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Amphibians in a fragmented viticultural landscape

  • In the last decades, it became evident that the world is facing an unprecedented, human-induced global biodiversity crisis with amphibians being one of the most threatened species groups. About 41% of the amphibian species are classified as endangered by the IUCN, but even in amphibian species that are listed as "least concern", population declines can be observed on a local level. With land-use change and agrochemicals (i.e. pesticides), two of the main drivers for this amphibian decline are directly linked to intensive agriculture, which is the dominant landscape type in large parts of Europe. Thus, understanding the situation of amphibians in the agricultural landscape is crucial for conservation measures. In the present thesis, I investigated the effects of viticulture on amphibian populations around Landau in der Pfalz (Germany) in terms of habitat use, pesticide exposure, biometric traits as well as genetic and age structure. From the perspective of amphibians, land-use change means usually the destruction of habitats in agricultural landscapes, which often leads to landscape fragmentation. Thus, I followed the question if also vineyards lead to the fragmentation of the landscape and if pesticides that are frequently used in viticulture have to be considered as a factor too, so if there is a chemical landscape fragmentation. Using telemetry, I could show that common toads (Bufo bufo) can be found directly in vineyards, but that they tend to avoid them as habitat. Analysing the genetic structure of common frogs (Rana temporaria) revealed that vineyards have to be considered as a barrier for amphibians. To identify if pesticides contribute to the resulting landscape fragmentation, I conducted an arena choice experiment in the laboratory in which I found evidence for an avoidance of pesticide-contaminated soil. Such an avoidance could be one of the underlying reasons for a potential chemical landscape fragmentation. By combining telemetry data with information about pesticide applications from local wine growers, I could show that a large part of the common toads is likely to come in contact with pesticides. Further, I demonstrated that the agricultural landscape, probably due to the application of pesticides, can have negative effects on the reproduction capacity of common toads. By studying palmate newts (Lissotriton helveticus) I found that adult newts from agricultural ponds are smaller than those from forest ponds. As I did not find differences in the age structure and growth, these differences might be carry-over effects from earlier life stages. While agricultural ponds might be suitable habitats for adult palmate newts, the potential carry-over effect indicates suboptimal conditions for larvae and/or juveniles. I conclude that the best management measure for sustaining amphibians in the agricultural landscape would be a heterogeneous cultural landscape with a mosaic of different habitat patches that work without or at least a reduced amount of pesticides. Green corridors between populations and different habitats would allow migrating individuals to avoid agricultural and thus pesticide-contaminated areas. This would reduce the pesticide exposure risk of amphibians, while preventing the fragmentation of the landscape and thus the isolation of populations.
  • In den letzten Jahrzehnten wurde deutlich, dass die Welt mit einer beispiellosen, vom Menschen verursachten Biodiversitätskrise konfrontiert ist. Eine der am stärksten bedrohten Artengruppen stellen dabei die Amphibien dar, so gelten laut IUCN 41% der Amphibienarten als gefährdet. Jedoch können selbst bei Arten die als "least concern" klassifiziert sind Populationsrückgänge auf lokaler Ebene beobachtet werden. Mit einer veränderten Landnutzung und dem Einsatz von Pestiziden sind zwei der Hauptursachen für diese Gefährdung direkt mit intensiver Landwirtschaft verbunden. Daher ist das Wissen um die Situation von Amphibien in der Agrarlandschaft von entscheidender Bedeutung für Schutzmaßnahmen. In der vorliegenden Arbeit wurden Amphibienpopulationen in der durch Weinbau geprägten Gegend um Landau in der Pfalz (Deutschland) im Hinblick auf Lebensraumnutzung, Pestizidexposition, biometrische Merkmale sowie der Alters- und genetischer Populationsstruktur untersucht. Da Agrarflächen oft zur Fragmentierung von Landschaften führen, ging ich der Frage nach ob dies auch auf Weinberge zutrifft und ob eingesetzte Pestizide zur Fragmentierung beitragen, ob also eine chemische Landschaftsfragmentierung vorliegt. Durch die Telemetrierung von Erdkröten (Bufo bufo) konnte ich zeigen, dass diese Art direkt in Weinbergen gefunden werden kann, diese aber generell eher meidet. Die Analyse der genetischen Struktur von Grasfröschen (Rana temporaria) ergab, dass Weinberge als Barriere für Amphibien anzusehen sind. Um herauszufinden, ob Pestizide zu der daraus resultierenden Landschaftsfragmentierung beitragen, führte ich einen Wahlversuch im Labor durch, bei dem ich ein Vermeidungsverhalten gegenüber kontaminierten Böden fand, was zu einer chemischen Landschaftsfragmentierung führen könnte. Durch die Kombination von Telemetriedaten mit Daten über Pestizidanwendungen von lokalen Winzern konnte ich zeigen, dass ein großer Teil der Erdkröten mit Pestiziden in Kontakt kommt. Außerdem konnte gezeigt werden, dass sich die Agrarlandschaft und hier wahrscheinlich Pestizide negativ auf die Fortpflanzungsfähigkeit von Erdkröten auswirkt. Bei der Untersuchung von Fadenmolchen (Lissotriton helveticus) stellte ich fest, dass adulte Molche aus Gewässern in der Agrarlandschaft kleiner sind als Individuen aus Gewässern im Wald. Da kein Unterschied in der Altersstruktur festgestellt werden konnte, könnten diese Größenunterschiede auf suboptimale Bedingungen für Larven und/oder Jungtiere hindeuten, wenngleich Gewässer in der Agrarlandschaft geeignete Lebensräume für adulte Teichmolche sein könnten. Ich komme zu dem Schluss, dass die beste Maßnahme zum Schutz von Amphibien in der Agrarlandschaft eine heterogene Kulturlandschaft mit einem Mosaik aus verschiedenen Lebensräumen wäre, die ohne oder zumindest mit weniger Pestiziden auskommt. Grüne Korridore zwischen Populationen und Teillebensräumen würden es wandernden Individuen ermöglichen, landwirtschaftliche und damit pestizidbelastete Flächen zu vermeiden. Dies würde das Risiko der Pestizidexposition von Amphibien verringern und gleichzeitig die Fragmentierung der Landschaft und damit die Isolation von Populationen verhindern.

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Metadaten
Author:Christoph Leeb
URN:urn:nbn:de:kola-23840
Referee:Kathrin Theissinger
Advisor:Carsten Brühl
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of completion:2022/12/10
Date of publication:2022/12/15
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Landau, Fachbereich 7
Date of final exam:2022/06/13
Release Date:2022/12/15
Number of pages:192 Seiten
Comment:
Kumulative Dissertation
Institutes:Fachbereich 7
Fachbereich 7 / Institut für Umweltwissenschaften
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