Modified forests are vital for species communities and ecological functionality in a heterogeneous South African landscape

Land-use change is a major threat to forest ecosystems worldwide. Therefore, understanding the effects of human forest modification on biodiversity is an important task for conservation ecologists. The main objective of my dissertation was to evaluate how different intensities of forest modification...

Ausführliche Beschreibung

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser: Neuschulz, Eike Lena
Beteiligte: Farwig, Nina (Prof. Dr.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache:Englisch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2011
Biologie
Schlagworte:
Online Zugang:PDF-Volltext
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Inhaltsangabe: Global werden Waldökosysteme durch den fortschreitenden Wandel menschlicher Landnutzung bedroht. Es ist daher von zentraler Bedeutung, die Auswirkungen anthropogener Eingriffe auf die Biodiversität und Ökosystemfunktionen von Wäldern zu erforschen. In der vorliegenden Arbeit analysierte ich, inwiefern unterschiedlich stark vom Menschen modifizierte Wälder zum Erhalt von Artenreichtum und ökosystemarer Funktionalität in anthropogen geprägten Südafrikanischen Landschaften beitragen. Alle Untersuchungen wurden in subtropischen Hangwäldern („scarp forests“) in den Schutzgebieten Oribi Gorge und Vernon Crookes und deren Umgebung in der Provinz KwaZulu-Natal durchgeführt. Ich wählte sechs für die Region typische Formen menschlicher Waldmodifikation. Diese reichten von kontinuierlichen Wäldern und natürlichen Waldfragmenten in Schutzgebieten bis hin zu Fragmenten in einer Matrix aus Eukalyptusplantagen und Zuckerrohrfeldern, bewaldeten Farmgärten und Sekundärwäldern in Wildparks. In insgesamt 36 Untersuchungsflächen erfasste ich die Diversität blütenbesuchender Insekten mit Insektenfallen und nahm die Vogeldiversität mit Punktstopp-Zählungen auf. Ferner beobachtete ich die Aktivität von Blütenbesuchern und fruchtfressenden Vögeln an der einheimischen Baumart Celtis africana (Ulmaceae), um zu untersuchen, ob Waldmodifikation die ökosystemaren Dienstleistungen Bestäubung und Samenausbreitung beeinflusst. In einer weiteren Studie untersuchte ich die lokalen Bewegungsmuster von Vogelgemeinschaften zwischen modifizierten Waldfragmenten in der Region um Vernon Crookes. Mit Hilfe von direkten Flugbeobachtungen und Netzfängen verfolgte ich die Bewegungen von Vögeln zwischen neun Fragmenten in drei unterschiedlich modifizierten Waldtypen. In allen Projekten untersuchte ich in besonderem Maße die Reaktionen verschiedener funktioneller Gruppen einer Artengemeinschaft auf die anthropogene Waldmodifikation. Der Artenreichtum und die Artenzusammensetzung blütenbesuchender Insekten sowie die Blütenbesuche an C. africana unterschieden sich zwischen den Waldtypen und zwei aufeinanderfolgenden Untersuchungsjahren. Besonders in modifizierten Wäldern waren Artenreichtum und Besuchsraten erhöht, aufgrund einer starken Abundanz besonders großer Insekten. Vor allem die Honigbiene (Apis mellifera) spielte eine wichtige Rolle für die Bestäubung von C. africana in Waldfragmenten in Eukalyptusplantagen und Zuckerrohrfeldern, bewaldeten Gärten und Sekundärwäldern. Die erhöhten Besuchsraten steigerten den effektiven Samenansatz von C. africana jedoch nicht, möglicherweise bedingt durch die Fähigkeit der Baumart zur Windbestäubung. