Zugl.: Berlin, Humboldt-Univ., Diss., 2004

Universiẗat, Diss., 2005--Jena.

Die Heterogenität unserer heutigen Landschaften und Habitate ist geprägt und von jahrzehntelanger Landnutzungsintensivierung. Die daraus hervorgegangene Verarmung von weiträumigen Arealen führte zu einer zeitlich und räumlich stark eingeschränkten Verfügbarkeit von Nistmöglichkeiten und Nahrungsressourcen für Wildbienen und Wespen. Die Folgen sich verändernder Ressourcenverfügbarkeit für Wildbienen und Wespen war und ist eine Gefährdung der Artenvielfalt und der Ökosystemprozesse, die diese Arten in Gang halten. Konsequenzen für diese wichtigen Bestäuber und Prädatoren sind kaum erforscht, genauso wenig wie für ihre Gegenspieler als natürliche Top-Down-Regulatoren. Nisthilfen für Wildbienen, Wespen und ihre natürlichen Gegenspieler eignen sich hervorragend um diese Wissenslücken zu füllen, da sie wertvolle Einblicke gewähren in ansonsten verborgene trophische Interaktionen, wie Parasitierung und Prädation, aber auch in Ökosystemprozesse wie Bestäubung und Reproduktion. Somit stellten wir uns in Kapitel II zunächst die Frage, wie die Abundanz von stängelnistenden Bienen und Wespen im Grünland von dessen Bewirtschaftung abhängt. Außerdem untersuchten wir, wie Landnutzung die Effektivität der Top-Down-Regulation von Wildbienen und Wespen durch zwei verschiedene Gruppen von Gegenspielern beeinflusst. Dazu haben wir einer der beiden Gruppen, den bodenlebenden Gegenspielern, den Zugang zu den Nisthilfen vorenthalten. In einer großangelegten Feldstudie, die sich über drei verschiedene Regionen Deutschlands erstreckte, installierten wir 760 Nisthilfen auf 95 Grünlandflächen. Der Versuchsplan beinhaltete gemähte und nicht gemähte Versuchsplots, sowie Plots mit und ohne Ausschluss von Bodenprädatoren. Wildbienen und Wespen besiedelten die Nisthilfen unabhängig davon, ob Bodenprädatoren nun Zugang zu den Nisthilfen hatten oder nicht. Allerdings erhöhte sich die Rate der von fliegenden Gegenspielern gefressenen und parasitierten Brutzellen (Fressrate) sobald bodenlebende Gegenspieler ausgeschlossen wurden. Diese Fressrate war vom experimentellen Mähen unabhängig. Jedoch wiesen ungemähte Versuchsplots marginal signifikant mehr Brutzellen von Wespen auf. Beide Manipulationen, das Mähen und der Prädatorausschluss, interagierten signifikant. So wurden auf gemähten Plots, auf denen Bodenprädatoren ausgeschlossen waren, höhere Fressraten der fliegenden Gegenspieler beobachtet, während dieser Effekt auf der ungemähten Plots ausblieb. Das Thema in Kapitel III ist der relative Einfluss lokaler Grünlandnutzung, Landschaftsdiversität und Landschaftsstruktur auf Artenvielfalt und –abundanz von Wildbienen, Wespen und ihrer fliegenden Gegenspieler. Dazu kartierten wir Landnutzungstypen innerhalb konzentrischer Kreise um die Versuchsplots. Mithilfe der digitalisierten Landschaftsdaten berechneten wir Indices als Maße für Landschaftsdiversität und –struktur für acht Radien bis 2000 m. Der negative Effekt lokaler Landnutzung auf die Wirtsabundanz war nur marginal signifikant. Jedoch stellten wir einen positiven Effekt der Landschaftsdiversität innerhalb kleiner Radien auf die Artenvielfalt und –abundanz der Wirte fest. Die fliegenden Gegenspieler allerdings profitierten von einer komplexen Landschaftsstruktur innerhalb großer Radien. Die letzte Studie, vorgestellt in Kapitel IV, behandelt die Bedeutung von Ressourcenverfügbarkeit für die Dauer von Fouragierflügen und die sich daraus ergebenen Konsequenzen für den Reproduktionserfolg der Roten Mauerbiene. Dazu beobachteten wir nistenden Bienen auf 18 Grünlandflächen in zwei der Untersuchungsregionen in Deuschland. Wir ermittelten die lokale Landnutzungsintensität, lokale Blütendeckung sowie Landschaftsdiversität und –struktur als wichtige potentielle Einflussfaktoren. Jede Grünlandfläche wurde mit acht Nisthilfen und 50 weiblichen Bienen ausgestattet. Verschiedene Nestbau-Aktivitäten, wie Fouragierflüge für Pollen und Nektar, wurden aufgenommen. Wir stellten fest, dass Fouragierflüge für Pollen und Nektar in