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Die Fähigkeit Temperaturstress zu wiederstehen gilt als äßerst wichtig für die Fitness eines Individuums oder das Überleben von Arten. Lebewesen müssen daher effektive Mechanismen entwickeln, um unter belastenden Temperaturbedingungen überleben zu können. Reaktionen auf sich ändernde Umweltbedingungen könnnen schnell durch phänotypische Plastizität oder langsame durch genetische Adaptation erfolgen. Neben Temperaturstress haben möglicherweise auch andere Umweltfaktoren einen Effekt auf die Temperaturstressresistenz. Wir erforschten zunächst phänotypische Anpassungen der Temperaturstressresistenz, ausgelöst durch unterschiedliche Manipulationen der Umwelt, bei dem Augenfalter Bicyclus anynana. Temperaturinduzierte Plastizität bewirkte eine schnelle und deutliche Änderung in der Temperaturstressresistenz, dieser Effekt ist reversibel. Kurzzeitige Abhärtung ergab komplexere Muster, so war die Kältestressresistenz beispielsweise am höchsten bei intermediären Temperaturen. Die Temperaturstressresistenz konnte auch durch Futtererhältlichkeit, Alter und Lichtzyklus beeinflußt werden. Des weiteren wurde der Einfluß der Photoperiode auf die Temperaturstressresistenz an der Fliege Protophormia terranovae erforscht. Variationen der Temperaturstressresistenz konnten durch Änderungen in der Photoperiode hervorgerufen werden, so bewirkten kürzere Tageslängen kälteresistentere und längere Tage hitzeresistentere Phänotypen. Wir schlagen vor, dass es sich hierbei um adaptive saisonale Plastizität handelt. Neben Temperaturstress hat möglicherweise auch Inzucht einen negativen Einfluss auf die Fähigkeit, mit sich ändernden Umweltbedingungen zurechtzukommen. Das könnte das Aussterberisiko kleiner Populationen erhöhen, insbesondere wenn Häufigkeit und Intensität extremer Wetterereignisse in Zukunft zunehmen sollen. Wir untersuchten den Einfluss von Inzucht auf den Schlupferfolg, die Entwicklung und die Temperaturstresstoleranz bei dem tropischen Augenfalter Bicyclus anynana indem wir drei verschiedene Inzuchtniveaus bildeten( Ausgekreuzt, nach 1 und nach 2 Geschwisterverpaarungen). Bereits diese vergleichsweise niedrigen Inzuchtniveaus hatten einen negativen Einfluss auf die Reproduktion und Entwicklung bei günstigen Umweltbedingungen. Inzucht reduzierte auch die Kältetoleranz bei adulten Schmetterlingen, während es keinen Einluss auf die Hitzetoleranz gab. Wir schließen daraus das Stresstoleranz nicht zwangsläufig durch Inzucht negativ beeinflusst wird. Verringerte genetische Diversität als Konsequenz von Inzucht oder Drift verringert möglicherweise auch das evolutionäre Potential einer Population. Wir erforschten die Auswirkungen von Inzucht auf das evolutionäre Potential (die Fähigkeit, Kältetoleranz zu erhöhen) mit Hilfe künstlicher Selektion beginnend von drei Inzuchtniveaus (ausgekreuzt, eine und zwei Geschwisterverpaarungen.) Obwohl ein negativer Einfluss genetischer Erosion (z.B. durch Inzucht) auf das evolutionäre Potential theoretisch vorhergesagt wird, sind empirische Nachweise bisher kaum vorhanden. Unsere Studie zeigt eine deutliche Raktion auf die Selektion, deren Effekt in den ingezüchteten Populationen kleiner war als in den ausgekreuzten Populationen. Korrelierte Reaktionen auf die Selektion untersucht in 10 verschiedenen Merkmalen der Lebensgeschichte konnten nicht gefunden werden. Eine Inzuchtdepression ließ sich in einigen untersuchten Merkmalen nach wie vor nachweisen. Merkmale, die bedeutender für die Fitness sind, zeigten dagegen eine deutliche Erholung von der Inzuchtdepression. Wir konnten mit diese Studie experimentell zeigen, das erhöhte Inzuchtniveaus das evolutionäre Potential reduzieren und damit auch die Fähigkeit, sich an ändernde Umweltbedingungen anzupassen. Zuletzt untersuchten wir, ob die durch Selektion erhöhte Kältetoleranz für alle Entwicklungsstadien gilt. Es gab eine positive signifikante Reaktion auf die Selektion bei Imagines, die ein Tag alt waren (das Alter, in dem die Selektion stattgefunden hatte). Ältere Individuen zeigten eine ähnliche, jedoch schwächere Reaktion. Die erhöhte Kälteresistenz ließ sich jedoch nicht bei Eiern, Raupen oder Puppen nachweisen und war sogar geringer in den Selektionslinien im Vergleich zu den Kontrollinien bei Eiern und jungen Raupen. Diese Ergebnisse deuten auf Kosten erhöhter Kältetoleranz im adulten Stadium hin, so dass vermutlich weniger Ressourcen für den Nachwuchs in frühen Stadien der Ontogenie bleiben. Diese Dissertation verdeutlicht, wie wichtig es ist, sowohl genetische als auch Umwelteffekt zusammen zu betrachten, da beide interaktiv die Fähigkeit eines Organismus herausfordern sich an ändernde Bedingungen anzupassen. In Zeiten von durch den Menschen verursachten Verlust und/oder der Verkleinerung von Habitaten, die die Populationsgrößen verkleinern und damit auch die genetische Diversität, sowie erhöhtem Temperaturstress aufgrund des Klimawandels, wird das langfristige Überleben von Arten von dieser Fähigkeit abhängen.
