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Titel:Between natural and human disturbance: Ecology and conservation of a remnant population of the Western Capercaillie (Tetrao urogallus) in the Bohemian Forest
Autor:Rösner, Sascha
Weitere Beteiligte: Brandl, Roland (Prof. Dr.)
Veröffentlicht:2021
URI:https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2022/0091
DOI: https://doi.org/10.17192/z2022.0091
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2022-00914
DDC: Biowissenschaften, Biologie
Publikationsdatum:2022-04-28
Lizenz:https://rightsstatements.org/vocab/InC-NC/1.0/

Dokument

Schlagwörter:
Störungsökologie, Ornithologie, conservation, capercaillie, Naturschutz, ecology, Auerhuhn, Ökologie, Bayerischer Wald, disturbance, Störung, Böhmerwald, Sumava, Artenschutz, forest

Summary:
Human activities have strongly modified forest ecosystems across Europe. Today, less than 40 % of the total land surface area are covered by forests and only 4 % of those are strictly protected. Forest ecosystems are naturally shaped by disturbances that modulate their structural character-istics at different spatiotemporal scales. In general, intermediate natural disturbances are posi-tively associated with habitat quality and biodiversity, but human interventions strongly modify the spatiotemporal patterns of these dynamics. While habitat generalist species may be able to adapt to these novel dynamics, forest specialist species - often a priority for conservation - mostly respond negatively to human interference. To assess to what extent natural and human disturbances influence an elusive forest specialist species, I focused my research on a population of the Western Capercaillie (Tetrao urogallus) covering two adjacent national parks, Šumava National Park (Czech Republic) and the Bavarian Forest National Park (Germany). In particular, I studied (i) the population size and genetic population structure of the Capercaillie population, (ii) its spatial distri-bution and (iii) its physiological stress response to various disturbance regimes. Within the scope of my studies, I determined a population size of approximately 550 individuals and therefore revealed this population as viable and one of the largest relict populations in the low mountain ranges of temperate Europe. Moreover, autocorrelation analysis revealed no significant spatial genetic structure and unrestricted gene flow across the entire Bohemian Forest. These findings indicate that after a strong decline in population size in the 1970ies the subsequent reenforcement program promoted the longterm conservation of this endangered species. Furthermore, I recorded Capercaillie in more than 60 % of the studied grid cells. The intensity of habitat use (presence/absence and number of Capercaillie records) was negatively associated with increasing anthropogenic recreational activities (tourism) even within suitable habitat types pointing to the avoidance of certain areas with human activities. Forestry activities did not reveal any trend in changes of presence, absence or count data of Capercaillie. These results highlight the relevance of restricting recreation activities even in protected areas by setting aside selected zones to preserve the refuge of this flagship spe-cies. This is clearly supported by my studies showing that the physiological stress response levels of 1.096 individuals decreased with increas-ing habitat quality. Further, increasing tourism intensity was associated with elevated physiological stress response levels at least when controlling for true individuals by the use of genetic fingerprinting technology. Management disturbances in terms of forestry activities – on the other hand – did not indicate any increase in physiological response. These findings suggest that individuals differ considerably in their physiological response to disturbances through touristic recreational ac-tivities. To conclude, I was able to clearly demonstrate that both monitoring of population size and physiological responses - preferably at the individual level - in combination with analyses of habitat quality and possible disturbance factors are adequate tools for delivering valuable baseline data for the development of management strat-egies for the conservation of the Capercaillie, the emblematic forest specialist of both national parks. The overall conservation status indicates a good prerequisite for the future persistence of the population. However, given that only two thirds of the individuals were detected within the boundaries of the national parks, a coherent management strategy particularly regarding the complexity of habitats is essential to guarantee the long-term viability of the population. As the results clearly show that both the spatial distribution patterns and the physiological stress responses respond to touristic recreation activities, a comprehensive cross-border monitoring project in combination with management plans should be established. Such a management plan should provide an intelligent visitor guidance concept with sufficient refuge zones in high quality habitats to preserve this forest specialist species. Moreover, such a monitoring project should also consider changes in forest structures given that the forest still is – after large scale windthrow events and bark beetle calamities – under ongoing successional changes which will likely modulate the habitat use of the Capercaillie. The Capercaillie as forest specialist has been shown to serve as a suitable regional indicator species for guiding the national park authorities in evidence-based and close-to-nature management deci-sions considering both of their aims: wildlife con-servation and sustainable human recreation.

