FG Ökologie
Refine
Document Type
- Doctoral thesis (2)
- Scientific article (1)
- Study thesis (1)
Has Fulltext
- yes (4)
Is part of the Bibliography
- no (4)
Keywords
- Ökosystem (4) (remove)
Institute
- FG Ökologie (4) (remove)
In this research work, the causes and solutions to the loss of biodiversity in South Africa especially along river-banks is dealt with significantly. Attempts are made to point out issues tied to the prevailing water crisis and ecosystem fragmentation for scientists and policy-makers. Based on the empirical field work done the writer succinctly has come up with some recommendations on the issues per se. In sum, the recommendations suggest the best ways to deal with the alien invasive species which is nothing short of the integrative approach, nonetheless designed to function at its maximum and in conjunction with locally available materials, manpower, will and on the spot expertise. Also, the study depicts the rapid spread of Acacia species and Chromolaena odorata across the African continent could lead to an environmental catastrophy should appropriate measures not be taken henceforth. The findings also bring to light the necessity of co – ordination of all key players in this fight against alien invasive plant species and giving clues (suggestions or hints) on how concrete environmental policies can be designed in order to match with the objectives of ecologists and other concerned experts alike. Taking this route the study unfolds with compounding suggestions on what the African governments and experts (ecologists, conservationists, and hydrologists) on the field should inter alia do to avert this looming disaster.
Im ehemaligen Tagebaugebiet Schlabendorf Süd nahe Bergen wurden Proben zur Untersuchung der Collembolenzönose und verschiedener Bodenparameter entnommen. Ein 60 m langer Transekt entlang des Übergangsbereiches zwischen gewachsenem Land und Kippe sollte Aufschluss geben, inwieweit sich die Collembolenarten und der Verlauf von Bodendaten verändern. Hierfür wurden zu zwei unterschiedlichen Probenahmezeitpunkten 2 hintereinander folgende Abschnitte in das Gebiet gelegt, wovon jeder 30 m betrug. Entlang dieser Transekte fanden Probenentnahmen für die Extraktion der Collembolen und die Bestimmung der Bodenparameter statt, jeweils 61 für die Analysen eines Durchganges. Die beiden Beprobungen fielen auf den 12.06. und 27.10.2007. Folgende Bodenparameter wurden herangezogen: pH-Wert, maximale Wasserhaltekapazität, Humusgehalt, Leitfähigkeit, Kalkgehalt, Wassergehalt, Trockensubstanz sowie die Nährstoffe Ammonium, Phosphor und Nitrat. Der überwiegende Teil ergab konkrete Aussagen über den Grenzverlauf zwischen Tagebau- und Nichttagebaugebiet. In der Regel ging der Messwertverlauf im Kippenbereich deutlich nach unten und variierte stärker. Nur der Wasser- und Nitratgehalt ließen diesbezüglich keine Aussagen zu. Das Austreiben der Collembolenfauna mit Hilfe des MACFAYDEN-Extraktors ergab eine Gesamtzahl von 5115 Tieren in beiden Transekten. Den überwiegenden Teil davon stellte Mesaphorura macrochaeta mit annähernd 70 %, gefolgt von Entomobrya juv. mit ca. 11 %. Die zur statistischen Auswertung der Collembolendaten herangezogene Dominanz nach ENGELMANN kam für die verschiedenen Bereiche zu unterschiedlichen Ergebnissen. Im 1. Durchgang verhielt sich Entomobrya juv. dominant neben Mesaphorura macrochaeta und Parisotoma notabilis. Im 2. Durchgang hingegen war Mesaphorura macrochaeta eudominant, alle anderen Arten