Main drivers for biodiversity loss in terrestrial ecosystems are changes in land use, climate change, enhanced nitrogen deposition and biotic exchange (invasive species). These drivers also affect dry, nutrient-poor open anthropo-zoogenic inland and coastal heathlands which often harbor a high biodiversity. To counteract biodiversity loss in coastal ecosystems, a basic step is the assessment of the various threats. Therefore it is important to select suitable model organisms for analyses of biodiversity dynamics. In this thesis the three arthropod groups Orthoptera (Ensifera and Caelifera), carabid beetles (Coleoptera: Carabidae) and spiders (Araneae) were studied, as they are very useful indicators. Besides sampling of the three arthropod groups vegetation and microclimate parameters were recorded. The studies were done between 2008 and 2010 in the coastal heathland on the Baltic island of Hiddensee, Germany. The main aim of the thesis was to analyze the impact of three drivers of heathland biodiversity loss (succession, grass encroachment, moss invasion) on the selected indicator arthropod groups. Based on this multi-level and -species approach, implications for the conservation of coastal heathlands are given. The results show that successional processes and grass encroachment have strong impact on species richness and abundance, species composition and functional groups, as well as life-history traits and functional diversity of the arthropod groups. Main findings were: Orthoptera species richness was highest in the intermediate stages (heath encroached by grasses and heath with shrubs) because of higher habitat heterogeneity and higher food supply (grasses). Opposed to that, species richness of ground-dwelling carabid beetles and spiders did not differ among the five successional stages, which contradicts the ‘habitat heterogeneity hypothesis’. In contrast to species richness, functional diversity differed among successional stages. The concept of functional diversity – which integrates species life-history trait data – therefore might be particularly suitable for biodiversity research, while the explanatory power of species richness alone might not be sufficient. The species compositions of all three taxa changed remarkably along the coastal heathland gradient indicating a high species turnover. In particular, open, dynamic habitats (‘grey dunes’ and ‘dwarf-shrub heath’) could be separated. Here, several specialized, xerothermic and threatened species occurred due to the extreme habitat conditions, but are displaced during grass and shrub encroachment. On a smaller spatial scale, the invasion of Campylopus introflexus alters habitat conditions in grey dunes and therefore affects carabid beetle and spider species and the dominant Orthoptera species Myrmeleotettix maculatus. Species richness of carabid beetles and spiders, and the abundance of adult M. maculatus grasshoppers were reduced. Species compositions of carabids and spiders changed remarkably with a loss of several species. These negative impacts could be explained by the vegetation structure of the moss which is unsuitable for web-building spiders or large carabid beetles, and by reduced germination of higher plants and therefore reduced food supply for M. maculatus and phytophagous carabid species. Within the open coastal heathland, the mosaic of grey dunes and adjacent dwarf-shrubs is important since many species perform a habitat change during their development and, besides the scarcely vegetated, thermally benefited grey dunes, need denser vegetation of adjacent dwarf-shrubs for shelter, as song posts, or for foraging. As grey dunes harbor a high abundance and species richness of threatened and specialized, mainly xerothermic and geobiont species and are important as oviposition and nymphal habitat, they are regarded as a keystone habitat within the coastal heathland. Besides these ecological studies, two studies focused on the method of pitfall trapping. It could have been shown, that pitfall trapping might be a useful sampling method for Orthoptera in open habitats. The other study demonstrated that sampling interval has a strong influence on the capture efficiency of several arthropod groups (‘digging-in effect’). Conservation practices should aim at maintaining a heterogeneous heathland mosaic with open grey dunes and Calluna stands, in addition to scattered grassy and shrub-encroached heath for the survival of species-rich heathland arthropod assemblages with a high proportion of specialized and threatened species.