Plant-frugivore interactions in a heterogeneous forest landscape of South Africa

Seed dispersal by animals is a very important ecological process, especially in tropical and sub-tropical forest landscapes where up to 90% of fleshy fruiting plant species depend on this process for the transportation of their propagules to suitable habitats. Frugivorous birds are among the most im...

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Main Author: Chama, Lackson
Contributors: Farwig, Nina (Prof.) (Thesis advisor)
Format: Doctoral Thesis
Language:English
Published: Philipps-Universität Marburg 2012
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Die Samenausbreitung durch Tiere ist ein bedeutsamer ökologischer Prozess. Dies ist besonders in den Tropen und Subtropen der Fall, wo bis zu 90 % der Pflanzenarten fleischige Früchte haben und auf den Transport ihrer Samen in geeignete Habitate angewiesen sind. Frugivore Vögel gehören zu den wichtigsten samenausbreitenden Vertebraten und tragen damit entscheidend zur natürlichen Waldregeneration bei. Veränderungen in der Habitatqualität von Waldfragmenten sowie der Struktur der sie umgebenden Matrix haben Konsequenzen für Samenausbreitungsinteraktionen. Des Weiteren können Veränderungen in Waldhabitaten die funktionelle Diversität von Samenausbreitergemeinschaften beeinflussen und somit weit reichende Konsequenzen für die natürlichen Regenerationsprozesse vieler Pflanzenarten nach sich ziehen. Um die Effekte von Habitatqualität und umgebender Matrix von Waldfragmenten auf den Prozess und die Funktion von Samenausbreitung zu untersuchen, habe ich (i) die Struktur von Pflanze-Frugivoren-Netzwerken und (ii) die funktionelle Diversität der Frugivorengemeinschaften innerhalb dieser Netzwerke zwischen Waldfragmenten verglichen, die von unterschiedlichen Matrixhabitaten umgeben waren. Die Studien fanden in der Umgebung und innerhalb des Vernon Crookes Nature Reserves in Südafrika statt. Zusätzlich prüfte ich in einem experimentellen Ansatz die Legitimität frugivorer Vögel als Samenausbreiter, indem ich den Einfluss der Aufnahme und Verdauung von Samen durch frugivore Vögel auf die Keimung verschiedener Pflanzenarten untersuchte. In der Pflanze-Frugivoren Netzwerkstudie verglich ich die Netzwerkstruktur in einem großen, von Waldmatrix umgebenen Schluchtwaldgebiet mit der von zwei kleinen natürlichen Waldtypen, der eine umgeben von natürlichem Grasland, der andere umgeben von Zuckerrohrfeldern. Dabei setzte ich die Netzwerkstruktur in Beziehung zur Habitatqualität der Waldfragmente sowie zum umgebenden Matrixhabitat. Insgesamt beobachtete ich 54 fruchtfressende Vogelarten an 31 Pflanzenarten mit fleischigen Früchten. Die Netzwerkstruktur unterschied sich nicht zwischen den Waldtypen mit unterschiedlichen Matrixhabitaten. Die Netzwerke waren in ihrer Robustheit vergleichbar und stark durch die Habitatqualität der Waldfragmente beeinflusst. Diese Ergebnisse deuteten darauf hin, dass die Struktur und Stabilität von Pflanze-Frugivoren Interaktionsnetzwerken stärker durch die lokale Habitatqualität beeinflusst wurde als durch die umgebende Matrix der Waldfragmente. In der Studie zur funktionellen Diversität der Frugivorengemeinschaften innerhalb der Netzwerke stellte ich Daten zu drei funktionellen Eigenschaften der Vögel zusammen, die in Zusammenhang mit Samenausbreitung stehen, und zwar zur Körpergröße, Schnabelbreite und dem Grad der Abhängigkeit von Früchten als Nahrungsquelle. Daraufhin testete ich den Effekt der Habitatqualität der Waldfragmente und des umgebenden Matrixhabitats auf drei verschiedene Maße funktioneller Diversität sowie auf den Artenreichtum der Frugivorengemeinschaften. Die Ergebnisse ließen darauf schließen, dass alle Waldtypen eine vergleichbar hohe funktionelle Diversität der Samenausbreitergemeinschaften aufwiesen. Insgesamt waren die funktionelle Zusammensetzung und die funktionelle Diversität stärker durch die Habitatqualität der Waldfragmente beeinflusst als durch die umgebende Matrix. Zur Durchführung des Keimungsexperiments sammelte ich Früchte von sechszehn Pflanzenarten und verfütterte sie an vier frugivore Vogelarten. Ausgeschiedene Samen wurden eingepflanzt und der Zeitpunkt ihrer Keimung sowie ihre Keimungswahrscheinlichkeit zum Einen mit der Keimung ganzer Früchte und zum Anderen mit Samen verglichen, die manuell von Fruchtfleisch befreit worden waren. Die Ergebnisse zeigten weder Unterschiede im Zeitpunkt der Keimung sowie in der Keimungswahrscheinlichkeit zwischen den Vogelarten noch zwischen den unterschiedlichen Behandlungsmethoden. Diese Resultate ließen darauf schließen, dass ein positiver Effekt der Frugivoren auf die natürliche Waldregeneration eher in Bezug auf die Ausbreitung der Samen als in Bezug auf die Verbesserung der Keimung gegeben schien. Insgesamt zeigten die Ergebnisse der ersten beiden Studien, dass die Habitatqualität von Waldfragmenten ein wichtiger Treiber für die Stabilität von Pflanze-Frugivoren Netzwerken und die funktionelle Diversität von Frugivorengemeinschaften zu sein scheint. Bei gegebener hoher Habitatqualität können demnach Waldfragmente, die von unterschiedlichen Matrices umgeben sind, einen hohen Wert für den Naturschutz in heterogenen Waldlandschaften haben. Der Erhalt der im Experiment als legitime Samenausbreiter identifizierten Vogelarten hängt dabei vom Fortbestehen von Waldfragmenten ab, die durch eine hohe Habitatqualität und eine wenig einschränkende Matrix gekennzeichnet sind.