• search hit 6 of 107
Back to Result List

Lepidoptera in agricultural landscapes : the role of field margins, the effects of agrochemicals and moth pollination services

  • Modern agriculture is a dominant land use in Europe, although it has been associated with negative effects on biodiversity in agricultural landscapes. One species-rich insect group in agro-ecosystems is the Lepidoptera (moths and butterflies); however, the populations of a number of Lepidoptera species are currently declining. The aims of this thesis were to assess the amount and structure of field margins in agricultural landscapes, study the effects of realistic field margin input rates of agrochemicals (fertilizer and pesticides) on Lepidoptera, and provide information on moth pollination services. In general, field margins are common semi-natural habitat elements in agro-ecosystems; however, data on the structure, size, and width of field margins is limited. An assessment in two German agricultural landscapes (4,000 ha each) demonstrated that many of the evaluated field margins were less than 3 m wide (Rhineland‐Palatinate: 85% of margin length; Brandenburg: 45% margin length). In Germany, risk mitigation measures (such as buffer zones) to reduce pesticide inputs to terrestrial non-crop habitats do not have to be established by farmers next to narrow field margins. Thus, narrow field margins receive inputs of agrochemicals, especially via overspray and spray drift. These field margins were used as a development habitat for caterpillars, but the mean abundance of caterpillars was 35 – 60% lower compared with that in meadows. Caterpillars were sensitive to realistic field margin input rates of insecticide (pyrethroid, lambda-cyhalothrin) in a field experiment as well as in laboratory experiments. Moreover, 40% fewer Hadena bicruris eggs were observed on Silene latifolia plants treated with this insecticide compared with control plants, and the flowers of these insecticide-treated plants were less likely to be pollinated by moths. In addition, realistic field margin input rates of herbicides can also affect Lepidoptera. Ranunculus acris L. plants treated with sublethal rates of a sulfonylurea herbicide were used as host plants for Mamestra brassicae L. caterpillars, which resulted in significantly lower caterpillar weights, increased time to pupation, and increased overall development time compared with caterpillars feeding on control plants. These results might have been caused by lower nutritional value of the herbicide-treated plants or increased concentrations of secondary metabolites involved in plant defense. Fertilizer applications slightly increased the caterpillar abundance in the field experiment. However, fertilizers reduce plant diversity in the long term and thus, most likely, also reduce caterpillar diversity. Moths such as Noctuidae and Sphingidae have been observed to act as pollinators for numerous plant species, including a number of Orchidaceae and Caryophyllaceae. Although in temperate agro-ecosystems moths are less likely to act as the main pollinators for crops, they can pollinate non-crop plants in semi-natural habitats. Currently, the role of moths as pollinators appears to be underestimated, and long-term research focusing on ecosystems is necessary to address temporal fluctuations in their abundance and community composition. Lepidoptera represent a diverse organism group in agricultural landscapes and fulfill essential ecosystem services, such as pollination. To better protect moths and butterflies, agrochemical inputs to (narrow) field margins habitats should be reduced, for example, via risk mitigation measures and agro-environmental schemes.
  • In Europa ist die moderne Landwirtschaft eine der häufigsten Formen der Landnutzung, allerdings wird sie auch mit negativen Auswirkungen auf die Biodiversität in Agrarlandschaften in Verbindung gebracht. Lepidoptera (Nacht- und Tagfalter) bilden eine artenreiche Gruppe in Agrarsystemen, doch die Populationen vieler Falterarten sind rückläufig. Zu den Zielen der vorliegenden Arbeit gehörte es, Feldsäume in Agrarlandschaften zu erfassen und zu charakterisieren, Effekte realistischer Eintragsraten von Agrarchemikalien (Dünger und Pestizide) in Feldsäumen auf Lepidoptera zu untersuchen und Informationen zu den Bestäubungsleistungen von Nachtfaltern zu sammeln. Feldsäume sind zwar häufige semi-natürliche Habitatelemente in Agrarökosystemen, aber es gibt nur wenige Informationen über ihre Struktur, Größe und Breite. Daher wurden Feldsäume in zwei deutschen Agrarlandschaften (je 4.000 ha) erfasst und es zeigte sich, dass ein Großteil dieser Säume schmaler als 3 m war (Rheinland-Pfalz: 85% der Feldsaumlänge, Brandenburg: 45% der Feldsaumlänge). In Deutschland müssen Landwirte bei solchen schmalen Feldsäumen keine Maßnahmen zur Verminderung von Pestizideinträgen (z.B. Pufferzonen) umsetzen. Agrarchemikalien werden deshalb insbesondere durch Überspritzung und Abdrift in schmale Feldsäume eingetragen. In solchen schmalen Feldsäumen konnten zwar Raupen nachgewiesen werden, doch ihre mittlere Abundanz war um 35 – 60% niedriger als auf Vergleichsflächen (Wiesen). Im Rahmen eines Feldversuchs sowie in Laborexperimenten zeigte sich, dass Raupen sensitiv auf Insektizideinträge (Pyrethroid, Lambda-Cyhalothrin) regieren. Zudem wurden auf insektizid-behandelten Silene latifolia Pflanzen 40% weniger Eier von Hadena bicruris Faltern gefunden als auf unbehandelten Kontrollpflanzen und die Blüten der behandelten Pflanzen wurden seltener von Nachtfaltern bestäubt. Lepidoptera können neben Insektizid- auch von Herbizideinträgen beeinflussen werden. Ranunculus acris L. Pflanzen wurden mit subletalen Raten eines Sulfonylurea-Herbizids behandelt und dann als Futterpflanzen für Mamestra brassicae L. Raupen genutzt; dies führte zu signifikant geringeren Raupengewichten, einer verlängerten Zeit bis zur Verpuppung und einer verlängerten Gesamtentwicklungsdauer verglichen mit Raupen, die an Kontrollpflanzen fraßen. Ursachen hierfür waren möglicherweise ein geringerer Nährwert oder eine höhere Konzentration von Abwehrstoffen in den herbizid-behandelten Pflanzen. Düngereinträge führten zu einer geringfügigen Erhöhung der Raupenabundanz in dem Feldversuch. Langfristig reduziert Dünger jedoch die Pflanzenvielfalt und dadurch wahrscheinlich auch die Raupendiversität. Nachtfalter wie Noctuidae und Sphingidae sind Bestäuber für zahlreiche Pflanzenarten, z.B. viele Orchidaceae und Caryophyllaceae. Obwohl sie in den Agrarökosystemen der gemäßigten Breiten wahrscheinlich keine bedeutenden Bestäuber für Kulturpflanzen sind, können Nachtfalter aber für die Bestäubung der Wildpflanzen in semi-natürlichen Habitaten von Relevanz sein. Dabei wird die Rolle der Nachtfalter als Bestäuber zurzeit vermutlich unterschätzt und es werden Langzeitstudien benötigt, um die zeitlichen Schwankungen in ihrer Abundanz und Artenzusammensetzung berücksichtigen zu können. Lepidopteren bilden eine artenreiche Organismengruppe in Agrarlandschaften, die auch wesentliche Ökosystem-Dienstleistungen erfüllen. Um Nacht- und Tagfalter besser zu schützen, sollten Einträge von Agrarchemikalien in (schmale) Feldsaumhabitate reduziert werden, beispielsweise durch Maßnahmen zur Risikominderung von Pestiziden und Agrarumweltprogramme.

Download full text files

Export metadata

Additional Services

Share in Twitter Search Google Scholar
Metadaten
Author:Melanie Hahn
URN:urn:nbn:de:kola-10288
Advisor:Carsten Brühl, Ralf Schulz
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of completion:2015/10/16
Date of publication:2015/10/16
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Landau, Fachbereich 7
Date of final exam:2015/09/22
Release Date:2015/10/16
Tag:Feldsaum; Herbizid; Insektizid; Nachtfalter; Raupe
Insecticide
GND Keyword:Herbizid; Insektizid; Nachtschmetterlinge; Raupe
Number of pages:156 S.
Institutes:Fachbereich 7 / Fachbereich 7
Licence (German):License LogoEs gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG