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Prospects for sustainable development: The future of plants and butterflies in Transylvania

Aussichten auf eine nachhaltige Entwicklung: Die Zukunft der Pflanzen und Schmetterlinge Transsylvaniens

  • Human activities have converted natural ecosystems worldwide, mostly for agricultural purposes. This change in land use has been recognized as one of the key drivers causing mass extinction of biodiversity. Yet, there are species which persist particularly in traditional, low-intensity agricultural areas. However, this farmland biodiversity is increasingly threatened by the consequences of land-use intensification and land abandonment. One effect of these two processes is the change in existing landscape structures. This dissertation aimed at quantifying the relationship between biodiversity and landscape structures because a better understanding of current biodiversity patterns and their drivers is needed to navigate biodiversity conservation for a sustainable development. Specifically, this dissertation anticipates the impacts of land-use change on biodiversity in Southern Transylvania, focusing on butterflies and plants as study groups. In a first step, a methodological baseline for subsequent biodiversity studies is developed by exploring an optimal survey strategy, allocating the available resources in a study design that enables high statistical power and covers a wide range of environmental conditions. This study shows that in the highly heterogeneous farmland mosaic of Southern Transylvania, survey effort can be moderately reduced while still showing similar patterns of species richness, species turnover and species composition (Chapter 2). In a second step, biodiversity patterns of plants and butterflies are empirically investigated in response to different landscape structures, particularly towards heterogeneity and woody vegetation cover. These studies provide evidence that all main land-use types in Southern Transylvania, namely arable land, grassland and forests, contribute to an overall landscape pool. Species richness of plants, but not of butterflies, differed significantly between arable land and grassland. Presence of woody vegetation in farmland had a positive effect on plant species richness. Heterogeneity has been found beneficial for butterfly species richness in arable land, but not in grasslands. Species composition of plants was determined by land-use, but butterfly species composition was widely overlapping in arable land and grassland (Chapters 3 & 4). Investigations on the potential spread of invasive plant species in the Transylvanian landscape exhibited that distance to roads and heterogeneity, especially in arable land, were key variables determining the invasibility of the landscape (Chapter 5). By studying movement patterns of butterflies in agricultural landscapes, land-use intensity could be revealed having an impact on butterfly movements. Furthermore, butterflies were found to prefer non-arable patches within farmland (Chapter 6). In a third step, this dissertation conceptually embeds socio-economic considerations into the local and international discourse on sustainable rural development: Reflections on a participatory projects on establishing butterfly monitoring in Romania conclude that involving citizens in biodiversity conservation is possible in Romania, but need tailored approaches which consider the unique social and cultural settings (Chapter 7). Current recommendations from scientific literature to increase the agricultural yield, for example in Eastern European landscapes, through ´sustainable intensification´ for global food security are scrutinized for their engagement with sustainability. This dissertation concludes that genuine sustainable solutions need to respect the various aspects of sustainability, including procedural and distributive justice. Furthermore, it is clarified that general recommendations for agricultural intensification, for instance in Romania, may lead to devastating impacts on biodiversity and ecosystem functions (Chapter 8). This dissertation provides evidence that the beneficial characteristics of the Translvanian farmland are linked to the fine spatial scale of the agricultural mosaic, the amount and distribution of semi-natural elements and the scattered woody vegetation throughout the landscape. Hence, the future of biodiversity depends on human interventions in the ancient cultural landscape. Navigating biodiversity conservation in Southern Transylvania thus needs genuine sustainable solutions, which integrate socially acceptable and ecological meaningful landscape management.
