Natural and human-induced dynamics in plant-animal mutualistic networks

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Jörg Albrecht

Interaktionen zwischen Arten sind ein essentieller Bestandteil ökologischer Lebensgemeinschaften, weil sie eng mit der Koevolution von Arten, sowie mit der Organisation und der Funktionalität von Ökosystemen verbunden sind. Zusammengenommen bilden diese Interaktionen zwischen Arten komplexe und sehr dynamische Beziehungsgeflechte, sogenannte Interaktionsnetzwerke. Die Struktur dieser Netzwerke ändert sich aufgrund der räumlichen und zeitlichen Variabilität im gemeinsamen Vorkommen interagierender Arten, und aufgrund der Zu- oder Abnahme einzelner Arten durch die Fragmentierung oder Degradierung natürlicher Lebensräume. Im letzten Urwald Relikt des Europäischen Tieflands in Bialowieza (Ostpolen), untersuchte ich natürliche und menschlich bedingte Dynamiken in hoch diversen mutualistischen Netzwerken aus Pflanzen und deren bestäubenden und samenausbreitenden Tieren. Mutualistische Interaktionen zwischen Pflanzen und Bestäubern und Samenausbreitern bilden die Grundlage für wichtige Ökosystemprozesse, da Pflanzen wichtige Ressourcen für eine Vielzahl von Tierarten darstellen, die ihrerseits entscheidend zu Regenerationsprozessen in Pflanzengemeinschaften beitragen.


Im Rahmen meiner Studien konnte ich zeigen, dass räumliche und zeitliche Variation im Vorkommen verschiedener Pflanzenarten und die damit einhergehende Variation in deren phänologischen Nischen beeinflussen, inwiefern zeitgleich fruchtende Pflanzenarten um samenausbreitende Tiere konkurrieren oder sich gegenseitig in ihrer Ausbreitungsfähigkeit fördern. So wurden häufige Pflanzenarten seltener von Samenausbreitern besucht wenn sie zeitgleich mit anderen Arten fruchteten, wohingegen seltene Pflanzenarten von der Präsenz anderer fruchtender Arten profitierten. Zudem waren Pflanzenarten, die ein ähnliches Spektrum an samenausbreitenden Tierarten hatten auch stark räumlich miteinander assoziiert. Diese Ergebnisse deuten an, dass ökologische Interaktionen sowohl die Organisation ökologischer Gemeinschaften als auch die Koexistenz von Arten beeinflussen. Ferner hatten Veränderungen im Nahrungssuchverhalten der Samenausbreiter als Reaktion auf die Verfügbarkeit von Fruchtressourcen und Nahrungskonkurrenz durch andere Tiere einen starken Effekt auf die Struktur der Gemeinschaften und auf die Redundanz in Samenausbreitungsprozessen. So hatte beispielsweise verminderte Konkurrenz durch den Verlust von Waldspezialisten in genutzten Waldgebieten, eine erhöhte Spezialisierung und eine Abnahme der Redundanz in den Beziehungen zwischen Pflanzen und deren Samenausbreitern zur Folge.


Der Vergleich der mutualistischen Beziehungen zwischen Pflanzen und ihren Bestäubern und Samenausbreitern zeigte auf welche Weise der biotische Kontext Landnutzungseffekte auf ökologische Gemeinschaften beeinflussen kann. So reagierte der Mutualismus zwischen Pflanzen und Samenausbreitern empfindlicher auf die Degradation des untersuchten Urwaldgebietes, als der Mutualismus zwischen Pflanzen und Bestäubern. Dieses Ergebnis verdeutlicht, dass ein hohes Maß an Generalisierung, wie etwa im Mutualismus zwischen Pflanzen und Samenausbreitern, nicht notwendigerweise einen stabilen Puffer gegenüber einem Verlust von Arten bildet. Dies gilt insbesondere, wenn wenige Arten einen überproportionalen Effekt innerhalb einer Gemeinschaft haben, oder wenn bestimmte Arten besonders sensibel auf menschliche Störung reagieren.


Darüber hinaus zeigen meine Studien, dass forstliche Nutzung von Urwaldgebieten korrelierte Effekte auf die Interaktionen der Pflanzen in beiden mutualistischen Beziehungen hatte: Pflanzenarten, die in genutzten Wäldern viele Samenausbreiter verloren, waren auch von einem Verlust an Bestäubern betroffen. Die Stärke dieser Landnutzungseffekte konnte anhand von Verschiebungen in der Häufigkeit einzelner Pflanzenarten in genutzten Waldgebieten mit einer Bestimmtheit von 40 bis 70 % vorhergesagt werden. Das bedeutet, dass eine Änderung in der Populationsdichte einer einzigen Art ausreicht, um in einer Art Domino-Effekt die Interaktionen sowie die Populationen anderer Arten zu beeinflussen. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Effekte von Landnutzung auf ökologische Gemeinschaften teilweise durch die Verfügbarkeit von pflanzlichen Nahrungsressourcen in genutzten Lebensräumen getrieben sind. Da natürliche und menschlich bedingte Dynamiken in mutualistischen Gemeinschaften ähnlichen Prinzipien zu folgen scheinen, könnte eine Berücksichtigung der Verfügbarkeit von Ressourcen in genutzten Lebensräumen genauere Vorhersagen über die Stärke von Landnutzungseffekten auf ökologische Lebensgemeinschaften ermöglichen. Insgesamt deuten diese Ergebnisse an, dass die Effekte von Landnutzung auf Interaktionen zwischen Arten potentiell weitreichende Effekte auf die Funktionalität ganzer Ökosysteme haben könnten, da sie zu einem parallelen Verlust verschiedener ökosystemarer Dienstleistungen, wie etwa Bestäubung oder Samenausbreitung durch Tiere, führen können.

Förderzeitraum:
01.01.2011 - 31.12.2013

Institut:
Philipps-Universität Marburg
Faculty of Biology
Dept. of Ecology - Conservation Ecology

Betreuer:
Prof. Dr. Nina Farwig

E-Mail: E-Mail schreiben

URL: http://www.iop.krakow.pl