Analysing effects of spatiotemporally distributed species interactions in Maculinea systems

Effekte von Artinteraktion und raumzeitlicher Wirstverteilung auf die Persistenz von Maculinea-Populationen in isolierten Habitaten werden analysiert. Maculinea Schmetterlinge sind Parasiten von Myrmica-Ameisen. Die Schmetterlingslarven parasitieren Wirtsamaiseen-Nester in der Nähe der Wirtspflanze, auf der sie geschlüpft sind. Daher führt die räumliche Verteilung der Wirtspflanzen zu räumlich verteiltem Parasitismus. Wir entwickeln ein generisches räumlich explizites regel-basiertes Simulationsmodel für Maculinea-Systeme, um den Einfluss verschiedener räumlich relevanter Parameter auf den Erfolg einer Maculineapopulation zu untersuchen. Die Parametervariation berücksichtigt räumliche Wirtspflanzenverteilung, räumliche Anfangs-Ameisenverteilung und die mittlere Distanz zur Gründung neuer Ameisennester. In Simulationsläufen wurde beobachtet, dass sich die räumliche Verteilung der Wirtsameisennester an die räumliche Verteilung des Parasitismus anpasst. Flächen ohne Witspflanze sind vollständig von Ameisen besiedlet, während in – für Schmetterlingslarven erreichbaren Bereichen – geringere Ameisendichten gefunden werden. Aufgrund dieser räumlichen Trennung in parasitierte und nicht-parasitierte Bereiche und wegen der limitierten räumlichen Skala zur Begründung neuer Ameisennester, ist das Habitat unterschiedlich geeignet für die Maculineapopulation. Man findet Senken von Maculinea, reproduktive Bereiche, eine Pufferzone und ungenutzte Bereiche. Daher wird klar, dass die Pflanzendichte nicht der einzige entscheidende Faktor ist. Es kommt auch auf die räumliche Pflanzenverteilung und ihren räumlichen Kontext (Ameisenkolonisierbarkeit) an. Wir finden für unterschiedliche Pflanzenverteilungen zwei verschieden Typen von Systemdynamik. Population-Überlebens-Analyse (PVA) ist eine Standardmethode für Ein-Art-Systeme. Maculineasysteme bestehen jedoch aus mehreren interagierenden Arten. Für diese Systeme gibte es derzeit keine Standardmethode. Wir entwickeln eine phänomenologische Beschreibung der Aussterbezeitenverteilung für eine weite Klasse von systemen interagierender Arten. Analytische Rechnungen zeigen, dass sich das Langzeitverhalten der Aussterbezeitenverteilung nicht wesentlich vom bekannten Verhalten in Ein-Art-Systemen unterscheidet und sich daher eine bekannte Methode für Ein-Art-Systeme zur Analyse eignet. Im Vergleich zwischen Ein- und Mehr-Art-Systemen zeigt sich der gleiche Aussterbeprozess in etablierten Systemen. Jedoch findet man wegen der unterschiedlichen Populationsdynamiken Unterschiede auf kürzeren Zeitskalen. Wichtig wird es auch, bei Systemen interagierender Arten den Etablierungsprozess zu beachten. Dieser kann sehr lange andauern. Das Aussterbeverhalten während des Etablierungsprozesses kann sich deutlich vom Verhalten im etablierten Zustand unterscheiden. Durch die Entwicklung einer Landschaftsanalysemethode, die auf PVA basiert, gelingt es uns, das Verhalten der Arten mitzuberücksichtigen. Diese Methode wird angewandt, um Effekte der Parameter auf die Persistenz von Maculinea zu untersuchen. Anfangsameisenverteilung zeigt dabei keinen wesentlichen Einfluss. Jedoch ist die Wirtspflanzenverteilung von großer Bedeutung. Sie kann als eine Art Landschaft des Systems betrachtet werden. Wir geben Faustregeln und einen räumlichen Index für geeignete Pflanzenverteilungen an. Im allgemeinen sind heterogene Pflanzenverteilungen mittlerer Dicht gut geeignet.