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Titel: Litter decomposition in the Atlantic Rainforest of Brazil
Autor: Gießelmann, Urs Christian
Weitere Beteiligte: Brandl, Roland (Prof. Dr.)
Erscheinungsjahr: 2011
URI: https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2011/0654
DOI: https://doi.org/10.17192/z2011.0654
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2011-06543
DDC: 570 Biowissenschaften, Biologie
Titel(trans.): Laubstreuzersetzung im Atlantischen Regenwald von Brasilien

Dokument

Schlagwörter:
Regenwald, Mata Atlantica, Mata Atlantica

Summary:
Primary tropical rainforests are increasingly replaced by secondary forests. Whether these secondary habitats are able to maintain the biodiversity and ecosystem functionality of the original forests is still a matter of debate. My dissertation aims to provide insights into the important ecosystem process of litter decomposition and its dynamics during secondary forest succession in the highly endangered Atlantic Rainforest of Brazil. I am intended to draw conclusions on the resilience of the decomposition process after disturbance. In the first part (Chapter 2) of my thesis I investigated the influence of plant litter species richness, litter mixture composition and macro- and meso-invertebrate activity on litter decomposition. Using a litter-mixing experiment I aimed to draw conclusions on the relationship between the decomposition subsystem and plant species diversity in the Atlantic Rainforest. The results of my experiment indicated that plant species identity and litter mixture composition, but not species richness per se, significantly influenced litter decomposition rates. However, litter decomposition rates were less variable between mixtures of high species richness suggesting a stabilising effect of species richness. Maybe this effect is due to interacting effects between component species as, in many cases, litter decomposition dynamics were non-additive, i.e. observed decomposition rates of litter mixtures differed from what would be expected from the decomposition rates of their component species. The exclusion of invertebrates also influenced litter decomposition, although this effect varied between species and mixtures. In summary, the relationship between the decomposition subsystem and species diversity in the Atlantic Rainforest appeared to be largely idiosyncratic. In the second part (Chapter 3) I analysed and compared species richness and community composition of litter dwelling fungi and of trees on forest sites of different successional age. I was intended to get insights into the successional dynamics of litter dwelling fungi communities and its relationship to tree succession, because litter dwelling fungi are known to have a substantial impact on litter decomposition. While tree species richness increased with increasing successional age, species richness of fungi showed no differences among successional stages. Fungi species composition, however, significantly differed between successional stages and was correlated with tree community composition. Beside a fast re-colonisation of fungi following plant succession the occurrence of so called latent species which act as a seed bank for fungal succession seems to be likely. Hence, litter dwelling fungal communities seem to adopt quickly to the respective tree communities. Thus, they appear to be highly resilient or resistant to disturbance. In the third part (Chapter 4) I set up a litter-transfer experiment along a successional chronosequence. I tested whether site specific litter decomposes faster on its home site than on other sites within and between successional stages indicating home-field advantage (HFA). I expected this experiment to provide insights into the successional dynamics of decomposers and the resilience of decomposer communities. Overall, my results did not support a home-field advantage of decomposability of site specific litter. Thus, the decomposer community is redundant or highly flexible in its ability to decompose different litter types. However, it should be noted that the effect of macro- and meso-invertebrates seemed to be reduced in my experiment, possibly due to climatic reasons. The high flexibility of the decomposer community could be due to the ability of microbial decomposers to quickly adjust to the decomposition of different substrates by shifting their community structure. Therefore, ecosystem functionality regarding litter decomposition at least partly appears to be highly resistant or able to recover quickly during secondary forest regeneration.