komplexen, strukturreichen Landschaften signifikant kürzer waren, dass jedoch weder lokale Faktoren, noch Landschaftsdiversität eine Rolle spielten. Wir konnten keinen Zusammenhang zwischen der Dauer von Fouragierflügen und Reproduktionserfolg feststellen. Um eine räumlich und zeitlich konstante Versorgung von Nahrungs- und Nistressourcen zu gewährleisten und damit biotische Interaktionen, Diversität und Besiedlungserfolg von Wildbienen, Wespen und ihrer Gegenspieler zu unterstützen, empfehlen wir Maßnahmen, die sowohl die lokale Landnutzung als auch unterschiedliche Landschaftsfaktoren berücksichtigen. / Within the last decades, land use intensification reduced the heterogeneity of habitats and landscapes. The resulting pauperization led to habitats and landscapes that are spatially or temporally limited in food and nesting resources for solitary bees and wasps. Hence, biodiversity and ecosystem processes are seriously threatened. The impacts of changing resource conditions for valuable pollinators and (pest) predators remain poorly studied as well as their top-down regulation by natural enemies. Further, the reproductive success of solitary bees as response to changed resource distribution within foraging ranges is rarely examined. We considered trap-nesting bees, wasps and their antagonists as suitable model organisms to fill these gaps of knowledge, since trap nests provide insight into otherwise hidden trophic interactions, like parasitism and predation, as well as ecological processes, like pollination and reproduction. Moreover, trap-nesting species are established as essential biodiversity indicator taxa. Thus, we first asked in Chapter II how the reproduction of cavity-nesting bees and wasps in grasslands depends on local management Moreover, we tested land use effects on the effectiveness of two groups of antagonists in regulating bee and wasp populations by excluding ground-dwelling antagonists. We characterized nest closure type to determine their protective function against antagonist attacks. In a highly replicated, large-scaled study, we provided 95 grassland sites in three geographic regions in Germany with 760 trap-nests. The full factorial design comprised mown and unmown plots as well as plots with and without access of ground-dwelling predators to the trap nests. The colonization of bees and wasps was unaffected by ground-dwelling antagonists. However, excluding ground-dwellers enhanced the attack rate of flying antagonists. Experimental mowing marginally affected the colonization of wasps but not attack rates. Nevertheless, both treatments – mowing and predator exclusion – significantly interacted. The exclusion of ground-dwellers on mown plots resulted in higher attack rates of flying antagonists, whereas on unmown plots this effect of ground-dweller-exclusion on the attack rate of flying antagonists was not visible. Further, attack rates were determined by nest closure material, local abundance of different nest closure types as well as closure-associated antagonist species. In Chapter III, we studied the relative impact of local land use intensity, landscape composition and configuration on the species richness and abundance of bees, wasps and their antagonists. We analysed abundances and species numbers of hosts and their antagonists as well as parasitism rate and conducted a comprehensive landscape mapping. The digitized landscape data were the basis for further calculations of landscape metrics, like landscape composition and configuration within eight spatial scales ranging from 250 to 2,000 m radii. We used a compound, additive index of local land use intensity. Host abundance was only marginally negatively affected by local land use intensity. However, landscape composition at small spatial scales enhanced the species richness and abundance of hosts, while species richness and abundance of antagonists was positively related to landscape configuration at larger spatial scales. In the last study, presented in Chapter IV, we observed nesting bees on a selection of 18 grassland