Kernprojekt 7: Landnutzung, oberirdische Arthropoden-Diversität und durch Arthropoden beeinflusste Prozesse


Wissenschaftliche Bearbeitung durch:

Prof. Dr. Wolfgang Weisser

Dr. Nadja Simons

Dr. Sebastian Seibold

Inken Dörfler

Florian Lauer

Jan Leidinger

Benjamin Leroy

Jasmin Bartetzko

Petra Freynhagen

Marco Lutz

(TU München)

Prof. Dr. Nico Blüthgen

Dr. Katja Wehner

(TU Darmstadt)

Dr. Martin Gossner

(Eidg. Forschungsanstalt WSL)

 

Arthropoden, insbesondere Insekten sind die artenreichste Tiergruppe der Erde und beeinflussen viele Ökosystemprozesse. Im Projekt Arthropoden:

1) wird ein Langzeit-Monitoring der Diversität von Insekten und Spinnen im Grasland und Wald durchgeführt
2) werden Ökosystemprozesse wie Herbivorie, Prädation und Parasitierung quantifiziert
3) wird die Rolle von Totholzinsekten beim Totholzabbau im Rahmen des BELongDead-Experiments analysiert.

 

Langzeit-Monitoring

Im Rahmen des Langzeit-Monitorings werden über den gesamten Zeitraum der Vegetationsperiode (März-Oktober) die Arthropoden im Wald und im Grasland erfasst. Dadurch können wir nicht nur den kurzfristigen, sondern auch den langfristigen Einfluss von Landnutzung auf die Arthropoden-Diversität im Wald und Grünland quantifizieren. Zusätzlich stellen wir durch das Monitoring wichtige Basisinformationen für andere Projekte zur Verfügung. Neben dem Langzeit-Monitoring testen wir den Einsatz von Indikatorarten für das Arthropoden-Monitoring und sammeln ökologische Informationen („traits“) zu den erfassten Arten um den Einfluss der Landnutzung auf die Artenzusammensetzung und die zugrundeliegenden Prozesse besser zu verstehen. In verschiedenen Kooperationen mit anderen Projekten untersuchen wir außerdem die phylogenetische Diversität der Arthropoden, betrachten den Einfluss der umgebenden Landschaft und der historischen Landnutzung auf die Arthropoden-Diversität und entwickeln einen BarCoding-Ansatz zur schnellen Erfassung von Dipteren.

Hypothesen

1. Steigende Landnutzungsintensität führt zu einer Abnahme der Diversität und Abundanz von Arthropoden im Wald und im Grünland
2. Die Zusammensetzung der Arthropoden-Gemeinschaft ändert sich mit intensiverer Landnutzung, indem Arten mit bestimmten Eigenschaft häufiger oder seltener werden

Methoden

Im Wald erfassen wir flugaktive Arthropoden mit

  • Kreuzfensterfallen im Unterwuchs und im Kronendach
    Flugunfähige oder am Boden lebende Insekten werden mit
  • Trichterfallen im Boden
    gefangen. Beide Fallentypen verwenden keine Lockstoffe, sie werden auch als Aktivitätsfallen bezeichnet.

Im Grasland erfassen wir am Boden lebende Arthropoden mit

  • Trichterfallen im Boden
    sowie vegetationsgebundene Arten mit
  • monatlichen Kescherfängen

 

Untersuchung von Ökosystemprozessen

Wir untersuchen den Einfluss der Landnutzung auf die Ökosystemprozesse Herbivorie, Prädation und Parasitierung. Dabei wird experimentell untersucht ob durch eine Erhöhung der Diversität in weniger intensiv genutzten Systemen die Herbivorie an Blättern reduziert wird und ob eine effektivere Kontrolle der Herbivoren-Populationen stattfindet. Herbivorie quantifizieren wir im Wald in der Verjüngung und der Sonnenkrone von Buche, der Hauptbaumart in den Exploratorien. Im Grasland erfassen wir Herbivorie sowohl gemeinschaftsbasiert als auch artspezifisch für ausgewählte Pflanzenarten. Durch die gemeinsame Analyse von Daten aus dem Insekten-Monitoring und aus der Erfassung der Ökosystemprozesse lassen sich Zusammenhänge zwischen Landnutzung, Arthropoden-Gemeinschaften und damit verbundener Prozesse aufdecken.

Hypothesen

1. Die nutzungsbedingte Veränderung der Arthropoden-Gemeinschaften wirkt sich auf Ökosystemprozesse (z.B. Herbivorie) und die Diversität anderer Taxa aus. Die Diversität und Abundanz von natürlichen Gegenspielern der Insektenherbivoren ist in natürlichen Wäldern sowie unter extensiver Landnutzung im Grünland höher als in genutzten
2. Parasitierungsraten und Prädation ist somit in natürlichen Wäldern sowie unter extensiver Landnutzung im Grünland höher
3. Durch die stärkere Kontrolle ist die Abundanz von Herbivoren in natürlichen Wäldern sowie unter extensiver Landnutzung im Grünland geringer
4. Folglich ist der durch Blattfresser verursachte Schaden ist in natürlichen Wäldern sowie unter extensiver Landnutzung im Grünland geringer

Methoden

Bei der Untersuchung der Herbivorie unterscheiden wir zwischen verschiedenen Schadtypen wie Gallen, Minen, Saug-, Schab- und Fraßspuren. Prädation erfassen wir indem wir Mehlwürmer und Raupen aus Knetmasse für drei Tage ausbringen und anhand der Fraßspuren Prädationsraten bestimmen. Parasitierung untersuchen wir mit Hilfe von Brutbildeklektoren für ausgewählte Arten wie z.B. dem Laubnutzholzborkenkäfer Trypodendron domesticum und dem Buchenspringrüssler Rhynchaenius fagi.

 

Holzabbau durch Totholzinsekten

Im Rahmen des BELongDead-Experiments wurden auf insgesamt 30 Flächen Stämme (4m lang, ca. 30cm Durchmesser) von je 13 verschiedenen Baumarten exponiert. Wir erfassen seit 2010 mit Hilfe geschlossener Emergenzeklektoren die aus diesen Stämmen schlüpfenden Insekten. Dies ermöglicht es uns die Rolle von forstlichem Management und Baumart auf die Besiedlung durch Totholzinsekten zu analysieren. Zudem untersuchen wir in Zusammenarbeit mit anderen Arbeitsgruppen die Rolle der Totholzinsekten im Prozess des Totholzabbaus.

Hypothesen

1. Die Totholz-Insektengemeinschaft unterscheidet sich in ihrer Diversität und Zusammensetzung zwischen den verschiedenen Baumarten
2. Die Diversität der Totholz-Insektengemeinschaft ist in heimischen Baumarten höher als in „exotischen“ Baumarten
3. Die Diversität der Totholz-Insektengemeinschaft ist in natürlichen Wäldern höher als in genutzten
4. Die Zusammensetzung der Totholz-Insektengemeinschaft ändert sich im Verlauf der Totholz-Zersetzung
5. Abundanz und Diversität der Totholzinsekten beeinflusst die Zersetzungsgeschwindigkeit des Totholzes positiv

Methoden

Je ein Emergenzeklektor (halbrunde Metallbögen mit seitlich angebrachtem dunklem Stoff, siehe Bild B) wurde 2010 auf je einem Stamm jeder Baumart befestigt. Die Eklektoren sind mit durchscheinenden Fanggefäßen ausgestattet, in welchen die frisch geschlüpften Totholzinsekten gefangen werden. Die Eklektoren werden am Ende jeden Jahres um 30cm verschoben, um eine neue Besiedlung des Stammabschnittes unter dem Eklektor zu ermöglichen.

 

Projekt in vorigen Phasen

Weitere Projektbeteiligung von Prof. Dr. Wolfgang Weisser:  BELongDead
Vergangene Projektbeteiligung von Prof. Dr. Wolfgang Weisser:
Barcoding Diptera/Barcodes, Boden (abiotic), MetacommuniTree

Vergangene Projektbeteiligung von Prof. Dr. Nico Blüthgen: DUNGWEBS, Footprints, Plantcol, Response, STOICHIO, Invertebrates II abo

 

 

A: Installation einer Kreuzfensterfalle im Kronendach, B: Emergenzeklektor zur Erfassung der Totholzinsekten, C: Dokumentation des Kescherfangs im Grünland für einen Film über die Exploratorien, D: Protokollierung der Probennahme, E: Vorbereitung der Fallenleerung im Wald, F: Leerung einer Kreuzfensterfalle

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