Zusammenfassung:
Tropische Primärregenwälder werden in zunehmendem Maße durch Sekundärwälder ersetzt. Es stellt sich daher die Frage, ob diese sekundären Habitate geeignet sind die Biodiversität und Ökosystemfunktionen der ursprünglichen Wälder zu erhalten. Ziel meiner Dissertation ist es, im stark gefährdeten Atlantischen Küstenregenwald Brasiliens, Einblicke in den wichtigen Prozess der Laubstreuzersetzung und seiner Dynamik während der sekundären Waldsukzession zu erhalten. Ich hoffe damit Rückschlüsse auf die Regenerationsfähigkeit des Zersetzungsprozesses ziehen zu können. Im ersten Teil meiner Arbeit untersuchte ich den Einfluss der Laubartenzahl, der Zusammensetzung der Laubmixturen und der Aktivität der Makro- und Mesoinvertebratenfauna auf die Laubstreuzersetzung. Hierfür nutzte ich ein Mischungsexperiment um Rückschlüsse auf den Zusammenhang zwischen Streuzersetzung und Baumdiversität zu ziehen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zersetzungsrate durch Laubartenidentität und Zusammensetzung der Laubmixturen beeinflusst wurde, nicht aber durch die Laubartenzahl an sich. Allerdings zeigten die Streuzersetzungsraten mit zunehmender Laubartenzahl eine geringere Variabilität, was auf einen stabilisierenden Effekt der Laubartenzahl hindeuten könnte. Dies ist möglicherweise ein Effekt von Interaktionen zwischen den verschiedenen Laubarten innerhalb einer Mischung. In vielen Fällen waren die Streuzersetzungsdynamiken nicht-additiv, die beobachteten Gesamtzersetzungsraten der Mischungen wichen also von denen ab, welche aufgrund der einzelnen Zersetzungsraten der Streuarten zu erwarten gewesen wären. Der Ausschluss von Meso- und Makroinvertebraten beeinflusste ebenfalls die Streuzersetzung. Dieser Effekt variierte jedoch erheblich zwischen den Laubarten und Mischungen. Insgesamt deuten meine Ergebnisse daraufhin, dass der Zusammenhang zwischen Streuzersetzung und Baumdiversität größtenteils unvorhersagbar ist. In der zweiten Studie analysierte und verglich ich die Artenzahl und Artenzusammensetzung von streubewohnenden Pilzen und von Bäumen auf Waldflächen unterschiedlichen Sukzessionsalters. Anhand der Ergebnisse sollten Erkenntnisse über die Sukzessionsdynamiken streubewohnender Pilzgemeinschaften, welche maßgeblich an der Streuzersetzung beteiligt sind, im Zusammenhang zur Baumsukzession gewonnen werden. Während die Baumartenzahl mit zunehmendem Sukzessionsalter der Flächen anstieg, zeigten die Artenzahlen der Pilze keinen signifikanten Unterschied zwischen den einzelnen Altersstadien. Die Artenzusammensetzung der Pilze hingegen unterschied sich signifikant zwischen den Flächen unterschiedlichen Sukzessionsalters und korrelierte zudem mit der Artenzusammensetzung der Baumgemeinschaften. Eine Erklärung für die gefundenen Mustern ist einerseits eine schnelle Neubesiedlung durch Pilze die der Baumsukzession folgt, andererseits das Vorhandensein von sogenannten „latenten-Arten“, welche als eine Art Samenbank für die Pilzsukzession dienen. Streubewohnende Pilzgemeinschaften scheinen sich also sehr schnell der jeweiligen Baumartenzusammensetzung anzupassen und wären somit in hohem Maße resilient oder resistent gegenüber Störungen. Im dritten Teil führte ich ein Streu-Transfer-Experiment entlang eines Sukzessionsgradienten durch. Ich untersuchte, ob ortspezifische Laubstreu an ihrem Herkunftsort schneller als an anderen Orten abgebaut wird und zwar innerhalb und zwischen den Sukzessionsstadien. Ein schnellerer Abbau auf dem Herkunftsstandort, würde auf einen Heimvorteil (HFA – home-field advantage) in der Streuzersetzung hindeuten. Das Experiment sollte Einblicke in die Sukzessionsdynamiken und die Regenerationsfähigkeit der Zersetzerorganismen und ihrer Funktionalität liefern. Insgesamt deuteten meine Ergebnisse nicht auf einen Heimvorteil in der Zersetzung von ortspezifischer Laubstreu hin. Die Zersetzergemeinschaft ist also in ihrer Fähigkeit verschiedene Streuarten zu zersetzen in hohem Maße redundant oder hochgradig flexibel. Es muss allerdings erwähnt werden, dass der Effekt der Makro- und Mesoinvertebratenfauna in meinem Experiment, wahrscheinlich aus klimatischen Gründen, stark reduziert war. Die hohe Flexibilität der Zersetzergemeinschaft könnte auf der Fähigkeit der mikrobiellen Zersetzer beruhen, sich schnell auf die Zersetzung unterschiedlicherSubstrate einzustellen, indem sie ihre Gemeinschaftsstruktur ändert. Die Ökosystemfunktionalität in Bezug auf den Streuzersetzungsprozess scheint also, wenigstens teilweise, in hohem Maße resistent oder fähig zu sein, sich schnell im Laufe der Sekundärsukzession zu erholen.


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