spielten nur eine geringe Rolle. Die Aufstellung des Gesamttransektes stellte einen Durchschnitt der anderen Abschnitte dar. Hier verkörperte Mesaphorura macrochaeta die eudominante Art, Entomobrya juv. und Parisotoma notabilis wurden als subdominant eingestuft. Eine weitere Methode zur Untersuchung der Collembolenfauna stellte die Arbeit mit dem Statistikprogramm SPSS dar. Die Varianzanalyse sollte Verbindungen von Arten zu bestimmten Bodenparametern aufdecken. Es zeigten sich kaum Zusammenhänge bei pH-Wert und Phosphorgehalt. Nahezu alle Arten wiesen stattdessen Präferenzen bei der Leitfähigkeit auf. Bei Humus, Ammonium und maximaler Wasserhaltekapazität zeigte ein Großteil der Vertreter Korrelationen an. Um das gemeinsame Auftreten verschiedener Vertreter zu erkennen, wurden Korrelations- und Kontingenzanalysen mittels SPSS durchgeführt. Die Mehrheit der Artenkombinationen ergab sich für den Gesamttransekt, die wenigsten für den 2. Abschnitt. Keine der ermittelten Konstellationen galt für alle Bereiche. Pionierarten zeigten am seltensten eine Verbindung zu einer anderen Art an. Für die Dokumentation der Entwicklung der Collembolenzönose wurden für Vergleichszwecke Daten von KRAWCZYNSKI (2007) aus dem Jahr 2003 herangezogen. Es zeichnete sich ab, dass viele Offenlandbewohner nicht mehr zugegen waren; vermehrt jedoch Vertreter des Waldes und des frühen Waldstadiums auftraten. Die Erstbesiedler konnten sich hingegen weiter behaupten. Der vollzogene Artenwechsel zwischen 2003 und 2007 ist teilweise enorm, besonders bei den epigäischen Collembolen.
Auf globaler Ebene sind die biogeochemischen Kreisläufe von Silicium und Kohlenstoff hauptsächlich durch Verwitterungsprozesse und Stoffflüsse gelösten Siliciums aus terrestrischen in aquatische Ökosysteme miteinander verbunden. Diverse Organismen sind in der Lage, amorphe siliciumhaltige Strukturen zu synthetisieren (Biosilifikation), die in Böden unterschiedliche biogene Silicium-Pools repräsentieren und diese Siliciumflüsse als Bestandteile des sogenannten biogenen Silicium-Filters beeinflussen. Während sich die Forschung bislang primär auf die Rolle phytogener Silicium-Pools konzentriert hat, ist über weitere biogene Silicium-Pools in Böden wenig bekannt. Dies gilt insbesondere für protozoische Silicium-Pools, die durch Thekamöben repräsentiert werden.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die Böden von fünf Flächen unterschiedlich alter Initialstadien (drei, fünf und zehn Jahre alt) und zehn Waldstandorten der gemäßigten Zone analysiert, um protozoische Silicium-Pools, korrespondierende Biosilifikationsraten, sowie abiotische (z.B. Boden-pH) und biotische (Biomassen anezischer, endo- und epigäischer Regenwürmer) Einflüsse zu ermitteln. Die Beprobung der initialen, zehnjährigen Chronosequenz erlaubte die Fokussierung der Untersuchung auf die temporale Dynamik protozoischer Silicium-Pools in Abhängigkeit von der Vegetation. Hierbei wurde an den drei und fünf Jahre alten Initialflächen zwischen von Vegetation bewachsenen und unbewachsenen Beprobungspunkten unterschieden. Bezüglich der Waldflächen erfolgte die Standortauswahl entlang starker Gradienten innerhalb bodenbildender Faktoren und ausgesuchter Bodeneigenschaften, wobei die Standorte verschiedene Humusformen (Mull vs. Nicht-Mull) repräsentieren. An allen Standorten wurden die oberen 5 cm Boden beprobt, wobei jeweils zwischen oberen (bis etwa 2,5 cm Tiefe) und unteren (bis 5 cm Tiefe) Bodenkompartimenten unterschieden wurde.