Zusammenfassung:
Die Waldökosysteme Europas werden durch menschlichen Einfluss sehr stark überformt. We-niger als 40 % der gesamten Landfläche sind heute noch von Wäldern bedeckt und nur vier Prozent davon unterliegen einem strengen ge-setzlichen Schutz. Natürlicherweise werden Waldökosysteme durch Störungen und Prozesse auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen dynamisch verändert und in ihren struk-turellen Merkmalen geprägt. Diverse natürliche Störgrößen stehen dabei oft in einem positiven Zusammenhang mit der Qualität des Lebens-raums und der biologischen Vielfalt. Jedoch verändern menschliche Eingriffe durch z. B. Be-wirtschaftung die Dynamiken dieser raum-zeitlichen Muster. Während generalistisch lebende Arten in der Lage sein können, sich an diese neuen Dynamiken anzupassen, reagieren Waldspezialisten – oft prioritär im Naturschutz - meist negativ auf menschliche Eingriffe und gelten daher als Indikatoren. Um herauszufinden, inwieweit natürliche und menschliche Störun-gen eine störungssensible, auf Wälder speziali-sierte Art beeinflussen, habe ich mich bei mei-ner meiner Forschung mit einer Population des Auerhuhns (Tetrao urogallus) in zwei benachbar-ten Nationalparken, Šumava (Tschechische Republik) und Nationalpark Bayerischer Wald (Deutschland) sowie die umliegenden Wirt-schaftswälder (Böhmerwald) befasst. Meine Arbeiten hatten dabei folgende Ziele: (i) die Popu-lationsgröße und die genetische Populations-struktur des Auerhuhns zu bestimmen, (ii) die räumlichen Verteilungsmuster der Art zu erfas-sen und zu analysieren, und (iii) die physiologischen Stressreaktion in Relation zu verschiedenen Störungsregimen zu analysieren. Im Rahmen meiner Studien konnte ich für das gesamte Untersuchungsgebiet eine Popula-tionsgröße von ca. 550 Individuen ermitteln. Die populationsgenetischen Analysen zeigten, dass diese Population bei gleichbleibenden Umwelt-bedingungen langfristig als überlebensfähig einzustufen ist. Darüber hinaus ergaben meine Autokorrelationsanalysen keine signifikante räumliche genetische Struktur und damit einen unge-hinderten Genfluss über den gesamten Böhmerwald. Die Population gilt meinen Ergebnissen zu Folge damit aktuell als größte Reliktpopulationen der mitteleuropäischen Mittelgebirge. Die Ergebnisse meiner Studie deuten zudem darauf hin, dass nach einem starken Rückgang der Populationsgröße in den 1970er Jahren die anschließende Bestandsstützungsmaßnahme das langfristige Überleben der bedrohten Art gefördert hat. Insgesamt konnte ich in mehr als 60 % der untersuchten 50 ha - Rasterzellen Auerhühner nachweisen. Die reine Präsenz als auch die A-bundanzen standen dabei selbst innerhalb ge-eigneter Lebensraumtypen in einem negativen Zusammenhang mit touristischen Aktivitäten. Dies weist darauf hin, dass Habitate mit menschlichen Aktivitäten von den störungssensiblen Auerhühnern aktiv gemieden werden. Die Daten zu forstwirtschaftlichen Aktivitäten ließen jedoch keinen derartigen Trend erkennen. Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse deut-lich, dass ein gezieltes Lenken von Freizeitaktivitäten in den Schutzgebieten zum Artenschutz dringend erforderlich ist. Ausgewählte Zonen sollten dabei explizit als Rückzugsgebiete für diese Flaggschiffart ausgewiesen und frei von jeglicher Störung gehalten werden. Diese Forderung wird durch einen weiteren Teil meiner Studien eindeutig unterstützt, da die physiologischen Stressreaktionen der 1,096 untersuchten Individuen mit zunehmender Lebensraumqualität deutlich verringert waren. Hingegen konnten Gebiete mit erhöhtem Besucheraufkommen mit erhöhten Stressreaktionswerten in Verbindung gebracht werden; zumindest, wenn man die Individualität der „echten Individuen“ berück-sichtigte. Störungen durch forstwirtschaftliche Aktivitäten führten dagegen nicht zu einem signifikanten Anstieg der physiologischen Reaktionen. Dies deutet darauf hin, dass sich Individuen in ihrer physiologischen Reaktion auf Störungen durch touristische Erholungsaktivitäten erheblich unterscheiden. Zusammenfassend konnte ich damit eindeutig zeigen, dass sowohl die Überwachung der Populationsgröße als auch der physiologischen Stressreaktionen - vorzugsweise auf individueller Ebene - in Kombination mit Analysen der Lebensraumqualität und möglicher Störfaktoren geeignete Instrumente sind, um wertvolle Ba-sisdaten für die Entwicklung von Managementstrategien zum Schutz des Auerhuhns zu liefern. Der allgemeine Erhaltungszustand der Populati-on lässt auf gute Voraussetzungen für ihren künftigen Fortbestand schließen. Da ich jedoch nur zwei Drittel der Individuen innerhalb der Grenzen der Nationalparke nachweisen konnte, ist eine kohärente Managementstrategie, insbesondere im Hinblick auf die Komplexität der Lebensräume, unerlässlich, um das langfristige Überleben der Population in der Region zu gewährleisten. Zudem zeigen die Ergebnisse deutlich, dass sowohl die räumlichen Verteilungsmuster als auch die physiologischen Stressreaktionen auf touristische Erholungsaktivitäten reagieren. Entsprechend sollte ein umfassendes und grenzüberschreitendes Überwachungsprojekt in Verbindung mit Managementplänen eingerichtet werden, welche ein intelligentes Konzept zur Besucherlenkung beinhalten. Die wesentliche Größe stellt hierbei die Einrichtung ausreichend großer Rückzugsgebiete mit qualitativ hochwertigen Lebensräumen dar. Zudem sollte ein solcher Plan auch weitere Veränderungen in den Waldstrukturen beobachten, da sich das Ökosystem nach den großflächigen Windwurfereignissen und Borkenkäferkalamitäten in einem fortlaufenden Sukzessionsprozess befindet. Wie sich solche Veränderungen auf die Habitatnutzung des Auerhuhns auswirken, ist bisher jedoch nicht schlüssig geklärt. Insgesamt konnte ich zeigen, dass das Auerhuhn als Waldspezialist eine geeignete regionale Indikatorart darstellt, die selbst in Nationalparkflächen sensibel gegenüber Störgrößen rea-giert, und zwar entweder durch räumliches Ausweichen oder durch erhöhte Stressbelastung. Die angewandten Methoden sind daher sehr gut geeignet, um die Nationalparkbehörden bei evidenzbasierten und naturnahen Managemententscheidungen zu unterstützen, welche sowohl den Schutz der Wildtiere als auch die nachhaltige Erholung der Menschen als Schutz-Ziel berücksichtigt.


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