  • Menschliche Aktivitäten haben natürliche Ökosysteme weltweit umgewandelt, hauptsächlich für ackerbauliche Zwecke. Diese Änderung der Landnutzung wurde als einer der bedeutendsten Faktoren des Massensterbens von Biodiversität erkannt. Dennoch gibt es Arten, die insbesondere in traditionellen, extensiven Agrarlandschaften überleben. Jedoch ist diese Biodiversität in den Agrarlandschaften zunehmend durch die Folgen der Landnutzungsintensivierung und der Nutzungsaufgabe bedroht. Eine Folge dieser beiden Prozesse ist die Änderung bestehender Landschaftsstrukturen. Diese Dissertation beabsichtigte eine Quantifizierung der Beziehung zwischen Biodiversität und Landschaftsstrukturen, weil ein besseres Verständnis gegenwärtiger Biodiversitätsmuster und ihrer Antreiber benötigt wird, um den Schutz der Biodiversität zu einer nachhaltigen Entwicklung zu lenken. Im Speziellen antizipiert diese Dissertation die Auswirkungen von Landnutzungsänderungen auf die Biodiversität im südlichen Transsylvanien, indem sie sich auf die Studiengruppen Pflanzen und Schmetterlinge fokussiert. Zunächst wird ein methodologisches Fundament für nachfolgende Biodiversitätsstudien entwickelt, indem nach einer optimalen Probestrategie gesucht wird, welche die verfügbaren Ressourcen in einem Studiendesign mit genügender statistischen Aussagekraft bemisst und eine Bandbreite von Umweltvariablen abdeckt. Diese Studie zeigt, dass der Probenaufwand in dem stark heterogenen Agrarlandschaftsmosaik des südlichen Transsylvaniens mäßig verringert werden kann und dennoch ähnliche Muster in der Artenvielfalt, dem Artenwechsel und der Artenzusammensetzung erkannt werden (Kapitel 2). Anschließend wurden Biodiversitätsmuster von Pflanzen und Schmetterlingen hinsichtlich ihrer Beziehung zu unterschiedlichen Landschaftsstrukturen empirisch untersucht, insbesondere zu Heterogenität und Bedeckung mit Gehölzvegegation. Diese Studien belegen, dass alle vorhandenen Landnutzungskategorien im südlichen Transsylvanien, nämlich Ackerland, Grasländer und Wälder, zu einem Landschafts-Artenpool beitragen. Die Artenanzahl von Pflanzen, aber nicht die von Schmetterlingen, unterschied sich signifikant zwischen Ackerland und Grasland. Das Vorkommen von Gehölzvegetation in Agrarlandschaften beeinflusste die Artenzahl von Pflanzen positiv. Heterogenität erwies sich als vorteilhaft für die Artenzahl der Schmetterlinge im Ackerland, nicht jedoch in Grasländern. Die Artenzusammensetzung der Pflanzen wurde durch die Landnutzung bestimmt, aber die Artzusammensetzung der Schmetterlinge in Ackerländern und Grasländern ähnelte sich (Kapitel 3 & 4). Untersuchungen über die potentielle Ausbreitung invasiver Pflanzen in der transsylvanischen Landschaft zeigten, dass der Abstand zu Straßen und Heterogenität, insbesondere in Ackerländern, eine bedeutende Rolle für die Anfälligkeit der Invasion der Landschaft darstellten (Kapitel 5). Durch Beobachtungen von Schmetterlingsbewegungen in Ackerlandschaften konnte die Landnutzungsintensität als Einflussfaktor für Bewegungen ausgemacht werden. Des Weiteren wurde erkannt, dass Schmetterlinge unkultivierte Elemente in der Agrarlandschaft bevorzugten. Zuletzt bettet diese Dissertation sozio-ökonomische Überlegungen konzeptionell in den lokalen und internationalen Diskurs über ländliche Entwicklung ein. Überlegungen zu einem partizipativen Projekt zum Aufbau eines Tagfaltermonitorings in Rumänien kommen zu dem Schluss dass die Beteiligung von Bürgern in den Naturschutz in Rumänien möglich ist, dass jedoch maßgeschneiderte Ansätze nötig sind, welche die einzigartigen sozialen und kulturellen Besonderheiten berücksichtigen (Kapitel 7). Aktuelle Empfehlungen der wissenschaftlichen Literatur, landwirtschaftliche Erträge, zum Beispiel in Osteuropa, durch ´nachhaltige Intensivierung´ für die globale Nahrungsmittelsicherung zu erhöhen, werden hinsichtlich ihrer Vereinbarkeit mit den Prinzipien der Nachhaltigkeit kritisch überprüft. Diese Dissertation schlussfolgert, dass echte nachhaltige Lösungen für die globale Nahrungsmittelsicherung die unterschiedlichen Aspekte der Nachhaltigkeit, inklusive der Teilhabe- und der Verteilungsgerechtigkeit, berücksichtigen muss. Des Weiteren wird darüber aufgeklärt, dass allgemeine Empfehlungen für eine ackerbauliche Intensivierung, beispielsweise in Rumänien, zu zerstörenden Auswirkungen auf die Biodiversität und Ökosystemfunktionen führen kann (Kapitel 8). Diese Dissertation liefert Belege dafür, dass die für die Biodiversität vorteilhaften Eigenschaften der transylvanischen Landschaft mit der kleinräumlichen Struktur des Agrarlandschaftsmosaik, der Menge und Verteilung der naturnahen Elemente und dem zerstreuten Vorkommen der Gehölzvegetation in der Landschaft verknüpft sind. Demnach hängt die Zukunft der Biodiversität vom menschlichen Wirken in der alten Kulturlanschaft ab. Die Umsetzung des Naturschutzes im Südlichen Transsylvanien braucht demzufolge ernstgemeinte nachhaltige Lösungen, welche sozial akzeptable und ökologisch bedeutungsvolles Landschaftsmanagement integriert.

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Metadaten
Author:Jacqueline Loos
URN:urn:nbn:de:gbv:luen4-opus-143499
URL: https://pub-data.leuphana.de/frontdoor/index/index/docId/723
Advisor:Jörn Fischer (Prof. Dr.)
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2014
Date of Publication (online):2015/07/30
Publishing Institution:Leuphana Universität Lüneburg
Granting Institution:Leuphana Universität Lüneburg, Nachhaltigkeit
Date of final exam:2015/06/15
Release Date:2015/07/30
Tag:biodiversity; cultural landscapes; land-use change
GND Keyword:Biodiversität; Kulturlandschaft; Landnutzung
Institutes:Fak 3 - Umwelt und Technik (alt) / Nachhaltigkeitsmgmt./-ökologie
Dewey Decimal Classification:3 Sozialwissenschaften / 33 Wirtschaft / 333.7 Natürliche Ressourcen, Energie und Umwelt