the classification categories used in the literature. Cluster membership reflected the number of land classes, the amount and distribution of forest cover, number of forest patches, patch position, patch shape, patch radius, and edge length. Cartographic modeling was used to determine how modification influenced landscape pattern. The models depicted spatial relationships resulting from proposed landscape changes. Timber harvest schemes with a few large units and those in clustered arrangements led to less fragmentation than those schemes with several small units or those dispersed across the landscape. The placement of roads had either an invasive or partitioning effect on landscape pattern. Discriminant analysis rated the effectiveness of pattern expressions for environmental assessment. Metric effectiveness differed among the timber harvest, road expansion, and deforestation modification schemes. The utility and limitations of each expression was discussed. Sensitivity analyses examined the effects of changing spatial scale on pattern description. Scale influence was dependent upon landscape complexity, distribution of land classes, and the size and shape of those classes. The loss of ability to detect localized variability, to differentiate among spatial patterns, and to represent boundary detail accompanied the use of large pixels (420m²). There was evidence that spatial scale influences habitat evaluation. Semivariogram analysis assessed the constancy of expression behavior during changes in scale and presented the limits of tolerance for using large pixels in pattern analyses. The variability observed suggested that pattern misrepresentation occurred at coarse resolution levels. The successful application of landscape analysis depends on the ability to quantify pattern. By analyzing and understanding selected aspects of landscape pattern, I have examined how wildlife management can be enhanced through a knowledge of the landscape. / Ph. D.

Habitat fragmentation and biological invasions are widely considered to be the most significant threats to global biodiversity, and synergistic interactions between these processes have the potential to cause even greater biodiversity loss than either acting alone. The objective of my study was to investigate the effects of fragmentation on plant communities in native forest fragments, and to examine potential interactions between these effects and invasions by exotic plants at multiple spatial scales. I examined edge, area and landscape effects on plant invasions using empirical data from fragmented landscapes on the West Coast of New Zealand. My research revealed significant interactions between the amount of native forest cover in the landscape and the strength of edge and area effects on plant communities in forest fragments. The dominance of exotic plants in the community was highest at forest edges and decreased towards fragment interiors, however the interiors of very small fragments were relatively more invaded by exotic plants than those in larger fragments, reflecting a significant interaction between edge and area effects. Similarly, exotic dominance increased in more heavily deforested landscapes, but this effect was only apparent in very small fragments (<2 ha). The combined effects of small fragment size and low forest cover in the landscape appear to have promoted invasions of exotic plants in very small remnants. I explored the mechanisms underlying edge-mediated invasions in forest fragments and examined whether propagule availability and/or habitat suitability may be limiting invasions into fragments. Experimental addition of exotic plant propagules revealed that landscape forest cover interacted with edge effects on germination, growth and flowering rates of two short-lived, herbaceous species, and this appeared to be driven by elevated light and soil phosphorus levels at edges in heavily deforested landscapes. I also examined the role of traits in influencing plant responses to forest fragmentation. Different traits were associated with exotic invasiveness in edge and interior habitats of forest fragments, indicating that the traits promoting invasiveness were context dependent. Traits also had a major influence on responses of native plants to forest fragmentation, with generalist species appearing to benefit from fragmentation, as they can utilise both forest and open habitats, whereas native forest specialists have been negatively impacted by fragmentation.

Die auf verschiedenen Skalen-Ebenen heterogene Verteilung des Artenreichtums fasziniert Naturforscher und Biologen seit Jahrhunderten, so dass eine Vielzahl von Hypothesen zur Erklärung dieser Muster aufgestellt wurde. Es besteht breiter Konsens darüber, dass eine Vielzahl verschiedener Prozesse für die Variation des Artenreichtums verantwortlich ist. Je nachdem welche Taxa, welche Orte und welche räumlichen und zeitlichen Skalen betrachtet werden, wird den verschiedenen Faktoren dabei eine unterschiedlich große Bedeutung zugemessen. Umweltgradienten gelten in diesem Zusammenhang als die wichtigsten, den Artenreichtum bestimmende Faktoren. Da jedoch die Landschaften und damit Habitate der Arten weltweit und vor allem in Mitteleuropa stark anthropogen überprägt sind, sollte der auf den Artenreichtum wirkende Einfluss anthropogener Interventionen in diesem Zusammenhang nicht vernachlässigt werden. Die durch den Menschen und seine Aktivitäten verursachten Landnutzungsänderungen, eine steigende Landschaftsfragmentierung und -degradation sowie die Intensivierung der Landnutzung haben sich bereits im Verlust (halb-)natürlicher Landschaftselemente, dem Rückgang der Biodiversität und der Verschlechterung von Ökosystemfunktionen niedergeschlagen; eine weitere Verschlechterung der Zustände wird vorhergesagt. In diesem Zusammenhang dient die Ausweisung von Schutzgebieten vielfach dazu, den auf die Arten und ihre Habitate wirkenden Druck zu vermindern. Da die Lage dieser Gebiete jedoch häufig nicht auf Grundlage der Kenntnis über das Vorkommen von Arten bestimmt wurde, dürfte die Effektivität der Schutzgebiete für den Artenschutz vielfach eingeschränkt sein. Die vorliegende, die norddeutschen Bundesländer Niedersachsen und Bremen umfassende Arbeit untersucht 1.) die Muster des Artenreichtums der Gefäßpflanzenarten in den beiden Ländern; 2.) die Effektivität des Schutzgebietsnetzwerks des norddeutschen Tieflands für den Schutz seltener und bedrohter Gefäßpflanzenarten und 3.) den Zusammenhang zwischen Mustern des Artenreichtums und den ihnen zugrundeliegenden Prozessen unter besonderer Berücksichtigung des anthropogenen Einflusses. Die Arbeit basiert auf einem umfangreichen, im Rahmen des Niedersächsischen Pflanzenartenerfassungsprogramms (NLWKN 1982-2003) erhobenen Datensatzes, der räumlich explizite Informationen zur Verbreitung aller in den Bundesländern vorkommenden Arten liefert. Die floristischen Daten wurden für die durchgeführten Analysen mit hochaufgelösten Daten zu Landbedeckung und Umweltbedingungen kombiniert. Damit repräsentiert die vorliegende Arbeit die erste umfassende Auswertung des umfangreichen floristischen Datensatzes. Für die Untersuchung der Muster des Gefäßpflanzenreichtums innerhalb der Untersuchungsregion wurden für die Gesamtzahl der Arten sowie für fünf auf Grundlage des floristischen Status’ und des Gefährdungsgrades der Arten zusammengestellte Untergruppen der Artenreichtum pro Landschaftseinheit (1.762 Messtischblatt-Quadranten à ca. 30 km²) berechnet. Der Artenreichtum aller Gruppen zeigte eine heterogene Verteilung in der Untersuchungsregion, wobei eine Zunahme der Artenzahlen von Nord nach Süd und zum Teil auch von West nach Ost erkennbar war. Die Zentren hoher Artenvielfalt der verschiedenen Gruppen korrelierten miteinander. Die Analyse der Effektivität der Schutzgebiete für den Schutz der seltenen und bedrohten Gefäßpflanzenarten zeigte, dass die Artvorkommen im niedersächsischen Tiefland zu einem relativ hohen Anteil durch Naturschutz- und Fauna-Flora-Habitat-Gebiete abgedeckt sind, wobei letztere Gebiete die erstgenannten sinnvoll ergänzten. Im Rahmen der Analyse konnte jedoch nicht untersucht werden, inwiefern sich der nachgewiesene effektive Gebietsschutz in einem effektiven Artenschutz niederschlägt. Der anthropogene Einfluss auf die Landschaft der Untersuchungsregion wurde im Rahmen zweier separater Analysen untersucht, wobei der Zusammenhang zwischen Artenreichtum und Landschaftsfragmentierung einerseits und dem Grad der Landschaftsmodifikation andererseits analysiert wurde. Die Landschaftsfragmentierung wurde in der vorliegenden Arbeit mittels des Landschaftsmaßes der 'Effektiven Maschenweite' (meff; engl. Effective Mesh Size Index) untersucht. Der Zusammenhang zwischen meff und dem Artenreichtum aller Gefäßpflanzenarten sowie fünf weiteren nach ihrem floristischen bzw. Gefährdungsstatus definierten Gruppen wurde mittels einer Varianzpartitionierung ermittelt, die