Lokale Muster pflanzlicher Artenvielfalt [Elektronische Ressource] / von Brigitte Schuster

Markus Levy

Informations

• Publié par: universitat_bremen
• Publié le: 01 janvier 2006
• Nombre de lectures: 29
• Langue: Deutsch
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

LOKALE MUSTER
PFLANZLICHER
ARTENVIELFALT












Dissertation
von
Brigitte Schuster



AG Vegetationsökologie und Naturschutzbiologie
Institut für Ökologie und Evolutionsbiologie
Universität Bremen Juni 2006
Zusammenfassung

Pflanzliche Artenvielfalt variiert in unterschiedlichen Vegetationstypen und in Abhängigkeit des
räumlichen Maßstabes. Die vorliegende Dissertation will daher Aufschluss über die lokale Variation von
Artenvielfalt entlang der Gradienten von Produktivität, Umweltfaktoren, Umweltheterogenität und
Störung auf unterschiedlichen Maßstäben und in verschiedenen Pflanzengemeinschaften geben. Die
dokumentierten Muster wurden mit hypothetischen und in früheren Studien beschriebenen Modellen
verglichen. Außerdem wurden multiple Vorhersagemodelle für Pflanzendiversität entwickelt. Zur
Datenerhebung wurden mit einer standardisierten Methodik sowohl im Grünland als auch in
Laubwäldern des Nordwestdeutschen Tieflandes vegetationskundliche Studien durchgeführt. Für die
untersuchten Standorte wurde das Produktivitätsniveau bestimmt, chemische Bodenanalysen
durchgeführt, die relative Lichtverfügbarkeit gemessen, die Heterogenität von Umweltfaktoren erhoben
sowie die Nutzungsintensität im Grünland ermittelt. Zusätzlich wurde eine Vielzahl von Datensätzen
hinsichtlich ihrer Beziehung zwischen pH und Artenvielfalt untersucht. Zur statistischen Analyse wurden
hauptsächlich univariate und multiple Regressionsanalysen verwendet.
Dabei ergab sich folgendes: 1) Die artenreichsten Wälder im Grünland, in Wäldern, Mooren und
Sandrasen wiesen Böden im mittleren Bereich des pH Gradienten auf. 2) Die Beziehung zwischen
Pflanzendiversität und Produktivität in Laubwäldern konnte auf verschiedenen Maßstäben und bei
einem insgesamt großen Produktivitätsgradienten am besten durch eine Optimumkurve beschrieben
werden, während im Grünland negative Zusammenhänge zwischen Artenvielfalt und Produktivität
dominierten. 3) Sowohl für Wälder als auch für Wiesen wurde deutlich, dass multiple Modelle einen
wesentlich größeren Teil der Variation von Artenvielfalt erklären konnten als einzelne Faktoren. 4) In
Vorhersagemodellen für Artenreichtum in Laubwäldern hatten Produktivität, pH, die Heterogenität von
Licht, das C/N Verhältnis, der Kalzium-Gehalt des Bodens sowie auf kleineren Flächengrößen die
mittlere Lichtverfügbarkeit die größte Bedeutung. 5) Im Grünland dominierte dagegen der Effekt von
gegenwärtiger Wiesennutzung und Nutzungsgeschichte, chemische Bodeneigenschaften korrelierten
schwächer mit Pflanzenvielfalt. 6) Hohe Heterogenität von Lichtverfügbarkeit führte zu einem Anstieg
der Artenzahl, während zunehmende Heterogenität von pH in einer reduzierten Artenvielfalt resultierte.
7) In Wäldern mittlerer Produktivität erreichte die Heterogenität von Lichtverfügbarkeit Maximalwerte. 8)
Die Muster von Pflanzenvielfalt waren abhängig von dem Maßstab der Untersuchung, wobei auf den
jeweiligen Flächengrößen der Effekt unterschiedlicher Faktoren dominierte.
II Summary

