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To counteract species loss and preserve the remaining biodiversity, with its important ecosystem functioning and services essential to human well-being, there is an urgent need to develop promising and long-term conservation strategies. In order to achieve these goals, extensive research to gain a better understanding of the general mechanisms underlying community diversity is of greatest importance. Especially, the identification of intrinsic ecological and distributional species traits is receiving increased attention in ecology and conservation biology research. Depending on the expression of their traits, species perform particular ecosystem functions and respond in a specific manner to environmental conditions. Although insects make up the largest part of animal diversity, the majority of studies on extinctions have mainly focused on vertebrates. Among invertebrates either charismatic taxa or those targeted by conservation laws have been investigated until now (e.g. butterflies or saproxylic beetles). Being highly species-rich and trait-diverse, ground beetles (Coleoptera: Carabidae) should be even more suitable for conducting trait-based analyses. Thus, using ground beetles as a model taxon, four case studies focusing on the analyses of traits form the basis of this doctoral thesis. The work of this thesis was conducted with the aim of gaining general insights on the influence of species traits on ground beetle community compositions, such as habitat occupancy and species vulnerability to extinction, for instance. An important aspect when investigating species traits is the consideration of confounding factors, such as dependent relations between the different traits. Compiling a large dataset of 555 Central European species, the author identified that dependent relations between the six tested traits of ground beetles (distribution range size, habitat specialization, body size, hind-wing morphology, breeding season and trophic level) are highly common. Across all identified dependent trait relations, the relation between body size and hind wing morphology or range size and hind wing morphology showed the strongest significant dependencies. Since the consideration of trait relations is necessary to provide reliable interpretations, all analyses of this thesis tested several traits simultaneously and considered possible trait interactions. Studies on local communities found specific traits characterizing the local species pools of certain habitat types. Here, the species pools of seven different habitat types (coastal, forest, mountain, open, riparian, wetland and special habitat) were used to determine habitat-specific trait filters. The identified traits, characteristic for certain habitat types, were in most cases in accordance with the previous findings on local communities. Across Germany, the species of frequently disturbed habitat types, namely coastal, riparian and wetland habitats were characterized by small body size, high amount of macroptery, intermediate to high habitat specialization, spring breeding, and predatory feeding behavior. The species of stable habitat types (forest, mountain, and open habitats), however, were found to be generally larger in body size and more frequently breeding in autumn, further displaying greater variations in the other traits. The gained knowledge on the habitat-specific filtering of traits improve our understanding of the organization and assembly of communities, and can thereby help to detect alterations in the habitat-specific species pool due to natural or human-induced environmental changes. Furthermore, traits can provide evidence on species occurrences and vulnerability to extinction. Three case studies of this thesis aimed to gain new insights on this topic, through the investigations on the following research questions: (1) Which traits drive species extinction risks of Central European ground beetle species? (2) How traits influence the species occurrences of 28 forest species within a large area in Central Europe? (3) Whether certain traits are related to long-term population trends of the species pool from an ancient forest in northern Germany? The results indicated, that depending on the habitat type and tested species pool, different traits prove to be good predictors for the vulnerability of species. Nevertheless, across different geographical and taxonomical scales, especially species with small range sizes and high habitat specialization faced a greater risk of extinction. Therefore, the two traits distributional range size and habitat specialization emerge as reliable predictors of ground beetles vulnerability to extinction. Interestingly, body size did not display a consistent response; while increasing body size led to higher extinction risk in riparian, wetland and open habitats and large macropterous species showed higher extinction risks across the entire species pool, smaller species showed long-term population declines in an ancient forest.
Gegenwärtige atmogene N-Einträge in die Lüneburger Heide überschreiten die durch den critical-load für Sandheiden definierte Belastungsgrenze von 10-20 kg ha-1 und zeigen den Handlungsbedarf für eine langfristige Erhaltung dieser geschützten Lebensräume. Die traditionelle Schafbeweidung im NSG Lüneburger Heide kann diese hohen atmogenen N-Einträge kompensieren. Das Herdenmanagement minimiert den Nährstoffeintrag über die Exkremente der Tiere, so dass diesem Transfer nur eine geringe Bedeutung zukommt. Die N-Austräge über das Sickerwasser vor, während und nach den Pflegemaßnahmen spielen nur eine untergeordnete Rolle. Extensive Pflegemaßnahmen wie die Mahd und das kontrollierte Brennen sind nicht geeignet die atmogenen N-Einträge langfristig zu kompensieren. Intensiven Pflegemaßnahmen (Schoppern, Plaggen) gelingt dieses, benötigen aber einen zu langen Bearbeitungszyklus, innerhalb dessen kombinierte Verjüngungsmaßnahmen notwenig werden. Die Pflegemaßnahmen haben Auswirkungen auf die N- und P-Vorräte im Heidesystem und führen großteils zu einer P-Verarmung. Das kontrollierte Brennen beeinflusst den P-Haushalt am geringsten. Eine Kombination des Feuereinsatzes mit anderen extensiven Maßnahmen erscheint daher sinnvoll.
In den Jahren 2006 und 2007 wurden auf dem Gebiet der Lüneburger Heide nach einer Vorstratifizierung im Rahmen ausgedehnter Feldforschung Umweltdaten für die stark bedrohte Spinnenart Eresus kollari Rossi 1846 und die eurytope Spinnenart Trochosa terricola Thorell 1856 erhoben. Ziel der Arbeit war es, die Habitatbindung beider Arten zu beschreiben und Heidepflegemaßnahmen vor allem für erstere zu benennen, um zu ihrem dauerhaften Erhalt beizutragen. Außerdem sollten beide Arten auf dem gleichen Standort in ihren Habitatansprüchen verglichen werden. Mit Hilfe der vorliegenden Untersuchungen konnte die spezifische Habitatbindung von E. kollari in der Lüneburger Heide beschrieben werden. Heidepflegemaßnahmen, die dazu führen, dass die organische Auflage des Bodens gering, die Temperatur auf Höhe der Röhren der Tiere (in 10 cm Tiefe) hoch und die Heidebedeckung gleichzeitig relativ groß ist, entsprechen den ermittelten Mikrohabitatansprüchen der Art Eresus kollari. Der Nischenvergleich der stenotopen Art E. kollari mit der eurytopen Art T. terricola zeigte, dass die beiden Arten sich hinsichtlich ihrer Habitatparameter nur in den drei Faktoren ‚Bedeckungsgrad Bäume‘, ‚Dicke der organischen Auflage‘ und ‚Bedeckungsgrad Gräser‘ unterschiedlich verhalten. Dabei stellt sich der Reaktionsraum von E. kollari wie eine Teilmenge desjenigen von T. terricola dar. Unter diesem Aspekt kann E. kollari nicht nur als Leitart sondern auch als Schirmart in der Lüneburger Heide dienen. Pflegemaßnahmen wie kontrolliertes Brennen und Schoppern, variabel in Zeit und Raum angewandt, erscheinen vor dem Hintergrund der Ergebnisse der Habitateignungsmodellierung als besonders geeignet, um langfristig die Mikrohabitatansprüche für E. kollari (aber auch für T. terricola) zu sichern. Angesichts des geringen Ausbreitungspotentials von E. kollari werden vielleicht manche geeignete Lebensräume nicht besiedelt. Ein Monitoring sowie (Wieder-) Besiedlungsexperimente auf geeignet erscheinenden Flächen sollten daher für den dauerhaften Erhalt der Art im norddeutschen Raum in naher Zukunft ausgeführt werden.
