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Heterogeneity, disturbance and phytodiversity in a human shaped environment: a comparison of semi-natural and agricultural landscapes in Central Europe

  • For decades a worldwide decline of biological diversity has been reported. Landscapes are influenced by several kinds of anthropogenic disturbances. Agricultural land use, application of fertilizers and pesticides and the removal of corridors simplify and homogenize a landscape whereas others like road constructions lead to fragmentation. Both kinds lead to a constraint of habitats, reduce living environment and gene pool, hinder gene flow and change the functional characteristics of species. Furthermore, it facilitates the introduction of alien species. On the other hand, disturbances of different temporal and spatial dimensions lead to a more diverse landscape because they prevent competitive exclusion and create niches where species are able to coexist. This study focuses on the complexity of disturbance regimes and its influence on phytodiversity. It differs from other studies that mostly select one or few disturbance types in including all identifiable disturbances. Data were derived from three study sites in the north of Bavaria and are subject to different land-use intensities. Two landscapes underlie agriculture and forestry, of which one is intensively used and the second one rather moderate and small-scaled. The third dataset was collected on an actively used military training area. The first part of the study deals with the influence of disturbance regimes on phytodiversity, first with the focus on military disturbances, afterwards in comparison with the agricultural landscapes. The second part examines the influence of disturbance regimes on red-listed species, the distribution of neophytes and generalist plant species and the homogenization of the landscape. All analyses were conducted on landscape and local scale. A decisive role was played by the variety of disturbance types, especially in different temporal and spatial dimensions and not by single kinds of disturbances, which significantly was proven in the military training area with its multiple and undirected disturbance regime. Homogeneous disturbance regimes that typically are found in agricultural landscapes led to a reduced species number. On local scale, the abiotic heterogeneity which originated of recent and historical disturbances superimposed the positive effects of disturbance regimes, whereas dry and nutrient-poor sites showed a negative effect. Due to a low tree density and moderate treatment species numbers were significantly higher in forest in the training area than in the two agricultural landscapes. Numbers of red-listed species were positively correlated to the total number of species in all three sites. However, the military training area showed a significantly higher abundance within the area in comparison to the agricultural landscapes where rare species were mostly found on marginal strips. Furthermore, numbers of neophytes and generalist species were lower and consequently homogenization. In conclusion, the military training area is an ideal landscape from a nature conservation point of view. The moderately used agricultural area showed high species numbers and agricultural productivity. However, yield is too low to withstand either abandonment or land-use intensification.
  • Seit Jahrzehnten wird weltweit eine zunehmende Bedrohung der biologischen Vielfalt durch anthropogene Einflüsse beobachtet. Landschaften sind durch unterschiedliche Arten von anthro-pogenen Störungen geprägt. So vereinheitlichen großflächiger Ackerbau, die Pestizidanwen¬dung und das Entfernen von Korridoren eine Landschaft, wohingegen der Straßenbau sie fragmentiert. Beides führt zu einer Einschränkung von Habitaten und reduziert sowohl den Lebensraum als auch den Genpool der Arten, verhindert den Genfluss und verändert die funktionellen Eigenschaften. Zudem können gebietsfremde Arten in der veränderten Umwelt schneller Fuß fassen. Auf der anderen Seite machen in verschiedenen zeitlichen und räumlichen Dimensionen vorkommenden Störungen eine Landschaft auch vielfältiger, da sie Nischen kreieren, in denen verschiedene Arten koexistieren können. Diese Studie befasst sich mit der Komplexität von Störungsregimes und dessen Auswirkungen auf die Phytodiversität. Durch die Aufnahme aller erkennbaren Störungstypen unterscheidet sie sich deutlich von anderen Studien, die sich meist nur auf einzelne Störungen konzentrieren. Die Daten stammen von drei Untersuchungsgebieten im Norden Bayerns, die unterschiedlichen Landnutzungsintensitäten unterliegen: Einer intensiven Land- und Forstwirtschaft, einer kleinräumigen und weniger intensiven Land- und Forstwirtschaft und einem aktiven Truppenübungsplatzes. Der erste Teil der Arbeit befasst sich mit der Auswirkung von Störungsregimen auf die Phytodiversität, zuerst mit Fokus auf militärische Störungen, dann im Vergleich mit den Agrarlandschaften. Der zweite Teil beleuchtet den Einfluss auf Rote-Liste Arten, auf die Verbreitung von Neophyten und Generalisten sowie auf die Homogenisierung der Landschaften. Die Analysen berücksichtigen sowohl die Landschafts- als auch die lokale Ebene. Nicht einzelne Störungstypen spielten eine entscheidende Rolle, sondern deren Vielfalt, sowohl in der Art als auch in der räumlichen und zeitlichen Vielfalt, was sich besonders auf dem Truppenübungs¬platz mit seinem multiplen aber ungerichteten Störungsregime zeigte. Die in landwirtschaftlichen Gebieten typischen homogenen Störungsregimes, wie Pflügen, Einsäen und Düngen, führten zu reduzierten Artenzahlen. Auf lokaler Ebene überlagerte die Heterogenität der abiotischen Faktoren, deren Ursprung in rezenten und historischen Störungen liegt, die positiven Effekte der Störungen, während vor allem trockene und nährstoffarme Standorte negativen Einfluss zeigten. Wälder des Truppenübungsplatzes zeigten sich durch ihre geringere Dichte und moderate Nutzung deutlich artenreicher im Vergleich zu den landwirtschaftlichen Untersuchungsgebieten. Die Anzahl der Rote-Liste Arten war in allen drei Untersuchungsgebieten positiv mit der Gesamtzahl der Arten korreliert, jedoch zeigte der Truppenübungsplatz eine signifikant höhere Abundanz der Arten innerhalb des gesamten Gebietes im Vergleich zu den landwirtschaftlichen Gebieten, wo seltene Arten überwiegend auf Randstandorten zu finden waren. Ebenso fanden sich dort weniger Neophyten und Generalisten und somit eine geringere Homogenisierung. Somit zeigte sich der Truppenübungsplatz als Idealgebiet aus Naturschutzsicht. Die moderat bewirtschaftete Frankenalb vereint eine hohen Artenzahl und eine Produktivität, trotzdem wird diese Art von Landschaft in der heutigen industrialisierten Zeit nicht von Bestand sein, da der Ertrag zu gering ist.

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Metadaten
Author:Martin Alt
URN:urn:nbn:de:kola-10307
Place of publication:Landau
Referee:Constanze Buhk, Hermann Jungkunst
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of completion:2015/10/19
Date of publication:2015/10/22
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Landau, Fachbereich 7
Date of final exam:2015/05/20
Release Date:2015/10/22
Tag:cultural landscape; disturbance; land use; nature conservation; plants
Institutes:Fachbereich 7
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