Functional response of terrestrial predators [Elektronische Ressource] / von Olivera Vucic-Pestic

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• Publié par: technischen_universitat_darmstadt
• Publié le: 01 janvier 2010
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Extrait

Functional Response of Terrestrial Predators
Vom Fachbereich Biologie der Technischen Universität Darmstadt
zur
Erlangung des akademischen Grades
eines Doctor rerum naturalium
genehmigte Dissertation von
Dipl.-Biol. Olivera Vucic-Pestic
aus Frankfurt
Berichterstatter (1. Referent): PD Dr. habil. Ulrich Brose
Mitberichterstatter (2. Referent): Prof. Dr. Stefan Scheu
Tag der Einreichung: 19. Januar 2010
Tag der mündlichen Prüfung: 19. März 20102За моју фамuлuју 
(Für meine Familie)
3Table of Contents
1.Overview..................................................................................................................................5
 1.1.Background ......................................................................................................................5
 1.2.What are food webs? ........................................................................................................6
 1.3.Food web models .............................................................................................................7
 1.4.Factors affecting interactions ...........................................................................................8
 1.5.The metabolic theory .....................................................................................................10
 1.6.Optimal foraging theory  ................................................................................................11
 1.7.Considerations about predator­prey body mass ratio .....................................................12
 1.8.Generalist predators .......................................................................................................12
 1.9.Functional response models ...........................................................................................13
 1.10.  Summary of investigations on functional responses ..................................................17
 1.11. Studies in this thesis ....................................................................................................19
 1.12.Outline of the thesis  ....................................................................................................20
 1.13.Conclusions ..................................................................................................................21
 1.14.Contributions to the included articles ..........................................................................22
2.Articles...................................................................................................................................24
 2.1.Foraging theory predicts predator–prey energy fluxes ..................................................24
 2.2.Allometric functional response model: body masses constrain interaction strengths ...35
 2.3.Temperature, predator­prey interaction strength and population stability .....................47
 2.4.Prey mobility constrains warming effects on interaction strengths ...............................66
 2.5.Habitat structure and prey aggregation determine the functional response in a soil  
predator­prey interaction .......................................................................................................78
3.Bibliography...........................................................................................................................89
4.Appendix..............................................................................................................................112
 4.1.Curriculum vitae ..........................................................................................................112
 4.2.Eidesstattliche Erkl ärung.............................................................................................113
 4.3.Danksagungen...........114
4Niemand bestreitet die Wunder der modernen Wissenschaft. Jetzt  
wäre es an der Zeit, dass sie auch f ür ihre Monster die Verantwortung  
übernimmt. 
Jakob von  Üxküll (1864­1944)  dt.­schwed. Biologe und Begr ünder der Umweltforschung
51. Overview
 1.1. Background
Human activity has a profound impact on almost all terrestrial ecosystems of. Climate change 
is predicted to alter dramatically the temperature and precipitation patterns at all latitudes, and  
anthropogenic impacts such as pollution or poor ecosystem management result in widespread 
perturbations   of   native   ecosystems.   In   order   to   minimise   the   impact   of   anthropogenic 
perturbations on ecosystem stability and function, it is of crucial importance to understand 
how perturbations or in a broad sense long lasting biotic and abiotic changes influence the 
structure of natural communities and which parameters are pivotal for preventing a collapse of  
the system.
The structure of natural communities is mainly determined by predator­prey interactions. The  
different predators and preys are linked in these communities via trophic interactions, and the 
outcome of these trophic interactions are a major determinant of the population­dynamics of  
the co­occurring species, and thus of their contribution to ecosystem function. Predator and  
prey populations are rarely at an equilibrium state, and natural communities are subject to 
important fluctuations of predator and prey populations. These fluctuations are caused by 
both, abiotic factors such as seasonal weather conditions, and direct consequences of trophic 
consumer­resource interactions. In most cases, despite these fluctuations, the populations can  
persist   locally   for   long   time   periods.   However,   fluctuating   populations   can   result   in   an 
increased instability of the community and even in extinction events, with, in some cases, 
dramatic consequences for the stability of the whole system.
One aspect of this work was to investigate how habitat destruction and climate change may 
affect   predator­prey   interactions   and   consequently   the   community   structure   in   terrestrial  
ecosystems. Various abiotic and biotic factors determine the predator­prey relationship in  
terrestrial ecosystems, and the interaction strength between a predator and its prey depends 
mainly on the prey abundance and on the predators efficiency of resource acquisition. Thus, 
we investigated the impact of habitat structure on this interaction. Structured habitat can 
reduce the predation pressure by reducing the encounter rate between predator and prey, and 
by providing refuge space accessible for the prey but not for the predator. The metabolic rates 
of invertebrates increase with temperature, and raising global temperatures may not only lead 
to changes in the habitat structure, but also affect the predator­prey relationship by modifying  
the energetic requirements of both species. In order to understand and predict the effect of 
global warming on complex communities,