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Arthropods in agricultural landscapes – Effects of land use on beetle and spider diversity

  • Agricultural intensification is leading to a severe decline in farmland biodiversity worldwide. The resulting landscape simplification through the expansion of monocultures and removal of non-crop habitats has a major impact on arthropod communities in agricultural landscapes. While arable fields are often highly disturbed and ephemeral habitats that are unsuitable for many species, non-crop habitats in agroecosystems can provide important refugia. The creation of non-crop habitats through agri-environmental schemes (AES) in intensive agricultural landscapes, such as the ‘Maifeld’ region in western Germany, is intended to mitigate the negative effects of agricultural intensification, although the effectiveness of these measures for nature conservation is still controversial. Therefore, this work focuses on the taxonomic and functional diversity of beetles (Coleoptera) and spiders (Araneida), being important providers of ecosystem services, between wheat fields and different non-crop habitats, namely grassy field margins adjacent to wheat and oilseed rape fields, small- and large-scale set-aside areas sown with wildflowers, and permanent grassland fallows. Arthropods were collected between 2019 and 2020 using pitfall traps and suction sampling. Land-use type influenced beetle and spider diversity in the study area, with significantly higher values in grassland fallows than wheat fields. Surprisingly, species diversity differed little among all non-crop habitats, but all harboured distinct species assemblages. In particular, large long-term grassland fallows showed the largest within-group variation of beetle and spider assemblages and represented important habitats, especially for habitat specialists and threatened species, likely due to their variable soil moisture and complex habitat structure. In contrast, the homogeneous arthropod assemblages of wheat fields exhibited lower trait richness and were dominated by a few predatory species adapted to such disturbed, man-made habitats. Interestingly, all conservation measures complemented each other in that they contributed in different ways to supporting beetles and spiders in agricultural landscapes. Even small-scale non-crop habitats and existing habitat boundaries in an agricultural matrix appear to be valuable habitats for farmland arthropods by enhancing taxonomic diversity. Field margins and small wildflower-sown patches can link isolated non-crop habitats and contribute to a heterogeneous agricultural landscape. Consequently, a combination of various small- and large-scale greening measures leads to increased compositional and configurational landscape heterogeneity, resulting in improved beetle and spider diversity. Considering the ongoing loss of farmland biodiversity worldwide, agri-environmental schemes should be promoted in the future, as they are particularly important for arthropod conservation in intensive agricultural landscapes such as the Maifeld region.
  • Intensivierung der Landwirtschaft führt weltweit zu einem fortschreitenden Verlust der biologischen Vielfalt in Agrarlandschaften. Die daraus resultierende Homogenität der Landschaft, die mit der Ausweitung von Monokulturflächen und dem Verlust naturnaher Lebensräume einhergeht, hat schwerwiegende Auswirkungen auf Arthropoden in Agrarlandschaften. Während Ackerflächen aufgrund intensiver und häufiger Störungen für viele Arten ungeeignete Habitate darstellen, können naturnahe Lebensräume in Agrarökosystemen als wichtige Rückzugsflächen fungieren. Die Erschaffung von naturnahen Lebensräumen durch Agrarumweltmaßnahmen in intensiven Agrarlandschaften, wie der Maifelder Agrarlandschaft in Westdeutschland, sollen den negativen Auswirkungen der landwirtschaftlichen Intensivierung entgegenwirken. Allerdings ist die Wirksamkeit dieser Maßnahmen für den Artenschutz noch umstritten. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit die Artenvielfalt der Käfer (Coleoptera) und Spinnen (Araneida) auf Weizenfeldern und verschiedenen naturnahen Lebensräumen (grasbewachsene Feldränder angrenzend an Weizen- und Rapsfelder; klein- und großflächige, mit Wildblumenmischungen eingesäte, Stilllegungsflächen; dauerhafte Grünlandbrachen) miteinander verglichen. Hierfür wurden die Arthropoden in den Jahren 2019 und 2020 mit Bodenfallen und Saugproben erfasst. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass die Landnutzung die Käfer- und Spinnendiversität im Untersuchungsgebiet beeinflusst, mit einer deutlich höheren Artenvielfalt auf den Grünlandbrachen als auf den Weizenfeldern. Überraschenderweise bestanden zwischen allen naturnahen Lebensräumen nur geringe Unterschiede, jedoch beherbergten sie unterschiedliche Artengemeinschaften. Hier unterschieden sich vor allem die Käfer- und Spinnengemeinschaften der großflächigen Grünlandbrachen deutlich von allen anderen untersuchten Landnutzungstypen. Insbesondere für Habitatspezialisten und gefährdete Arten stellten die Grünlandbrachen wichtige Lebensräume dar, wahrscheinlich aufgrund ihrer variablen Bodenfeuchtigkeit und komplexen Lebensraumstruktur. Im Gegensatz dazu wiesen Weizenfelder homogene Arthropodengemeinschaften mit einem geringeren Merkmalsreichtum auf und wurden von einigen wenigen räuberischen Arten dominiert, die sich an derartig intensive Lebensräume angepasst haben. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich alle Schutzmaßnahmen ergänzen, indem sie auf unterschiedliche Weise zur Förderung der Käfer und Spinnen auf landwirtschaftlichen Flächen beitragen können. Selbst kleinflächige naturnahe Lebensräume und bestehende Habitatgrenzen in einer landwirtschaftlichen Matrix scheinen wertvolle Lebensräume für Arthropoden in Agrarökosystemen darzustellen, indem sie zur Erhöhung der taxonomischen Vielfalt beitragen. Feldränder und kleine, mit Wildblumen eingesäte Flächen, können isolierte naturnahe Lebensräume miteinander verbinden und zu einer heterogenen Agrarlandschaft beitragen. Folglich führt eine Kombination verschiedener klein- und großflächiger Begrünungsmaßnahmen zu einer erhöhten Landschaftsheterogenität, die sich wiederum positiv auf die Käfer- und Spinnenvielfalt auswirkt. In Anbetracht des weltweit anhaltenden Verlustes der Artenvielfalt in Agrarlandschaften, sollten Agrarumweltmaßnahmen in Zukunft gefördert werden, da sie für den Arthropodenschutz in intensiven Agrarlandschaften, wie im Maifeld, besonders bedeutsam sind.

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Metadaten
Author:Tamara Rischen
URN:urn:nbn:de:kola-23197
Referee:Klaus Fischer
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of completion:2022/06/08
Date of publication:2022/07/08
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Koblenz, Fachbereich 3
Date of final exam:2022/05/19
Release Date:2022/07/08
Tag:Araneae; Coleoptera; agricultural intensification; biodiversity conservation; non-crop habitats
Number of pages:44
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Enthält keine Zeitschriftenaufsätze.
Institutes:Fachbereich 3 / Institut für Integrierte Naturwissenschaften / Institut für Integrierte Naturwissenschaften, Abt. Biologie
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