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B4) Saprophytische Käfer

Funktionale Konnektivität von saprophytischen Käfern in Totholzflächen

Gernot Segelbacher
DoktorandInnen: Nathalie Winiger (seit 2016) & Laura-Sophia Ruppert (seit 2019)

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Fakultät Umwelt & Natürliche Ressourcen, Insitut für Forstwissenschaft,
Professur Wildtierökologie und -management

Hintergrund

In bewirtschafteten Wäldern sind Standorte mit Totholz unregelmäßig verteilt. Es ist unklar, welcher maximale Abstand zwischen solchen isolierten Patches noch funktionale Konnektivität zulässt und ob Entfernungseffekte durch die Qualität der Matrix moduliert werden.

 

Fragestellungen und Hypothesen

 Wir untersuchen die Arten- und genetische Vielfalt saprophytischer Käfer und Hymenopteren innerhalb der Untersuchungsflächen. Außerdem schätzen wir die „genetische Distanz" zwischen Flächen für drei wirbellose Totholzspezialisten mit unterschiedlichen Ausbreitungsfähigkeiten (kurze, mittlere und lange Verbreitungsdistanz) ab. Dies charakterisiert den Genfluss zwischen den Flächen als eine Funktion der Abundanz, Verbreitung und Isolation von Totholz über die Landschaft und dient dazu Schwellenwerten für die funktionale Verbindung zwischen Totholzflächen zu ermitteln. Wir erwarten das:

  • Arten- und genetische Diversität positiv mit der Flächengröße korrelieren und dieser Effekt mit zunehmender Konnektivität zu benachbarten Patches abnimmt.
  • Der Genfluss und somit die funktionelle Konnektivität sich als eine Funktion der Entfernung zwischen den Flächen darstellt, wobei die Effektgröße von der Ausbreitungsfähigkeit der Spezies abhängt.

 

Ansatz, Methoden und Verknüpfungen

Innerhalb von B4 werden Arten von Totholzflächen unterschiedlicher Größe und Entfernung gesammelt. Die genetische Diversität wird unter Verwendung von Metabarcodingansätzen für die Gesamtdiversität, sowie von artspezifischen Markern (RADSeq) für die genetische Distanz quantifiziert. Merkmale der Matrix, die die Flächen umgeben (Zusammensetzung der Baumarten, Höhe, horizontale und vertikale Strukturierung) werden durch Luftaufnahmen erhalten, die Menge an größerem Totholz zwischen den Flächen wird durch die Kombination von terrestrischer Kartierung und Fernerkundung quantifiziert.
B4 sammelt und liefert zusammen mit B3 Insektendaten für alle Untersuchungsflächen, welche die anderen Quantifizierungen der der Waldbiodiversität des GRK ergänzen, wie in B2 beschrieben und in B4-B6 quantifiziert. B4 ist verknüpft mit A1 und A2, wobei hauptsächlich deren Strukturdaten verwendet werden.

 

Ergebnisse

In den ersten drei Jahren hat B4 ein Protokoll zur Abschätzung des Vorkommens von Totholzkäfern in Totholz durch eDNA-Probenahme von Holz optimiert. Zusammen mit B3 wurden Fensterfallen aufgestellt, um die Diversität der Insekten zu bestimmen und wichtige Schlüsselarten für die genetischen Konnektivitätsstudien zu identifizieren.

 

Doktorarbeitsprojekt der zweiten Gruppe: Bewertung der Biodiversität von Insekten und ihrer funktionalen Konnektivität

B4 hat mit der Entwicklung der Methodik zur Bewertung der Biodiversität von Insekten durch Ansätze von Metabarcoding begonnen. Zusätzlich wird derzeit die genetische Struktur einer Käferart durch RAD-Sequenzierung analysiert. Auf dieser Grundlage baut Laura Ruppert auf und generiert und analysiert genetische Daten zu weiteren Insektenarten. Im Speziellen werden wir innerhalb des Projekt B4:

  • Fortfahren, weitere Käferarten auf allen Untersuchungsflächen genetisch zu überprüfen. Vergleiche zwischen verschiedenen Arten ermöglichen es uns dann, die Untersuchungsflächen zu vergleichen und notwendige Schwellenwerte auf der Landschaftsebene abzuleiten.
  • Insektengemeinschaften untersuchen, durch Fallen und Metabarcodierung entlang eines Gradienten der Waldstruktur auf der Ebene der Untersuchungsflächen und der Landschaft. Zusätzlich zu den zuvor beprobten Fensterfallen werden wir uns auf bodenbewohnende Wirbellosengruppen konzentrieren. Dies wird in Zusammenarbeit mit den ConFoBi-Projekten B2, B3, B5 und B6 erfolgen. Die Abundanz der Wirbellosen wird eine Abschätzung der Biodiversität generieren, die mit Strukturparametern auf Plot- und Landschaftsmaßstab verknüpft werden kann.

 

Perspektiven

 In Zukunft wird sich B4 auf die Modellierung funktionaler Konnektivität konzentrieren, indem die genetische Diversität der wichtigsten Insektenarten im gesamten Untersuchungsgebiet analysiert wird und die Werte der Biodiversität aller durch Metabarcoding untersuchten Flächen mit Habitatqualität über die ConFoBi-Skalen hinweg verknüpft werden. Damit wollen wir quantitative Schwellenwerte von Totholz auf lokalen Ebenen abschätzen, die notwendig sind, um für eine Verbindung auf Landschaftseben zu sorgen. Letztlich wird B4 Schätzungen darüber liefern, wie Totholzflächen in der Landschaft funktionale Verbindungen schaffen.