Die Größe der protozoischen Silicium-Pools der Initialflächen bewegte sich zwischen 3 g (dreijährige Fläche, unbewachsen) und 680 g (zehnjährige Fläche) Silicium pro Hektar, wobei die Pools an den bewachsenen Beprobungspunkten etwa drei- bis viermal größer waren, als an den unbewachsenen. Auch die jährlichen minimalen (23 g bis 2.300 g Silicium ha-1) und maximalen (160 g bis 16.000 g Silicium ha-1) Biosilifikationsraten waren jeweils an den bewachsenen Beprobungspunkten höher, als an den unbewachsenen. Die protozoischen Silicium-Pools in den Böden der Waldstandorte erreichten Größen von 200 g bis 900 g Silicium ha-1 (Mull-Standorte) bzw. 1.400 g bis 4.700 g Silicium ha-1 (Nicht-Mull-Standorte), wobei die korrespondierenden Biosilifikationsraten Maxima von 17 kg (Mull-Standorte) bzw. 80 kg (Nicht-Mull-Standorte) Silicium ha-1 aufwiesen. Die Initialflächen zeigten beim Größenvergleich der protozoischen Silicium-Pools in den jeweils übereinanderliegenden Bodenkompartimenten keine signifikanten Unterschiede. Bei den Waldstandorten dagegen ließen sich bei einem von sechs Mull-Standorten, sowie bei drei von vier Nicht-Mull-Standorten statistisch signifikante Unterschiede in der Pool-Größe in den jeweils übereinanderliegenden Kompartimenten finden. Basierend auf der Größenordnung der Silicium-Pools und der Biosilifikationsleistung wurde gefolgert, dass es sich bei den protozoischen Pools um äußerst reaktive biogene Silicum-Pools handelt, die – im Vergleich zu den phytogenen Pools – nach ihrer Synthese lediglich für einen relativ kurzen Zeitraum als Bestandteil des biogenen Silicium-Filters auf den Silicium-Kreislauf einwirken. Auch wenn die Anteile der protozoischen Silicium-Pools am gesamten biogenen Silicium-Pool mit Werten zwischen 0,04 ‰ und 6 ‰ (Initialflächen), 0,5 ‰ und 3,4 ‰ (Mull-Standorte) bzw. 2,1 ‰ und 36 ‰ (Nicht-Mull-Standorte) relativ gering ausfielen, so sind die jährlichen Biosilifikationsraten lebender Thekamöben mit der jährlichen Silicium-Aufnahme durch Bäume dennoch vergleichbar (älteste Initialfläche, Mull-Standorte) oder können diese sogar übertreffen (Nicht-Mull-Standorte).
Die protozoischen Silicium-Pools der Initialflächen standen im Zusammenhang mit temporalen Änderungen untersuchter physikalisch-chemischer Bodeneigenschaften durch Verwitterungsprozesse und das Vorhandensein von Vegetation. Auch wenn der relative Anteil biogenen Siliciums an der amorphen (Tiron-extrahierbaren) Silicium-Fraktion generell mit dem Flächenalter zunahm und zwischen 11 % (jüngste Fläche) und 22 % (älteste Fläche) schwankte, ist davon auszugehen, dass die Verwitterungs- und Auflösungsraten der amorphen Silicium-Fraktion den Eintrag rezenten Siliciums überstiegen (erkennbar an der Verminderung der amorphen Silicium-Fraktion mit zunehmendem Flächenalter), so dass hier (noch) keine signifikante Akkumulation biogenen Siliciums feststellbar war.
