Community phylogenetics and invertebrate herbivory in managed grasslands

Intensivierung in der Landnutzung führt in terrestrischen Ökosystemen häufig zu einem Verlust von Biodiversität. Um die Auswirkungen dieser Verluste auf die Ökosysteme besser abschätzen zu können, benötigen wir ein genaueres Verständnis der Beziehungen zwischen Landnutzung, Biodiversität und Ökosystemfunktionen und –prozessen. Biodiversität umfasst neben Artenreichtum und funktioneller Diversität auch die evolutionären Beziehungen innerhalb von Artengemeinschaften, die sogenannte phylogenetische Diversität. Die phylogenetische Diversität von Artengemeinschaften wird häufig als gleichwertig oder als Ersatz für funktioneller Diversität betrachtet, hat aber gegenüber der funktionellen Diversität den Vorteil, dass a priori keine subjektive Auswahl von funktionell bedeutsamen Artmerkmalen gemacht werden muss. Veränderungen in der phylogenetischen Diversität von Artengemeinschaften können trophische Interaktionen sowie Ökosystemfunktionen und –prozesse beeinflussen. Ob intensivere Landnutzung zu eine Abnahme der phylogenetischen Diversität hat, ist daher eine wichtige ökologische Frage der in dieser Dissertation genauer nachgegangen werden soll. Im ersten Kapitel gebe ich zuerst eine allgemeine Einführung in die Thematik des Forschungsfeldes phylogenetische Diversität. Danach widme ich mich den einzelnen Teilstudien und arbeite die Fragestellungen für diese Dissertation aus. Im zweiten Kapitel wird der Frage nachgegangen ob in genutzten Grünländern die phylogenetische Diversität von Pflanzengemeinschaften entlang eines Landnutzungsintensitäts-gradienten abnimmt und ob häufige und seltene Arten in ähnlicher Weise reagieren. Meine Ergebnisse zeigen, dass die phylogenetische Diversität nur schwach mit zunehmender Intensität der Landnutzung abnimmt. Gemeinschaften von häufigen und seltenen Pflanzenarten zeigen dabei keine eindeutigen Unterschiede. Unterschiede im Effekt der Landnutzung auf die phylogenetische Diversität ergaben sich jedoch zwischen den einzelnen untersuchten Regionen. Der schwache Zusammenhang zwischen Phylogenetischer Diversität und Landnutzung ist möglicherweise durch ein schwaches phylogenetisches Signal in funktionellen Merkmalen die mit der Landnutzung zusammenhängen zu erklären. Im dritten Kapitel habe ich die Zusammenhänge zwischen Pflanzendiversität, Landnutzung und der Diversität von herbivoren Insekten näher untersucht. Zuerst habe ich geprüft, ob die phylogenetische Diversität von Pflanzen neben der Artenanzahl ein besserer oder zusätzlicher Prädiktor der Insektendiversität ist. Weiterhin habe ich untersucht, ob es einen positiven Zusammenhang zwischen phylogenetischer Diversität der Pflanzen und herbivoren Insekten gibt. Und zuletzt habe ich geprüft, ob die phylogenetische Diversität von herbivoren Insekten mit zunehmender Intensität der Landnutzung abnimmt. Meine Ergebnisse zeigen, dass die Artenanzahl der Pflanzen ein guter Prädiktor für die Artenzahl der Insekten ist, die phylogenetische Diversität der Pflanzen darüber hinaus aber nur einen kleinen Teil der Variabilität der Artenanzahl von Insekten erklärt. Die phylogenetische Diversität der herbivoren Insekten zeigte sowohl mit der phylogenetischen Diversität der Pflanzen als auch mit der Landnutzung keinen eindeutigen Zusammenhang. Die Wirtspflanzen der herbivoren Insekten gehören meist einigen mehr oder weniger engen Gruppen innerhalb der kompletten Pflanzenphylogenie an (geclusterte Spezialisierung). Dadurch kann es zur Überschätzung der verfügbaren und genutzten Nischen innerhalb der Pflanzengemeinschaften kommen, wenn auch Pflanzengruppen mit in die Analyse einbezogen werden, die nicht oder kaum von den Insekten genutzt werden. Der fehlende Zusammenhang zwischen Landnutzung und phylogenetischer Diversität von herbivoren Insekten könnte mit einem schwachen oder nicht vorhandenem phylogenetischen Signal in landnutzungssensitiven Artenmerkmalen. Dadurch kann es zu keiner Selektion durch die Landnutzung kommen und wenn Arten verloren gehen, geschieht das eher zufällig. Im vierten Kapitel habe ich die Auswirkungen der Landnutzung und der phylogenetischer Diversität von Pflanzengemeinschaften auf das Ausmaß der Invertebraten-Herbivorie untersucht. Ich prüfte, ob die Herbivorie mit steigender phylogenetischen Diversität der Pflanzen zunimmt und, ob Landnutzung einen direkten negativen Effekt auf die Herbivorie hat oder einen indirekten über Veränderungen in der Pflanzendiversität. Meine Ergebnisse zeigen eine signifikante Zunahme der Herbivorie mit zunehmender phylogenetischer Diversität. Weiterhin konnte ich zeigen, dass die Landnutzung zwar generell einen direkten negativen Effekt auf die Herbivorie hat, die Stärke der einzelnen Effekte sich aber zwischen den einzelnen Regionen unterscheiden.