Die vorliegende Arbeit untersucht am Beispiel der Lüneburger Heide und dem Neustädter Moor die Fragen: (1) Wie verläuft die kurzfristige Vegetationsentwicklung auf den gebrannten Flächen? (2) Wie hoch ist der aktuelle Eintrag der Nährelemente N, Ca, K, Mg und P aus der Atmosphäre? (3) Wie hoch ist der Austrag dieser Nährelemente durch kontrolliertes Brennen von Sand- und Moorheiden und welche Bedeutung hat dabei der Austrag von Nährelementen mit dem Sickerwasser in der Zeit nach dem Brennen? (4) Ist es möglich, durch kontrolliertes Brennen die Nährstoffeinträge aus der Atmosphäre zu kompensieren, um langfristig eine Nährstoffakkumulation im Ökosystem Heide zu verhindern? (5) Wie ändert sich durch das Brennen einer Heidefläche die Gesamtnährstoffbilanz des Systems bezogen auf das Verhältnis von N zu P und kann kontrolliertes Brennen in dieser Hinsicht als effiziente Maßnahme beurteilt werden, mittels derer sich Eutrophierungseffekte zumindest partiell kompensieren lassen?
This thesis gives an overview on the diversity of some beetle species in different Mediterranean habitats as well as on the influence of forest management on insect diversity. Primarily, this work involved fundamental research, because very little research had previously been conducted under biodiversity aspects on either ground beetles or saproxylic beetles in the Mediterranean area of Israel. It was possible to prove that stenotopic ground beetles occur in different habitat types. Furthermore, the results of Chapter I and Chapter III show that additional research is needed to obtain a clear view of the beetle diversity in this area. Future studies should consider that a variety of catching methods are needed throughout the annual cycle in order to catch a good spectrum of ground beetles living in these habitats. It is clearly not sufficient to conduct a study of ground beetles using only pitfall traps and/or to restrict the study to the wet winter months. The conclusions and management recommendations are therefore as follows: More studies on insect biodiversity are needed to obtain a comprehensive overview of insects in natural and planted Mediterranean woodlands. To facilitate this for a wide spectrum of scientists, identification keys for the Mediterranean insect fauna are urgently needed. Furthermore, foresters are in a position to decide which tree species composition has to be established and for what purpose. Nowadays, issues of forest management are primarily led by the objectives and potential uses of the forests. In times of global change, however, the potential future climatic situation and the ecosystem services provided by different woodlands also have to be considered when planning forest management (cf. also DUFOUR-DROR 2005 for Israel). Forest management is therefore also a matter of regional development and must thus include social demands and conservation actions. In a recent paper, OSEM et al. (2008) propose that forest management should consider different objectives, e.g. forests as a provider of ecosystem services, such as water infiltration, carbon sequestration and biodiversity. For these reasons, foresters should take the opportunity to establish oak individuals as a woody understorey component in pine stands. This would not only increase forest diversity but also strengthen the forests’ resistance and resilience to pest outbreaks, and would ensure better ecosystem functioning and soil stabilisation (cf. GINSBERG 2006; OSEM et al. 2008; PAUSAS et al., 2004). Moreover, both old and recent woodlands provide unique sections of biodiversity, as revealed by the occurrence of species restricted to specific microhabitats. However, not only forest management but the management of all natural or semi-natural habitats in northern Israel is important. Many, if not all of these habitats, have been severely affected or completely destroyed by urban, industrial and agricultural development and fragmentation or by dense afforestation with non-native trees (e.g. Eucalyptus). This development, especially the loss of open space, is continuing because of Israel’s high human population density. For these reasons, all natural or semi-natural habitats are endangered (YOM-TOV & MENDELSSOHN 2004). This alarming development is in contrast with the overall importance of the region as a biodiversity hotspot (YOM-TOV and TCHERNOV 1988). This thesis demonstrates that there are numerous (also stenotopic) beetle species with preferences to specific habitats of open space (e.g. old-growth oak woodlands, recent oak woodlands, pine plantations, batha and old oak tree individuals). If Israel’s beetle diversity is to be preserved in future, it will be vital to protect all habitats and their succession stages.