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass Bestäubungsprozesse an Bäumen mit unspezialisierten Blüten - trotz veränderter Insektengemeinschaften in modifizierten Wäldern - aufrecht erhalten werden können. Die Waldtypen unterschieden sich nicht im Artenreichtum ihrer Vogelgemeinschaften. Jedoch zeigte sich ein signifikanter Anstieg der Vogelabundanz in modifizierten Wäldern. Insbesondere Waldfragmente in Zuckerrohrfeldern, bewaldeten Gärten und Sekundärwäldern wurden von vielen Waldgeneralisten und Offenlandarten aufgesucht. Waldspezialisten hingegen waren in modifizierten Wäldern sehr selten. Multivariate Analysen bestätigten die Verschiebungen in der Zusammensetzung von funktionellen Gruppen entlang des Störungsgradienten. Ich beobachtete die höchsten Abundanzen fruchtfressender Vögel an C. africana in natürlichen Waldfragmenten, Fragmenten in Zuckerrohrfeldern, bewaldeten Gärten und Sekundärwäldern. Dort waren auch die geschätzten Fraßraten von C. africana Früchten am höchsten, jedoch unterschieden sich diese nicht signifikant zwischen den Waldtypen. Insgesamt weisen diese Ergebnisse auf eine erhöhte Vogelabundanz sowie erhöhte Fruchtfraßraten in modifizierten Wäldern hin. Dennoch verdeutlicht die Studie auch die Bedeutung geschützter Wälder als Rückzugsräume für spezialisierte Vogelarten. Die sehr hohe Bewegungsaktivität der Vogelgemeinschaft zwischen den neun Waldfragmenten war stark durch unterschiedliches Verhalten funktioneller Gruppen strukturiert. Besonders fruchtfressende Arten, Waldspezialisten und große Vögel zeigten eine hohe Ausbreitungsfähigkeit in der fragmentierten Landschaft. Die Nähe der Fragmente zueinander sowie deren gute Habitatqualität könnten die große Flexibilität auch spezialisierter Vogelarten erklären. Eine „fourth-corner“ Analyse zeigte dennoch, dass fruchtfressende Arten, Waldspezialisten und große Vögel eine starke Affinität zu natürlichen Fragmenten, geschlossenem Kronendach und großen Fragmenten hatten. Nur ein kleiner Teil der Vogelgemeinschaft schien in den Fragmenten sesshaft zu sein. Besonders insektenfressende und generalistische Vogelarten bewohnten die Waldfragmente in Zuckerrohrfeldern. Meine Ergebnisse zeigen, dass Waldfragmente in heterogenen Landschaften zum einen als wichtige Trittsteine für mobile Arten, zum anderen aber auch als Rückzugsraum standorttreuer Arten fungieren. Somit können auch modifizierte Wälder zum Erhalt der regionalen Vogelvielfalt in vom Menschen geprägten Landschaften beitragen. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass modifizierte Wälder durchaus zum Erhalt von Artenvielfalt und ökosystemarer Funktionalität in heterogenen Landschaften beitragen. Vor dem Hintergrund der weltweiten Zunahme anthropogener Einflüsse auf Wälder, ist besonders aus naturschutzfachlicher Sicht ein hohes Potential modifizierter Wälder Grund zur Ermutigung. Vor allem modifizierte Wälder in räumlicher Nähe zu Schutzgebieten sollten hohe Schutzpriorität genießen, da sie als Pufferzonen für natürliche Wälder in anthropogen beeinflussten Landschaften fungieren können. Bei einer Verallgemeinerung der Ergebnisse ist jedoch Vorsicht geboten. Es zeigte sich, dass modifizierte Wälder den Verlust natürlicher Wälder nicht vollständig kompensierten. Eine hohe Sensitivität von Waldspezialisten und allgemeine Verschiebungen der Zusammensetzung von Artengemeinschaften in modifizierten Wäldern machten deutlich, dass natürliche Wälder essentiell für den Erhalt der Biodiversität sind. Eine zusätzliche Erklärung für die hohe Flexibilität der Artengemeinschaften gegenüber anthropogener Waldmodifikation kann die Geschichte der Untersuchungsregion liefern. Die Tatsache, dass Hangwälder schon durch die Orographie stets voneinander isoliert vorkamen, hat möglicherweise eine evolutionäre Anpassung der Arten hervorgebracht, die die Anfälligkeit der heutigen Flora und Fauna gegenüber Fragmentierung vermindert. Schließlich zeichneten sich die Waldfragmente durch eine gute Habitatqualität aus, die durch hohe Ressourcenverfügbarkeit, strukturelle Heterogenität und kurze Distanzen zwischen den Fragmenten zu einem hohen Artenreichtum beitrug. Folglich ist der Erhalt von strukturreichen Wäldern essentiell für den Schutz von Artenvielfalt und Ökosystemfunktionen in vom Menschen modifizierten Landschaften.