sites in two of the three research regions. We estimated the importance of resource distribution for pollen-nectar trips and consequences for the reproductive success of the solitary Red Mason Bee (Osmia bicornis). Local land use intensity, local flower cover as well as landscape composition and configuration were considered as critical factors of influence. We equipped each grassland site with eight trap nests and 50 female bees. Different nest building activities, like foraging trips for pollen and nectar, were measured. After the nesting season, we calculated measures of reproductive success. Foraging trips for pollen and nectar were significantly shorter in spatially complex landscapes but were neither affected by local metrics nor landscape composition. We found no evidence that the duration of pollen-nectar trips determines the reproductive success. Thus, to maintain trophic interactions and biodiversity, local land use as well as landscape diversity and spatial complexity should be accounted for to create spatial and temporal stability of food and nesting resources within small spatial scales. Concrete steps to support pollinator populations include hedges, sown field margins or other linear elements. These measures that enhance the connectivity of landscapes can also support flying antagonists.

Diss.--Berlin--Humboldt-Universität, 2004. / Bibliogr. p. 473-512.

Techn. Universiẗat, Diss., 2005--Darmstadt.

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Umweltveränderungen durch natürliche und/oder menschliche Einflüsse (insbesondere der Verlust und die Fragmentierung von Lebensraum) sind wichtige Faktoren, die zum weltweiten Artenschwund beitragen. Einer der entscheidendsten Beiträge zum weltweiten Rückgang der biologischen Vielfalt, ist der kommerzielle Holzeinschlag. Insbesondere in tropischen Regenwäldern, etwa in Westafrika, ist dies besonders besorgniserregend, da wenig untersuchte, diverse Wirbeltiergemeinschaften von einem starken kommerziellen Holzeinschlag betroffen sind. Frühere Studien haben bereits die negativen Auswirkungen großflächiger Abholzung auf die taxonomische und funktionale Vielfalt von Amphibiengemeinschaften, aber auch auf die Gesundheit von Individuen identifiziert. Umweltveränderungen können sich also auch nachteilig auf eine Wirts- Parasit-Beziehung auswirken, was nicht zuletzt zu einer verringerten Überlebensfähigkeit der Wirtsarten führen kann. Die Untersuchung der Auswirkungen von Störungen Abholzung und Umweltveränderungen auf Amphibien, sowie auf bestehende Wirts-Parasiten-Beziehungen sind daher von größter Bedeutung um nachhaltige Waldwirtschaft und zukünftige Naturschutzmaßnahmen planen zu können. In dieser Arbeit möchte ich mittels eines Regenerationsgradienten nach einer Störung (Abholzung) untersuchen, wie sich die Dynamik einer Amphibiengemeinschaft verschiebt und wie diese Störung die Wirts-Parasit-Beziehung beeinflusst. Ich verwende einen kombinierten Datensatz (Amphibie [Wirt], Milbe [Parasit] und Umweltbedingungen [Habitat]) der über zwei Zeiträumen im Abstand von 15 Jahren (1999-2000 und 2016-2017) an identischen Standorten (vor 45 Jahren abgeholzter Wald und Primärwald) im Taï-Nationalpark (TNP) in der Elfenbeinküste gesammelt wurde, um die Anpassungsfähigkeit von Fröschen und ihren Parasiten an sich ändernde Umgebungen zu untersuchen. In einem ersten Artikel unterstreiche ich die Bedeutung auch kleiner Waldgebiete als potenzielle Quellen für unbeschriebene Biodiversität. In einem kleinen, nie zuvor untersuchten Sumpfwald in der südöstlichen Elfenbeinküste fand ich eine neue Blattstreufroschart der Gattung Phrynobatrachus. Anhand charakteristischer morphologischer Merkmale, einer beträchtlichen, molekulargenetischen Distanz zu anderen westafrikanischen Phrynobatrachus-Arten, sowie eines individuellen, männlichen Anzeigerufes beschreibe ich Phrynobatrachus tanoeensis sp. nov. als eine für die Wissenschaft neue Art. Im zweiten Artikel untersuche ich die Widerstandsfähigkeit westafrikanischer Frösche in Wäldern, die vor über 45 Jahren selektiv abgeholzt