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Abbildung: Das Foto zeigt von oben aufgenommen eine Hain-Schwebfliege, lateinisch Episyrphus balteatus, die mit ausgebreiteten Flügen auf einer gelben Blüte sitzt und Nektar aufnimmt.

Hintergrund

Bestäuber spielen eine essentielle Rolle für die Aufrechterhaltung von Ökosystemfunktionen und tragen zur Biodiversität bei. In den letzten Jahrzehnten wurde ein globaler Rückgang an Bestäuberarten und -individuen beobachtet. In intensiv landwirtschaftlich genutzten Flächen leiden Bestäuber unter Habitatverlust, Habitatfragmentierung, Nahrungsmangel und der Belastung durch Pestizide, weshalb die zunehmende Landnutzungsintensität einer der wichtigsten Faktoren für den Bestäuberrückgang ist. Diese Stressfaktoren können sich auf die Gesundheit der Bestäuber auswirken, was sich beispielsweise durch eine Veränderung der Entwicklung (z.B. asymmetrische Flügelentwicklung), physiologische Veränderungen (z.B. Veränderung der Pheromonzusammensetzung) oder einen erhöhten Befall durch Pathogene auszeichnen kann. Eine Beeinträchtigung der Bestäubergesundheit kann wiederum zu einer verringerten Bestäubungsleistung führen. Deshalb ist es wichtig, die Zusammenhänge zwischen Landnutzungsintensität, Bestäubergesundheit und Bestäubungsleistung zu untersuchen, um die Bestäubung als essentielle Ökosystemfunktion langfristig zu erhalten.


In diesem Projekt verfolgen wir zwei Hauptziele: (I) die Identifizierung des Einflusses von Landnutzungsintensität auf die Bestäubergesundheit und (II) wie sich Bestäubergesundheit auf die Bestäubungsleistung auswirkt. Stellvertretend für die Hummeln untersuchen wir Bombus lapidarius und für die Schwebfliegen Episyrphus balteatus. Hierfür werden wir Felddaten zu Bestäubergesundheit und Bestäubungsverhalten in den Graslandplots der Exploratorien erheben, sowie Labor- und Common Garden Experimente durchführen.

Abbildung: Das Foto zeigt an einem Sommertag auf einem grasbewachsenen Hügel einen jungen Wissenschaftler, der einen Kescher schwenkt, um bestäubende Insekten einzufangen. Zwischen den Grasbüscheln wachsen Blumen mit gelben Blüten. Im Hintergrund sind einzelne Büsche und Baumgruppen zu sehen.
Kescherfänge von Bestäubern

Wir untersuchen den Einfluss der Landnutzungsintensität auf verschiedene Indikatoren für Bestäubergesundheit, wie asymmetrische Flügelentwicklung, Körpergröße, Virenbefall und Zusammensetzung der kutikulären Pheromone. Für die Analyse wollen wir neben dem Landnutzungsindex (LUI) zusätzlich Daten zur Pflanzenabundanz und -diversität, zum Einsatz von Pestiziden und zur Zusammensetzung der umgebenden Landschaft als Stellvertreter für Landnutzung heranziehen.

Hypothesen

  • Virenbefall und asymmetrische Flügelentwicklung sind positiv mit der erhöhten Landnutzungsintensität korreliert.
  • Die Menge an kutikulären Pheromonen verringert sich und ihre Zusammensetzung verändert sich mit erhöhter Landnutzungsintensität.

Methoden

Jeweils zehn Individuen von B. lapidarius bzw. E. balteatus werden auf allen 150 Graslandplots der Exploratorien gefangen und auf Bestäubergesundheitsindikatoren untersucht. In einem zweifaktoriellen Laborexperiment werden wir verschiedene Landnutzungsintensitäten simulieren, indem wir die Bestäuberarten verschiedenen Pestizidmengen und Ernährungsweisen aussetzen, um grundlegende Relationen zwischen Landnutzungsintensität und Bestäubergesundheit zu enthüllen.

Abbildung: Das Foto zeigt von der Seite aufgenommen eine Steinhummel, lateinisch Bombus lapidarius, die an einer rosafarbenen Wiesenklee-Blüte hängt und Nektar aufnimmt.
Bombus lapidarius

Um Zusammenhänge zwischen Landnutzungsintensität, Bestäubergesundheit und Bestäubungsleistung zu identifizieren, werden Pollenanalysen und Beobachtungen zum Bestäubungsverhalten durchgeführt.

Hypothesen

  • Mit erhöhter Landnutzungsintensität und reduzierter Bestäubergesundheit verringert sich die gesammelte Pollenmenge und deren Zusammensetzung ändert sich.
  • Weiterhin verändert sich das Bestäuberverhalten und die Bestäubungseffizienz.

Methoden

Es werden Analysen zur Menge und Diversität der getragenen Pollen mit den im Freiland gefangenen Bestäuberindividuen durchgeführt. Zusätzlich beobachten wir das Verhalten der Bestäuber in den Graslandplots der Exploratorien. Hierbei werden u.a. die Besuchszeit individueller Blüten, Flugdistanz zwischen zwei Pflanzenindividuen und die florale Konstanz (Anzahl an besuchten Pflanzenarten in einem bestimmten Zeitraum) untersucht. In Common Garden Experimenten werden außerdem Beobachtungen des Bestäubungsverhaltens von B. lapidarius und E. balteatus in Flugkäfigen durchgeführt, um grundlegende Mechanismen zwischen Landnutzung, Bestäubergesundheit und Bestäubungsleistung aufzudecken.

Abbildung: Das Foto zeigt von oben aufgenommen eine Hain-Schwebfliege, lateinisch Episyrphus balteatus, die mit ausgebreiteten Flügen auf einer gelben Blüte sitzt und Nektar aufnimmt.
Episyrphus balteatus

Um zu untersuchen, ob die Korrelationen zwischen Bestäubergesundheit und Landnutzungsintensität zeitlich konstant sind, werden B. lapidarius und E. balteatus Indviduen von früheren Projekten herangezogen (2008 und 2012, Arthropods II: Pollinators“ und “Response“, PI: Blüthgen und “Landscapes”, PI: Westphal) und mit den aktuell erhobenen Daten verglichen. Hierbei konzentrieren wir uns auf die Analyse der asymmetrischen Flügelentwicklung und der Körpergröße als Indikator für Bestäubergesundheit.

Hypothesen

  • Flügelasymmetrie ist positiv und Körpergröße negativ mit der erhöhter Landnutzungsintensität korreliert.
  • Relationen zwischen Landnutzungsintensität und Bestäubergesundheit sind zeitlich konstant, z.B. erhöhte Landnutzung resultiert in verringerter Bestäubergesundheit.
Abbildung: Das Schaubild enthält Informationen zu den Arbeitsschritten der Erfassung von Bestäubergesundheit und Bestäubungsleistung gefangener Exemplare von Steinhummeln, lateinisch Bombus lapidarius, und Hain-Schwebfliegen, lateinisch Episyrphus balteatus. Arbeitsschritt 1 ist die Analyse der Flügel-Asymmetrie zwischen dem rechten und dem linken Vorderflügel der Tiere. Schritt 2 ist die Analyse des Gesamt-Viroms sowie die Prävalenz ausgewählter Viren. Schritt 3 ist bei Bombus lapidarius die Analyse der kutikulären Pheromone aller Individuen. Schritt 4 sind Analysen zur Menge und Diversität getragener Pollen. Schritt 5 ist die Beobachtung des Verhaltens der Bestäuber auf allen Graslandflächen.
Workflow für die Erfassung der Bestäubergesundheit und Bestäubungsleistung. Für alle gefangen Individuen von B. lapidarius bzw. E. balteatus wird die Flügelasymmetrie zwischen linkem und rechtem Vorderflügel der Tiere (1) und das Gesamtvirom sowie die Prävalenz ausgewählter Viren (2) als Indikatoren der Bestäubergesundheit analysiert. Bei B. lapidarius werden zusätzlich die kutikulären Pheromone aller Individuen analysiert (3). Um Zusammenhänge zwischen Landnutzungsintensität und Bestäubungsleistung zu identifizieren, werden Analysen zur Menge und Diversität der getragenen Pollen mit den im Freiland gefangenen Bestäuberindividuen durchgeführt (4). Zusätzlich beobachten wird das Verhalten der Bestäuber auf allen Graslandflächen beobachtet (5).

Doc
Landnutzung führt zu Veränderungen im Duftbouquet und der Morphologie in Bombus lapidarius
Straub F., Kuppler J., Fellendorf M., Teuscher M., Vogt J., Ayasse M. (2022): Land-use stress alters cuticular chemical surface profile and morphology in the bumble bee Bombus lapidarius. PLOS ONE 17 (5): e0268474. doi: 10.1371/journal.pone.0268474
Mehr Informationen:  doi.org

Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen

Prof. Dr. Manfred Ayasse
Projektleiter
Prof. Dr. Manfred Ayasse
Universität Ulm
Dr. Jonas Kuppler
Projektleiter
Dr. Jonas Kuppler
Universität Ulm
Prof. Dr. Lena Wilfert
Projektleiterin
Prof. Dr. Lena Wilfert
Universität Ulm
Markus Birkenbach
Mitarbeiter
Markus Birkenbach
Universität Ulm
Florian Straub
Mitarbeiter
Florian Straub
Universität Ulm
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