die Effekte der Landschaftsfragmentierung von den durch Umweltvariablen und räumliche Autokorrelation der Daten verursachten Effekten separiert. Der Grad der Landschaftsfragmentierung erklärte einen signifikanten, jedoch unterschiedlich großen Anteil des Artenreichtums aller untersuchten Gruppen, wobei der stärkste Effekt für die Gruppe der Neophyten und der geringste für die Gruppe der seltenen und bedrohten Arten erkennbar waren. Eine Cluster-Analyse auf Grundlage verschiedener, die Komposition und Konfiguration der Landschaft beschreibender Landschaftsmaße identifizierte für die Modellregion einen sechsstufigen 'Landschaftsmodifikations'-Gradienten. Dieser Gradient reichte von stark fragmentierten urbanen hin zu wenig fragmentierten Landschaften mit hohem Waldanteil. Der Gesamtartenreichtum sowie die Artenzahlen von sieben verschiedenen, nach ihrem floristischen Status, ihrer Gefährdung bzw. ihrer Habitat-Bindung bestimmten Artengruppen zeigten signifikante Unterschiede entlang des Gradienten. Die Gesamtartenzahl wie auch der Reichtum der indigenen, der bedrohten sowie der an Waldlebensräume und nährstoffarme Habitate gebundenen Arten war jeweils an den Enden des Gradienten am höchsten. Der Reichtum der Neophyten sowie der an urbane Räume und nährstoffreiche Habitate gebundenen Arten nahm dagegen von den urbanen zu den wenig beeinflussten Landschaften hin ab. Die im Rahmen der Arbeit erhaltenen Ergebnisse können zukünftig als Grundlage für naturschutzfachliche Planungen in der Untersuchungsregion dienen, indem sie die Ausweisung von für den Naturschutz relevante Landschaftsräume unterstützen. Sofern entsprechende, qualitativ mit denen der vorliegenden Arbeit vergleichbare Grundlagendaten vorliegen, eignen sich die im Rahmen der Arbeit angewendeten und entwickelten Methoden, um auf andere Regionen übertragen zu werden und auch dort naturschutzfachliche und landschaftsplanerische Prozesse zu unterstützen.

Habitat fragmentation and biological invasions are widely considered to be the most significant threats to global biodiversity, and synergistic interactions between these processes have the potential to cause even greater biodiversity loss than either acting alone. The objective of my study was to investigate the effects of fragmentation on plant communities in native forest fragments, and to examine potential interactions between these effects and invasions by exotic plants at multiple spatial scales. I examined edge, area and landscape effects on plant invasions using empirical data from fragmented landscapes on the West Coast of New Zealand. My research revealed significant interactions between the amount of native forest cover in the landscape and the strength of edge and area effects on plant communities in forest fragments. The dominance of exotic plants in the community was highest at forest edges and decreased towards fragment interiors, however the interiors of very small fragments were relatively more invaded by exotic plants than those in larger fragments, reflecting a significant interaction between edge and area effects. Similarly, exotic dominance increased in more heavily deforested landscapes, but this effect was only apparent in very small fragments (<2 ha). The combined effects of small fragment size and low forest cover in the landscape appear to have promoted invasions of exotic plants in very small remnants. I explored the mechanisms underlying edge-mediated invasions in forest fragments and examined whether propagule availability and/or habitat suitability may be limiting invasions into fragments. Experimental addition of exotic plant propagules revealed that landscape forest cover interacted with edge effects on germination, growth and flowering rates of two short-lived, herbaceous species, and this appeared to be driven by elevated light and soil phosphorus levels at edges in heavily deforested landscapes. I also examined the role of traits in influencing plant responses to forest fragmentation. Different traits were associated with exotic invasiveness in edge and interior habitats of forest fragments, indicating that the traits promoting invasiveness were context dependent. Traits also had a major influence on responses of native plants to forest fragmentation, with generalist species appearing to benefit from fragmentation, as they can utilise both forest and open habitats, whereas native forest specialists have been negatively impacted by fragmentation.