TREELANDS – Bäume als Inseln – über die phylogenetische Isolierung von Bäumen in Mischwäldern
Mischwälder sind für die waldbauliche Bewirtschaftung von entscheidender Bedeutung. Sie bestehen aus Rein- und Mischbeständen, die sich nach den Bodenverhältnissen, den Baumarten und den Produktionszielen richten. Natürliche Störungen nehmen zu, sogar in Wäldern der gemäßigten Zonen, was zu einem erneuten Interesse an der Nutzung von Baumartenmischungen als Mittel zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit und Produktion von Wäldern führt. Die Vermischung von Baumarten hat großen Einfluss auf die Struktur des Kronendachs und führt zu komplexeren 3D-Wäldern mit vielfältigen Arthropodengemeinschaften in den Baumkronen. Die phylogenetische Isolierung einzelner Bäume wirkt sich auf die biologische Vielfalt der Insekten in den verschiedenen Baumarten und Individuen aus. Studien an Eichen mit unterschiedlicher phylogenetischer Isolation zeigen Auswirkungen auf die Häufigkeit und den Artenreichtum von Heteroptera-Insekten. Darüber hinaus hilft eine verstärkte phylogenetische Isolation der Eichen, feindlichen Pflanzenfressern zu entkommen. Trotz der vielversprechenden Ergebnisse von Studien an Eichen bleibt die allgemeine Rolle der phylogenetischen Isolation von Baumindividuen und ihre Auswirkung auf die Artenvielfalt von Insekten eine offene Forschungsfrage. Konkret geht es darum, den Einfluss der phylogenetischen Distanz auf assoziierte Insekten durch inselbiogeografische Effekte oder veränderte Lebensbedingungen auf Fokusbäumen zu untersuchen. Auch die Rolle der phylogenetischen Isolation bei der Beeinflussung der bauminternen Variation der Lebensbedingungen und deren Auswirkung auf die Abundanz und Vielfalt der Insekten muss weiter untersucht werden. Die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der phylogenetischen Isolation von Baumindividuen, ihren Merkmalen und der biologischen Vielfalt von Insekten ist für den Wissenszuwachs von wesentlicher Bedeutung. Darüber hinaus ist die Untersuchung der Auswirkungen der Isolation von Bäumen auf höhere trophische Ebenen, wie z. B. Parasitismusraten, und der Mechanismen, die Insektenphänotypen innerhalb von Populationen prägen, für die künftige Forschung von Bedeutung.
Hauptziel: Verbesserung des Verständnisses der allgemeinen Beziehungen zwischen der phylogenetischen Isolierung von Baumindividuen, den Merkmalen dieser Individuen und der Artenvielfalt der Insekten auf diesen Bäumen.
Anhand der gesammelten Daten wollen wir die folgenden Fragen beantworten:
- Beeinflusst die phylogenetische Isolation die assoziierten Insekten durch inselbiogeographische Prozesse oder durch Veränderungen der Lebensbedingungen auf den Fokusbäumen?
- Führt die phylogenetische Isolation zu einer Zunahme der bauminternen Variation der Lebensbedingungen für Insekten, indem die Konkurrenz mit ungleichen Nachbarn verringert wird?
- Erhöht eine größere bauminterne Variation der Lebensbedingungen die Abundanz und Vielfalt von Insekten, indem sie vielfältigere und komplementäre Ressourcen und Mikroklimata innerhalb der Baumkronen bietet?
- Wirkt sich die phylogenetische Isolation auf höhere trophische Ebenen aus, z. B. in Form eines Rückgangs der Parasitismusrate, und welche Rolle spielen Verschiebungen von Baummerkmalen im Gegensatz zu den inselbiogeografischen Mechanismen für Parasitoide?
- Beeinflusst die phylogenetische Isolation die Phänotypen von Insekten in erster Linie durch die Sortierung von Arten innerhalb von Gemeinschaften oder durch die Selektion von Individuen innerhalb von Populationen?
Unser Ziel ist es, unser Verständnis der allgemeinen Rolle der phylogenetischen Isolierung zu verbessern, indem wir detaillierte Informationen über die Kronen von vier Baumarten (Fagus sylvatica, Quercus petraea, Picea abies, Pinus sylvestris) sammeln. Wir werden Proben von Arthropoden im Kronendach, terrestrisches Laserscanning, Mikroklimamessungen, Blattmessungen und innovative Barcoding-Methoden kombinieren. Zu den Kerndaten gehören Erhebungen einzelner Bäume, ihre genaue Position im Raum, ihr Brusthöhendurchmesser, ihre Baumhöhe, ihre Baumart und die ihrer Nachbarn (zur Berechnung der phylogenetischen Isolation). Darüber hinaus werden wir Messungen der Waldstruktur und des Klimas durchführen, um die großräumige Umgebung unserer Schwerpunktbäume zu quantifizieren. Die Beprobung der Baumkronenfauna erfolgt durch Pyrethrumvernebelung zwischen dem 20.05. und 15.06. in der Zeit, in der die Raupendichte und die Vielfalt der Baumkronen in den Wäldern der gemäßigten Zonen am höchsten sind. Nach der Beprobung der Baumkronen werden wir einen terrestrischen Laserscanner verwenden, um die Struktur der Bäume und ihrer Umgebung zu erfassen. Außerdem werden wir acht Äste von jedem Fokusbaum (vier Viertel mal zwei Schichten – oben und unten) entnehmen, um die Herbivorie und die Blattmerkmale zu bestimmen. Anschließend werden wir die Arthropodengemeinschaften auf Ordnungsebene sortieren und zählen und sie nach zwei Größenklassen metabarcodieren. Schließlich werden die Raupen mit einem individuellen Barcode versehen, um die Parasitoide zu bestimmen.
Erwartetes Ergebnis: Die Antworten werden es uns ermöglichen, zum ersten Mal festzustellen, inwieweit frühere Ergebnisse von Eichen auf andere Baumarten verallgemeinert werden können, und einen tieferen Einblick in die ökologischen Mechanismen hinter der Mischungskomponente des Landnutzungsgradienten in Wäldern zu geben.
Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen
