Projektphase 2017-2020

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

Wissenschaftliche Bearbeitung durch:

Prof. Dr. Wolfgang Weisser

Dr. Didem Ambarli

Dr. Sebastian Meyer

Dr. Christian Hof

Jan Leidinger

Pascal Edelmann

Petra Freynhagen

Marco Lutz

Laura Argens (assoz.)

Sven Rubanschi (assoz.)

(TU München)

Prof. Dr. Nico Blüthgen

Dr. Katja Wehner

Dr. Nadja Simons

Dr. Michael Staab

(TU Darmstadt)

 

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.
4) werden Ökosystemprozesse wie Herbivorie, Prädation, Parasitierung und Bestäubung quantifiziert

 

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.

Im Grasland erfassen wir am Boden lebende Arthropoden 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. Die Bestäubung wird mittels Hummelfußabdrücken auf Hornklee (Lotus corniculatus) erfasst.

 

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.

 

 

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Projektphase 2011-2017

Arthropoden I: Landnutzung, oberirdische Arthropodendiversität und Arthropodenbeinflusste Prozesse

 

Arthropoden, insbesondere Insekten sind die artenreichste Tiergruppe der Erde und beeinflussen viele Ökosystemprozesse. Im vorliegenden Projekt soll ein Langzeitmonitoring der Diversität von Insekten und Spinnen im Grasland und Wald sowie der Ökosystemprozesse Herbivorie und Parasitismus im Wald durchgeführt werden. Dazu werden im Wald Arthropoden mit Kreuzfenster- und Trichterfallen und im Grasland durch Käscherfänge und Trichterfallen gesammelt. Im Wald werden zusätzlich die Abundanzen und Parasitierungsraten bestimmter Forstschädlinge (Buchenspringrüssler Rhynchaenus fagi, Nutzholzborkenkäfer Trypodendron spp.) quantifiziert und das Vorkommen von holzbewohnenden Insekten in ausgelegten Baumstämmen erfasst. Das Projekt quantifiziert den Einfluß von Landnutzung auf die Arthropodendiversität, auf die Herbivorie an Buche und auf die biologische Kontrolle von Forstschädlingen. Zusätzlich testet es den Einsatz von Indikatorarten für ein Arthropodenmonitoring. In Kooperationen soll die phylogenetische Diversität der Arthropoden untersucht, die für Biodiversitätsveränderungen verantwortliche Landnutzungskomponenten identifiziert und ein BarCoding Ansatz zur schnellen Erfassung von Dipteren entwickelt werden. Das Projekt wird wichtige Basisinformationen für andere Projekte zur Verfügung stellen, um die Rolle der

Arthropodendiversität für die Diversität anderer Taxa und für Ökosystemprozesse zu verstehen.

 

Wissenschaftliche Bearbeitung durch:    
Prof. Dr. Wolfgang Weisser

Dr. Martin Goßner

(TU München)

Erfassung der Arthropodendiversität

Durch die Erfassung ausgewählter Arthropodentaxa werden die Effekte der Landnutzung auf die Diversität und trophischen Interaktionen analysiert.Übergeordnete Hypothesen1.    steigende Landnutzungsintensität führt zu einer Abnahme der Diversität und Abundanz von Arthropoden im Wald und im Grünland2.    Nahrungsnetze sind komplexer und stabiler in natürlichen Systemen 3.    die Beziehung zwischen Landnutzungsintensität, Diversität und Funktion von Arthropoden hängt vom Habitattyp (Wald, Grünland) und der Region (Schorfheide-Chorin, Hainich-Dün, Schwäbische Alb) ab.Die Erfassung der Arthropoden erfolgt mit verschiedenen Methoden entlang der Landnutzungsgradienten in den jeweils 100 Intensivplots der drei Exploratorien  

Waldarthropoden

kontinuierliche Erfassung am Boden, im Unterwuchs und im Kronenraum mit verschiedenen Fallensystemen über die gesamte Vegetationsperiode

Es handelt sich um Aktivitätsfallen, d.h. es werden keine Lockstoffe verwendet.  

  • Kreuzfensterfallen im Unterwuchs und im Kronendach

hiermit werden hauptsächlich fliegende Insekten erfasst

  • Trichterfallen im Boden

hiermit werden epigäisch aktive Arten erfasst

Grünlandarthropoden

kontinuierliche Erfassung von epigäisch aktiven Arten mit:

  • Trichterfallen

am Vegetations-gebundene Arten mit

  • monatlichen Käscherfängen

 

Experimente

Herbivorie und PflanzenfitnessEs wird analysiert wie sich Herbivoren-vermittelte Effekte der Landnutzung und Diversität auf die Pflanzenfitness auswirken. Dabei wird experimentell untersucht ob durch eine Erhöhung der Diversität in weniger intensiv genutzten Systemen die Blatt-Herbivorie reduziert wird und eine effektivere Kontrolle der Herbivorenpopulationen stattfindet.Dies wird auf allen Wald-Experimentierplots durchgeführt.Hypothesen: 1.    Die Diversität und Abundanz von natürlichen Gegenspielern der Insektenherbivoren ist in natürlichen Wäldern höher als in genutzten.2.    Parasitierungsraten und Prädation ist in natürlichen Wäldern höher als in genutzten3.    die Abundanz von Herbivoren ist in natürlichen Wäldern geringer4.    der durch Blattfresser verursachte Schaden ist in genutzten Wäldern höher als in natürlichen  

 

Projektphase 2007-2011): Invertebraten I

Leitung:
Prof. Dr. Wolfgang Weisser
Dr. Martin Goßner
Esther Pasalic
(Universität Jena)

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