Plant species diversity varies in different plant communities over a wide range of spatial scales. In this
study the local variation of species richness along gradients of productivity, environmental factors,
environmental heterogeneity and disturbance were analysed in different plant communities. The
documented patterns were compared to theoretical models and relationships as observed in previous
studies. Multiple models to predict plant diversity were developed. The vegetation data was assessed in
grassland and decideous forests of Northern Germany using a standardised method. For all study sites
productivity level, chemical soil properties, relative light availability in forests, environmental
heterogeneity and management intensity in grassland were determined. Furthermore, several studies in
forests, grassland, sand meadows and mires were compiled and reviewed on their relationship of pH
and species richness. For statistical analysis mainly univariate and multiple regressions were applied
The following results were documented: 1) Plant diversity peaks corresponded to forests, grassland,
mires and sand meadows with intermediate pH. 2) A unimodal model described best the relationship
between species richness and productivity in deciduous forests with a large productivity gradient at
different scales, while negative linear correlations were predominant in grassland communities. 3)
Generally, multiple models explained more of the variation in species richness than univariate models.
4) Models comprising productivity, pH, heterogeneity in light intensity, C/N ratio, soil Calcium content as
well as on smaller plots average light availability resulted in the highest predictive abilities for species
numbers in forests. 5) In grassland communities the effect of current meadow use and management
history in determining species richness dominated, whereas productivity and chemical soil properties
had only a weak relationship with plant diversity. 6) Plant diversity increased with heterogeneity in light
availability in forests, while intermediate heterogeneity in pH maintained highest species numbers. 7)
Peaks of heterogeneity in light availability corresponded to moderately productive deciduous forests. 8)
The patterns of plant diversity were scale-dependent with different factors dominating at varying scales.
III



Die vorliegende Dissertation basiert auf den folgenden vier Artikeln:

Artikel I Schuster B. & Diekmann M. 2003. Changes in species density along the soil pH
gradient – evidence from German plant communities. Folia Geobotanica 38: 367-379.

Artikel II Schuster B. & Diekmann M. 2005. Species density and environmental factors in
deciduous forests of Northwest Germany. Forest Ecology and Management
206: 197-205.

Artikel III Schuster B. Role of environmental heterogeneity in determining species richness along
the productivity gradient in deciduous forests. Submitted to Plant Ecology.

Artikel IV Schuster B., Wittig B. & Winter C. Variation of species richness in meadows: Effects of
management and environmental conditions at different scales. Submitted to Flora.

IV Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung 7
2 Fragestellung 13
3 Material und Methoden 14
3.1 Untersuchungsgebiet 14
3.2 Vegetationsdaten 14
3.3 Abiotische Standortfaktoren 18
3.4 Review-Artikel 19
3.5 Umweltgradienten und Artenvielfalt 19
3.6 Umweltheterogenität 20
3.7 Nutzung im Grünland 21
3.8 Multiple Modelle 21
4 Ergebnisse und Diskussion 23
4.1 Der regionale Artenpool und die Beziehung von Artenvielfalt und pH 23
4.2 Der Zusammenhang von Artenvielfalt und Produktivität 24
4.3 Variation von Artenvielfalt entlang von Umweltgradienten 28
4.4 Der Effekt der Wiesennutzung 33
4.5 Heterogenität von abiotischen Umweltbedingungen 34
4.6 Multiple Modelle zur Vorhersage von Artenvielfalt 37
4.7 Der räumliche und ökologische Maßstab 39
5 Schlussfolgerungen 41
6 Verwendete Literatur 43
7 Artikel 49
Artikel I: Changes in species density along the soil pH gradient 49
Artikel II: Species density and environmental factors in deciduous forests 69
Artikel III: Role of environmental heterogeneity in determining species richness 86
Artikel IV Variation of species richness in meadows 105
8 Danksagung 125
V Tabellen- und Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Optimumkurve zwischen Artenvielfalt und Produktivität
Abbildung 2: Die Rolle des regionalen, lokalen und realisierten Artenpools
Abbildung 3: Lage der Untersuchungsgebiete im Nordwestdeutschen Tiefland
Abbildung 4: Frühjahrsaspekt im Lamckens Busch
Abbildung 5: Borgfelder Wümmewiesen im Mai
Abbildung 6: Beziehung zwischen Produktivität und Artenvielfalt in Laubwäldern und im Grünland
Abbildung 7: Beziehung zwischen Artenvielfalt und pH in Laubwäldern und im Grünland
Abbildung 8: Beziehung von Artenvielfalt und Heterogenität von Lichtverhältnissen und Heterogenität
von pH

Tabelle 1: Beschreibung der vier verwendeten Datensätze in Laubwäldern und im Grünland
Tabelle 2: Beziehung zwischen Artenvielfalt und Standortfaktoren in Laubwäldern und Wiesen
Tabelle 3: Multiple Vorhersagemodelle von Artenvielfalt in Laubwäldern und im Grünland



VI Einleitung
1 Einleitung

Der gegenwärtige Artenverlust stellt nach Ansicht vieler Wissenschaftler eine Beschleunigung um den
Faktor 1000 bis 10000 gegenüber der natürlichen Aussterber