Einfluss perennierender und annueller Fruchtarten auf Arthropodengesellschaften – Dynamik und Triebkräfte in Agrar-Ökosystemen

Heyer, Wolfgang; Deter, André; Vitzthum von Eckstädt, Sebastian; Reinicke, Frank

Untersuchungen mit Bodenfallen zum Einfluss der Kulturarten auf die Dynamik von Arthropodengesellschaften werden vorgestellt. Sie betreffen vier perennierende Kulturen (extensives Grünland, Chinaschilf und die Baumarten Pappel und Weide) sowie die Wintergerste als annuelle Frucht. Die Kulturarten prägten die Diversität (Shannon-Weaver-Index) der Arthropodengesellschaften, wobei die Diversität der Baumkulturen statistisch meist von der Diversität in den Ackerbaukulturen unterschieden war. Dieser Befund war auf zeitliche Änderungen im Artenbestand (Artenidentität) sowie der Artendominanz (Dominanzidentität) zurück zu führen und belegt eine hohe Dynamik des Arthropodenauftretens innerhalb und zwischen den Kulturen. Über die Kulturarten werden zeitlich und örtlich getrennte Teilpopulationen ausgebildet. Mögliche Triebkräfte für die Anpassung der Arthropodengesellschaften an die Fruchtarten wurden über die Erfassung des Energiestatus der Anbausysteme analysiert. Grundlage waren Bewirtschaftungsdaten, die Pflanzenerträge sowie begleitende Informationen zum Anfall von Biomasse. Die Kennzahl „landwirtschaftlicher Energiegewinn“ fasst diese Einflüsse auf energetischer Ebene zusammen. Der Rückfluss von Biomasse in das Anbausystem wurde als „ökosystemarer Energiegewinn“ beschrieben. Beide Parameter beschreiben das Auftreten der Arthropoden in den Kulturen. Ansteigender landwirtschaftlicher Energiegewinn wirkte sich negativ aus, ökosystemarer Energiegewinn bewirkte das Gegenteil. Weiterhin konnte eine Zuordnung der Arthropoden in funktionale Gruppen die Arten- und Dominanzunterschiede der Arthropodengemeinschaften in den Kulturen erklären. Sie beruhen auf der Notwendigkeit der Energiedissipation und berühren den Energiefluss über die Trophiestufen. Die Stellung der Arthropodenarten im Nahrungsnetz wird modifiziert. Aus den Befunden ist ersichtlich, dass Energie basierte Daten Hinweise auf den Biodiversitätsstatus der Anbausysteme geben. Sie können Grundlage für die Ableitung indirekter Status- und Wirkungsindikatoren sein. Daneben fördern die Befunde das Verständnis über Ökosystemprozesse und zu den Inhalten des Begriffes „Intensität“ im Kontext der Bewertung ökologischer Nachhaltigkeit.

Investigations with pitfall traps into the influence of crop species on the dynamics of arthropod communities are presented. They included four perennial crops (extensive grassland, miscanthus and poplar and willow tree species) as well as winter barley as annual crop. The cultivars determined the diversity (Shannon-Weaver-Index) of arthropod communities, whereby the diversity of the tree species was mostly statistically different from the diversity in agricultural crops. This finding was due to temporal changes in the species stock (species identity) and the species dominance (dominance identity) and demonstrates high dynamics of arthropod presence within and between crops. The crop species lead to temporally and locally separated metapopulations. Possible driving forces stimulating the adaptation of arthropod communities to crops were analyzed by recording the energy status of the cropping systems. It was based on management data, plant yields and accompanying information about biomass accumulation. The term “agricultural energy gain” summarizes these influences on the energy level. The return of biomass to the cultivation system was described as “ecosystem energy gain”. Both parameters elucidate the arthropod presence within the crops. Increasing agricultural energy gain was negatively related in contrast to the energy gain of the entire ecosystem. Furthermore, the splitting of arthropods into functional groups helped to explain the species and dominance variation of arthropod communities between crops. This is based on the need for energy dissipation and influences the energy flow across trophic levels. The position of arthropod species within the food web gets modified. The results show that energy-based data serve to evaluate the biodiversity status of cropping systems. They can be the basis for derivation of indirect status or impact indicators. In addition, the findings promote the understanding of ecosystem processes and the meaning of “intensity” in the context of ecologically sustainable land use.

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Heyer, Wolfgang / Deter, André / Vitzthum von Eckstädt, Sebastian / et al: Einfluss perennierender und annueller Fruchtarten auf Arthropodengesellschaften – Dynamik und Triebkräfte in Agrar-Ökosystemen. 2018.

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