wurden. Ich vergleiche die Diversität, Abundanz, Zusammensetzung und den Lebensraum von Amphibiengemeinschaften in abgeholzten und Primärwäldern innerhalt zweier Zeiträume (2000 und 2016- 2017). Ich konnte herausarbeiten, dass sich die Struktur des zuvor abgeholzten Waldes im Laufe von 45 Jahren langsam der des Primärwaldes annäherte, wobei die sichtbarsten Veränderungen in den letzten 15 Jahren auftraten. Während ich 30 Jahre nach dem Holzeinschlag zwar keine Unterscheide mehr in der Diversität und Abundanz der Amphibiengemeinschaft zum Primärwald feststellen konnte, beobachtete ich jedoch eine fortschreitende Konvergenz der Zusammensetzung der Amphibiengesellschaften in beiden Waldtypen. In den zuvor abgeholzten Wäldern erholten sich mehrere waldspezialisierte Arten (FS), während die Zahl mehrerer Generalisten (FG) über den 15-jährigen Probenahmezeitraum stetig abnahm. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass 45 Jahre nach der Abholzung der gestörte Lebensraum allmählich die Heterogenität des ungestörten Lebensraums annimmt, der in der in der Lage ist die originale Amphibiengemeinschaft aus Waldspezialisten (FS) zu erhalten. Im dritten Artikel untersuche ich die Faktoren, die zu einem erhöhten Milbenbefall in den Amphibiengesellschaften des TNP führen. Ich fand heraus, dass die Wirts-Parasit-Beziehung zwischen Milben der Gattung Endotrombicula sehr spezifisch auf Frösche der Gattung Phrynobatrachus zugeschnitten ist, da offensichtlich nur die vier Arten P. phyllophilus, P. alleni, P. villiersi und P. plicatus befallen werden. Ebenso zeigte sich der Milbenbefall abhängig von der Art (höchste Prävalenz bei P. phyllophilus gefolgt von P. alleni), des Geschlechts (höhere Prävalenz bei Männchen als bei Weibchen, sowohl bei P. alleni und P. phyllophilus), des Alters (höhere Prävalenz bei Erwachsenen als bei Jungtieren in P. alleni) sowie der Jahreszeit (höhere Prävalenz während der Regenzeit im Vergleich zur Trockenzeit bei P. phyllophilus). Ich diskutiere diese Ergebnisse mit Bezug auf die Ökologie der Endotrombicula-Milben, die stark von feuchten Bedingungen abhängig sind, sowie die Überschneidung dieser Bedingungen mit denen der Wirtsfroscharten überschneiden. Des Weiteren beobachtete ich, dass die Prävalenz des Milbenbefalls in den letzten 15 Jahren (1999-2000 bis 2016-2017) abgenommen hat. Dieser steht möglicherweise im Zusammenhang mit den lokalen Auswirkungen des Klimawandels, was die in den letzten Jahren deutlich zurückgegangenen Niederschläge erklären würde. Meine Arbeiten zeigen, dass das Verständnis der Vielfalt westafrikanischer Amphibien noch lange nicht vollständig ist. Es zeigt sich, dass weiterhin Forschungsarbeit geleistet werden muss, um den tatsächlichen Amphibienreichtum besser abschätzen zu können. Darüber hinaus habe ich gezeigt, dass sich Amphibiengemeinschaften in abgeholzten Wälder zurück zum ursprünglicheren Zustand regenerieren können, was die Bedeutung unterstreicht, genutzten Wäldern ausreichend Zeit zu lassen, um sich zu regenerieren. Ob die Milbenprävalenz tatsächlich auf Grund des Klimawandels abnahm, sollte in Zukunft genauer untersucht werden. / Environmental changes due to both natural phenomena and/or human disturbance (i.e. habitat loss, disturbance and fragmentation) are important factors contributing to global species declines. Commercial logging is amongst the greatest contributor to this disturbance resulting in widespread biodiversity declines. In tropical rainforests, particularly those of West Africa, this is particularly troubling as diverse vertebrate assemblages are subject to heavy commercial logging. Previous studies have identified negative impacts of these logging practices on the taxonomic and functional diversity of amphibian communities and species. Furthermore, logging and other environmental changes may affect host-parasite interactions, resulting in exacerbated negative impacts of these pressures and reduced survivability of host species. As such, determining the effects of logging on amphibians, their subsequent recovery following