Seit in den 1970er Jahren erkannt wurde, dass der Einsatz von „Pestiziden“ und die Fragmentierung der Landschaft den Rückgang der Arten maßgeblich verursacht haben, verstärkten sich die Bemühungen, diesen Rückgang zu stoppen. Um dem Aussterben vieler Tier- und Pflanzenarten in der Kulturlandschaft entgegen zu wirken, werden Auswege aus dem Konflikt zwischen ökonomischer Notwendigkeit und nötigem Naturschutz gesucht. Anfang der 1990er Jahre begann die Hansestadt Hamburg die ökologische Landwirtschaft zu fördern und parallel wissenschaftliche Begleituntersuchungen auf den auf ökologische Bewirtschaftungsmethoden umgestellten Flächen durchzuführen. In diesem Spannungsfeld zwischen Landwirtschaft und Naturschutz entstanden die vorliegende Arbeit, deren Untersuchungen in den Jahren 1993 bis 1995 durchgeführt wurden. Es wurde die epigäische Fauna mit Hilfe von Bodenfallen nach BARBER (1931) gefangen und die Laufkäfer bis auf Artniveau bestimmt. Es wurden verschiedene Qualitäten der Intensivierung und besonders die speziellen Bedingungen im Obstbau beleuchtet. Anschließend wurden die Auswirkungen der intensiven landwirtschaftlichen Nutzung auf die Laufkäfer betrachtet. Einer der Hauptgründe für den Rückgang der Laufkäfer auf landwirtschaftlich genutzten Flächen ist der Einsatz von chemischen Pflanzenschutzmitteln. Durch Extensivierungsmaßnahmen, wie z.B. der Umstellung auf die ökologische Wirtschaftsweise, kann die Diversität von Laufkäferzönosen zum Teil deutlich gefördert werden. Durch die vorliegende Arbeit, konnten – bezogen auf die Laufkäferzönosen – aber praktisch keine Unterschiede zwischen den ökologisch und nichtökologisch bewirtschafteten Flächen im Alten Land nachgewiesen werden. Es konnten jedoch – bei einer seit zehn Jahren ökologisch bewirtschafteten Fläche – erste Tendenzen zur „Erholung“ gezeigt werden. Als Gründe für ein Ausbleiben der Erholung der Laufkäferzönosen wurden folgende drei Bereichen diskutiert: 1. Die Größe der ökologisch bewirtschafteten Flächen, die – vor dem Hintergrund der Bewegungsmuster von Laufkäfern – durchweg zu klein bzw. zu schmal waren, um einen positiven Effekt auf das Gesamtökosystem des Alten Landes zu haben. 2. Die nach der Umstellung vorherrschende Bewirtschaftung, die man als sehr intensiv bezeichnen muss und die nicht automatisch mit einer Extensivierung gleichzusetzen war. 3. Die Möglichkeiten der Neubesiedlung, die Aufgrund der immer noch vorherrschenden integrierten Anbauweise im Alten Land, für viele Carabiden-Arten nicht möglich ist, da es keine spritzmittelfreien Korridore hin zu den ökologischen Flächen gibt. Es wurde empfohlen, die Bereitstellung von Ressourcen, die nicht oder nur temporär (z.B. als Fahrgasse) für den Kulturpflanzenanbau genutzt werden, in einem Förderprogramm zu berücksichtigen. Die Einsaat von Blütenpflanzen in den Mittelteil der Fahrgasse ist hierfür ein Beispiel. Weitere Maßnahmen (z.B. Förderung von Hochstammanlagen, Förderung und Wiederherstellung der Durchgängigkeit von Grabensystemen und deren sensible Pflege und eine extensivere Bewirtschaftung) sind dringend erforderlich, um eine Verbesserung im Naturhaushalt zu erzielen.