An den Waldstandorten korrelierten die protozoischen Silicium-Pools mit der leicht verfügbaren (Calciumchlorid-extrahierbaren) Silicium-Fraktion (rs = -0,782), dem Boden-pH (rs = -0,879) und der Biomasse endogäischer Regenwürmer (rs = -0,925). In Waldböden mit hohen Gehalten leicht verfügbaren Siliciums wurden kleinere protozoische Silicium-Pools vorgefunden, als in Böden mit niedrigeren Gehalten und umgekehrt, weshalb eine Limitierung protozoischer Pools durch das Vorhandensein dieser Silicium-Fraktion an den untersuchten Standorten ausgeschlossen wurde. Dagegen scheint der Boden-pH die Größe der protozoischen Silicium-Pools indirekt über die Steuerung des Vorkommens von Regenwürmern (unter einem pH-Schwellwert von 3,8 sind keine endogäischen oder anezischen Regenwürmer aufgefunden worden) zu beeinflussen. In diesem Zusammenhang wurden direkte (Regenwürmer als Fressfeinde und Konkurrenten) und indirekte (z.B. Veränderungen der Habitat-Strukturen durch Regenwurmaktivitäten) Mechanismen der Einflussnahme durch Regenwürmer diskutiert. Der Einfluss der Regenwurmaktivitäten spiegelte sich auch im Anteil biogenen Siliciums an der amorphen Silicium-Fraktion wider, wobei dieser bis zu 50 % (Mull-Standorte) bzw. 100 % (Nicht-Mull-Standorte) in den oberen 5 cm des Bodens betrug. Während es an den Nicht-Mull-Standorten zu einer Akkumulation biogenen Siliciums in den oberen Bodenschichten kam, wurde diese an den Mull-Standorten durch das Vermischen der Bodenschichten durch Regenwürmer abgeschwächt. Da der Boden-pH ein Resultat von Verwitterungsprozessen und der Bodenversauerung während der Pedogenese darstellt, werden die protozoischen Silicium-Pools letztlich indirekt durch bodenbildende Faktoren (Klima, Flora und Fauna, Relief, Ausgangsgestein und Zeit) beeinflusst.
Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit verdeutlichen, dass die protozoischen Silicium-Pools der Initialflächen innerhalb von lediglich zehn Jahren eine Größe erreichen konnten, die mit derjenigen der bewaldeten Standorte vergleichbar ist. Weiter ließ sich festhalten, dass insbesondere biotische Wechselwirkungen für die Akkumulation biogenen Siliciums in Böden eine wichtige Rolle spielen. Zukünftige Untersuchungen sollten die Erkenntnisse der vorliegenden Arbeit aufgreifen, um die Bedeutung dieser Wechselwirkungen für die biogenen Silicium-Pools in Böden und damit den (globalen) Silicium-Kreislauf zu beleuchten.
The Iberian Peninsula comprises one of the largest boundaries between Mediterranean and Eurosiberian vegetation, known as sub-Mediterranean zone. This ecotone hosts many unique plant species and communities and constitutes the low-latitude (warm) margin of numerous central European species which co-occur with Mediterranean vegetation. Two of the main species found in this region are the Eurosiberian European beech (Fagus sylvatica L.) and the Mediterranean Pyrenean oak (Quercus pyrenaica Willd.). It remains unclear how the different physiological and adaptive strategies of these two species reflect their niche partitioning within a sub-Mediterranean community and to what extent phenotypic variation (intraspecific variability) is driving niche partitioning across Eurosiberian and Mediterranean species. We quantified functional niche partitioning, based on the n-dimensional hypervolume to nine traits related to resource acquisition strategies (leaf, stem and root) plus relative growth rate as an additional whole-plant trait, and the environmental niche similarity between Pyrenean oak and European beech. Further, we analyzed the degree of phenotypic variation of both target species and its relationship with relative growth rates (RGR) and environmental conditions. Plant recruitment was measured for both target species as a proxy for the average fitness. Species’ functional space was highly segregated (13.09% overlap), mainly due to differences in niche breadth (59.7%) rather than niche replacement (25.6%), and beech showed higher trait variability, i.e., had larger functional space. However, both species shared the environmental space, i.e., environmental niches were overlapped. Most plant traits were not related to abiotic variables or RGR, neither did RGR to plant traits. Both target species share similar environmental space, however, show notably different functional resource-use strategies, promoting a high complementarity that contributes to maintaining a high functionality in sub-Mediterranean ecosystems. Therefore, we propose that conservation efforts be oriented to preserve both species in these habitats to maximize ecosystem functionality and resilience.