selective logged forest, and the effects of environmental change on host-parasite relationships, will be paramount for informing future conservation action. In this thesis, I aim to determine how amphibian community dynamics shift over a regeneration gradient following disturbance (logging), and how this disturbance influences amphibian-parasite interactions. I use combined data sets (amphibian, parasite and habitat) from two time periods 15 years apart (1999-2000 and 2016-2017) collected in identical sites (logged forest since 45 years and old growth forest) within Taï National Park (TNP) Ivory Coast, in order to examine the adaptive capacities of frogs and their parasites to changing environments. In the first paper, I underline the importance of forest, even small, as potential source of undescribed biodiversity. In that small swamp forest, never survey before located in southeastern Ivory Coast, I found a new leaf-litter species of the Phrynobatrachus genus. Based on morphological characteristics, considerable molecular genetic distance to other West African Phrynobatrachus species, as well as advertisement calls, I describe Phrynobatrachus tanoeensis sp. nov. as a species new to science. In the second paper, I investigate the resilience of West African frogs in forests selectively logged over 45 years ago by comparing data (amphibian diversity, abundance, composition and habitat) from previously logged and old growth forest over two time periods (2000 and 2016-2017). I found that the structure of previously logged forest slowly recovered toward old growth forest states over the course of 45 years, with most visible changes occurring in the last 15 years. I also found no changes in amphibian diversity and abundance in the previously logged forest over time but observed a progressive convergence of amphibian composition in previously logged forests toward that of unlogged forest amphibian communities. In contrast, several forest specialist species (FS) recovered, whilst forest generalist (FG) species declined in the previously logged forest over the 15 years sampling period. These findings suggest that 45 years since logging activities the previously logged forest gradually provides habitat heterogeneity capable of maintaining FS amphibian species and more intact amphibian communities. In paper 3, I investigate the factors leading to increased mite infestation in the amphibian assemblages of TNP. I found that mites of the Endotrombicula genus seem to be specific to Phrynobatrachus frogs and infested only four leaf-litter species (P. phyllophilus, P. alleni, P. villiersi and P. plicatus). I also found that mite infestation was associated with species (highest prevalence in P. phyllophilus followed by P. alleni), sex (higher prevalence in males than females in P. alleni and P. phyllophilus), age (higher adult prevalence than juveniles in P alleni) as well as season (higher prevalence during the wet compared to the dry season in P. phyllophilus). I discuss these findings with reference to the ecology of Endotrombicula mites which rely heavily on humid conditions, conditions which overlap with the reproductive requirements of the host taxa. Additionally, I observed that the prevalence of mite infestation decreased over the last 15 years (1999-2000 to 2016-2017). This decreased mite infestation over time is potentially linked to local climate change, which exhibited distinctly lower rainfall in recent years. These studies show that West African amphibian diversity is far to be complete. Thus, more survey work needs to be done in order to have an idea of amphibian richness. Additionally, I showed that to environmental changes in the context of recovery following logging have a positive impact on amphibian. Forest amphibian community recovers in the previously logged forest, which highlight the importance to leave those forest to regenerate. However, although mite prevalence decreased over time, future research of post logging restoration and climate change impact on mite prevalence need be more investigate.