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The role of alternative resources for pollinators and aphid predators in agricultural landscapes

  • The world wide decline of insects is often associated with loss of natural and semi-natural habitat caused by intensified land-use. Many insects provide important ecosystem services to agriculture, such as pest control or pollination. To efficiently promote insects on remaining semi-natural habitat we need precise knowledge of their requirements to non-crop habitat. This thesis focuses on identifying the most important semi-natural habitats (forest edges, grasslands, and semi-open habitats) for pollinators and natural enemies of crop pests with respect to their food resource requirements. Special attention is given to floral resources and their spatio-temporal distribution in agricultural landscapes. Floral resource maps might get closer at characterizing landscapes the way they are experienced by insects compared to classical habitat maps. Performance of the two map types was compared on the prediction of wild bees and natural enemies that consume nectar and pollen, identifying habitats of special importance in the process. In wild bees, influences of spatio-temporal floral resource availability were analysed as well as habitat preferences of specific groups of bees. Understanding dietary needs of natural enemies of crop pests requires additional knowledge on prey use. To this end, ladybird gut contents have been analysed by means of high-throughput sequencing for insight into aphid prey-use. Results showed, that wild bees were predicted better by floral resource maps compared to classical habitat maps. Forest edge area, as well as floral resources in forest edges had positive effects on abundance and diversity of rare bees and important crop pollinators. Similar patterns were retained for grassland diversity. Especially early floral resources seemed to have positive effects on wild bees. Crops and fruit trees produced a resource pulse in April that exceeded floral resource availability in May and June by tenfold. Most floral resources in forest edges appeared early in the season, with the highest floral density per area. Grasslands provided the lowest amount of floral resources but highest diversity, which was evenly distributed over the season. Despite natural enemies need for floral resources, classical habitat maps performed better at predicting natural enemies of crop pests compared to floral resource maps. Classical habitat maps revealed a positive effect of forest edge habitat on the abundance of pest enemies, which translated into improved aphid control. Results from gut content analysis reveal high portions of pest aphid species and nettle aphids as well as a broader insight into prey spectra retained from ladybirds collected from sticky traps compared to individuals collected by hand. The aphid specific primer designed for this purpose will be helpful for identifying aphid consumption by ladybirds in future studies. Findings of this thesis show the potential of floral resource maps for understanding interactions of wild bees and the landscape but also indicate that natural enemies are limited by other resources. I would like to highlight the positive effects of forest edges for different groups of bees as well as natural enemies and their performance on pest control.
  • Der Verlust zahlreicher Insekten wird weitgehend in Verbindung gebracht mit dem Verlust von natürlichem und halbnatürlichem Lebensraum durch intensivierte Landnutzung. Viele Insekten liefern wichtige Ökosystemleistungen an die Landwirtschaft wie z.B. Bestäubung und Schädlingsbekämpfung. Um diese Insekten effizient auf den verbleibenden halbnatürlichen Flächen zu fördern, ist genaues Wissen über ihre Ansprüche an das Umland von Agrarflächen erforderlich. Der Fokus dieser Dissertation liegt auf der Suche nach den wichtigsten halbnatürlichen Habitattypen (Waldrand, Wiesen und halb-offene Habitate) zur Förderung von Nützlingen und Bestäubern aufgrund der Bedeutung von Nahrungsressourcen, welche sie dort nutzen. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf Blütenressourcen und wie diese räumlich und zeitlich im Kulturland verteilt sind. Darauf basierte Ressourcenkarten versprechen eine Charakterisierung der Landschaft, welche der Relevanz für Insekten näher kommt als klassische Habitatkarten. In dieser These wurde deshalb verglichen, ob sich das Vorkommen von Wildbienen, sowie Nektar und Pollen konsumierenden Nützlingen besser mit klassischen Habitatkarten, oder mit Ressourcenkarten vorhersagen lässt und identifizierte Habitate besonderer Wichtigkeit. Bei Wildbienen wurde untersucht, inwiefern sich Präferenzen verschiedener Gruppen von Wildbienen unterscheiden und ob es zeitliche und räumliche Zusammensetzungen von Blühressourcen gibt, die besonders optimal sind. Da sich Nützlinge nebst der Nutzung von Blüten vor allem räuberisch ernähren, wurde des Weiteren deren Beutespektrum untersucht. Dazu wurde der Darminhalt von Marienkäfern mit genetischen Methoden mittels High Throughput Sequencing auf konsumierte Blattläuse analysiert. Blütenbasierte Ressourcenkarten sagten Bienen besser voraus als klassische Habitatkarten. Der Waldrand war dabei von besonderer Bedeutung. Sowohl Flächenanteil als auch Blühangebot hatten positive Einflüsse auf Abundanz und Artenreichtum von wichtigen Kulturbestäubern und seltenen Arten. Ähnliche Muster zeigten sich für Wiesendiversität. Dabei schien besonders das frühe Blühangebot einen positiven Einfluss auf Wildbienen zu haben. Kulturen und Obstbäume verursachten im April einen Blütenpuls, der das Blühangebot vom Mai und Juni um mehr als das Zehnfache überstieg. Waldränder boten besonders Anfang Mai und im Juni ein Blühangebot, das im Verhältnis zur Fläche die weitaus höchste Dichte aufwies. Das Blühangebot von Wiesen war äusserst gering, zeigte aber die höchste Diversität, welche regelmässig über die Saison verteilt war. Obwohl die untersuchten Nützlinge Blüten fürs Überleben benötigen, waren blütenbasierte Habitatkarten weniger geeignet, um die Nützlingsabundanz zu erklären, als herkömmliche Habitatkarten. Diese zeigten, dass Waldränder von besonderer Bedeutung für Nützlinge sind. Die Anzahl der Nützlinge wiederum führte zur Unterdrückung von Blattläusen. Die Resultate der Darmuntersuchungen zeigten zum einen, dass Marienkäfer einen relativ hohen Anteil an schädlichen Blattlausarten und Brennesselblattläusen konsumieren, zum anderen zeigen sie, dass mit Klebfallen gefangene Marienkäfer einen wesentlich breiteren Einblick in das Beutespektrum erlauben, als von Hand gesammelt. Der zu diesem Zweck entwickelte Blattlausprimer wird für kommende Studien bei der Identifizierung der Blattlausbeute von Marienkäfern hilfreich sein. Unsere Resultate zeigen, dass Blütenkarten einen wichtigen Mehrwert für die Vorhersage von Wildbienen haben, nicht aber von Nützlingen, da für diese wohl andere Habitatfaktoren zusätzlich limitierend wirken. Der positive Einfluss von Waldrändern für unterschiedliche Gruppen von Wildbienen wie auch für Nützlinge und ihre Leistung als Schädlingsbekämpfer ist besonders hervorzuheben.

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Metadaten
Author:Lolita Ammann
URN:urn:nbn:de:kola-22025
Referee:Martin H. Entling, Matthias Albrecht
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of completion:2021/06/11
Date of publication:2021/06/18
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Landau, Fachbereich 7
Date of final exam:2020/08/28
Release Date:2021/06/18
Tag:Bees
Aphid predator; Ecosystem service; Gut content analysis; Landscape ecology; Wild pollinator
GND Keyword:Bienen <Familie>; Landschaftsökologie; Ökosystemdienstleistung
Number of pages:104 Seiten
Institutes:Fachbereich 7
Licence (German):License LogoEs gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG