Installation verschiedener Insektenfallen und Erhebung von meteorologischen Daten entlang eines Waldrandgradienten

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1 Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie Abteilung Forstzoologie und Waldschutz Installation verschiedener Insektenfallen und Erhebung von meteorologischen Daten entlang eines Waldrandgradienten Modul M.Forst.1223: Waldfauna Protokoll von: Dozent: Dr. Gerrit Holighaus 02. Juli 2014

2 1 Einleitung Die Klasse der Insekten zählt zu dem Stamm der Arthropoda, im Speziellen zu den Hexapoden, und bildet die artenreichste Klasse in der Zoologie. Mit mehr als bekannten Arten (Grimaldi und Engel 2005) ist der Einfluss der Insekten bedeutend. Sie besitzen ökologische Funktionen u.a. als Bestäuber, Schädlingsbekämpfer und als Nahrungsquelle. Zudem können einige Familien, wie zum Beispiel die Carabiden, als Bioindikatoren fungieren und frühzeitiges Handeln auf Störungen der Umwelt ermöglichen (Rainio und Niemelä 2003). Um diese Funktionen zu schützen bzw. zu nutzen muss die Präsenz der Organismen erfasst werden. Hierzu sind je nach Art und deren Verhalten unterschiedliche Fang- und Fallenmethoden möglich. 2 Material und Methode Die Installation der Fallen und die Erhebung ausgewählter meteorologischen Daten erfolgte am im Schedetal. Das Untersuchungsgebiet liegt nördlich von Hann. Münden in der Gemarkung Bühren. Das Untersuchungsgebiet liegt zum Teil auf NABU-eigenen Flächen und lässt sich als ein Mosaik aus landwirtschaftlich genutzter Fläche, Wald- und Waldrandstrukturen sowie offener Flächen, wie Wiesen, charakterisieren. Um mögliche meteorologische Einflüsse zu bestimmen werden in dem Gebiet vier Transekte mit unterschiedlicher Himmelsrichtung (Norden, Süden, Westen und Osten) platziert. Die Transekte werden als Waldrandgradient, mit Anteilen an einer Freifläche, an Waldrandstrukturen und an (geschlossenem) Wald positioniert. Entlang dieses Gradienten erfolgt die Bestimmung der Luft-, Oberflächen- und Bodentemperatur sowie der Windgeschwindigkeit und der Beleuchtungsstärke (Licht). Zudem erfolgte die Ausbringung von verschiedenen Fallen, der Transektlage entsprechend, auf der Freifläche, an bzw. in Waldrandstrukturen und im (geschlossenen) Wald. An jedem Standort erfolgte die Aufstellung je einer Fensterfalle, einer Flaschenfalle und einer Bodenfalle. Zusätzlich wurde im Freiland eine schwarze Fensterfalle und im Waldrand eine Bodenkombifalle positioniert. Abb. 1 zeigt die Standorte des beprobten Transekts und der Fallen im Wald, Waldrand und auf der Wiese. Die Fenster- und Flaschenfallen dienen dem Fangen von fliegenden Insekten, wobei die Flaschenfalle zusätzlich ein Konservierungs-/Lockstoff (hier Ethanol) enthält. Die Bodenfallen 1

3 Legende Transekt Untersuchungsgebiet Fallenstandorte Wald Waldrand Wiese Abb. 1: Lage des Untersuchungsgebiet im Maßstab 1: bzw. 1: Quelle der Karte: Google- Maps. dienen der Erfassung von bodenbewohnenden Insekten. Diese sowie die Bodenkombifalle enthalten ebenfalls Ethanol. Die Darstellung des Untersuchungsgebiet erfolgte mithilfe von QGIS v2.2 (QGIS Development Team 2009). 3 Ergebnisse und Auswertung Der Wald war offen, wies aber eine geschlossene Kronendecke vor. Der dominierende Bewuchs erfolgte durch Buchen (Fagus sylvatica). Vereinzelt waren auch Weißdorn (Crataegus) und weitere Rosengewächse (Rosacae) präsent. Die innerhalb des Waldrandgefüges ausgebrachten Fallen stehen unterhalb einer Eiche (Quercus robur). Abb. 2 zeigt den Verlauf der gemessenen Parameter entlang des Waldrandgradienten. Der Verlauf entspricht den typischen Erwartungen, mit einer Abnahme aller Messwerte in Richtung des Waldinneren. Die Boden- und Oberflächentemperaturen zeigen bis 17m, der Übergang von Freifläche in Wald, einen ähnlichen Verlauf. Während die Oberflächentemperatur weiterhin abnimmt, bleibt die Bodentemperatur annähernd konstant. Beide Parameter weisen im Bereich des Meter einen Peak auf und haben hier ihr Maximum bei etwa 23. Diese Messschwankung ist Folge des dort verlaufenden Weges. Während die Oberflächentemperatur ihre Minimum 2

4 bei 9,8 erreicht, liegt die Tiefsttemperatur des Bodens bei 13,1. Der geringere Abfall der Bodentemperatur basiert auf der isolierenden Wirkung des Kronendachs und des weiteren Bestandesaufbaus, wie zum Beispiel die Bodenvegetation, welche Schwankungen abpuffern. Die Lufttemperatur unterliegt nur geringen Schwankungen und liegt bei Werten zwischen 14,4 und 18,1. Die gemessene Beleuchtungsstärke fällt mit Übergang in den Wald stark ab. Dies ist Folge des hohen Bedeckungsgrades durch die Baumkronen. Das Maximum wurde auf der Freifläche mit lux gemessen; das Minimum liegt bei 936 lux im Waldinneren. Die erhobene Windgeschwindigkeit wurde der Übersichtlichkeit wegen nicht in die Abbildung aufgenommen. Auch hier zeigt sich das Gefälle der Messwerte; im Bereich der Freifläche beträgt die Windgeschwindigkeit 1,5 m/s und im Wald 0,1 m/s. Im Bereichs des Waldrandes herrscht eine Geschwindigkeit von 0,3 m/s. Abb. 2: Skizze des Profils und der Draufsicht (mit einer Breite von 10m) des 30m langen Transekts inklusive den Messwerten der Parameter Boden-, Oberflächen- und Lufttemperatur und Beleuchtungsstärke. Literatur Grimaldi, David und Michael S Engel (2005). Evolution of the Insects. Cambridge University Press. QGIS Development Team (2009). QGIS Geographic Information System. Open Source Geospatial Foundation. url: Rainio, Johanna und Jari Niemelä (2003). Ground beetles (Coleoptera: Carabidae) as bioindicators. In: Biodiversity & Conservation 12.3, S

5 Anhang Tabelle 1: Ergebnisse der Waldrandgradientenmessung Messposition (m) Licht [lux] Lufttemperatur [C ] 15,2 15,8 14,9 15,5 14,6 15,9 16,0 15,9 14,4 16,4 16,4 15,6 15,6 15,9 15,9 16,6 Bodentemperatur [C ] 14,6 14,8 14,2 14,3 13,8 13,5 13,4 13,2 13,4 13,1 13,2 13,7 14,1 13,7 13,3 13,6 Oberflächentemperatur [C ] 11,1 11,7 10,2 10,8 9,8 10,5 10,8 10,1 11,4 11,1 10,9 11,3 13,9 13,1 11,5 11,8 Windgeschwindigkeit [m/s] 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Messposition (m) Licht [lux] Lufttemperatur [C ] 18,0 17,0 17,4 17,7 17,2 17,7 18,1 16,7 17,5 17,8 17,2 17,4 17,5 16,5 14,8 Bodentemperatur [C ] 13,5 13,7 17,9 15,6 16,5 23,5 23,8 23,1 16,3 14,4 14,8 15,2 17,0 16,4 15,5 Oberflächentemperatur [C ] 12,7 14,0 17,8 20,8 15,7 22,9 22,7 23,3 15,1 15,2 15,2 15,7 17,8 17,2 18,8 Windgeschwindigkeit [m/s] 0,1 0,1 0,1 0,3 0,3 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 4

6 Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie Abteilung Forstzoologie und Waldschutz Kescher-, Klopfschirmfang und Installation eines Bodenphotoeklektors Modul M.Forst.1223: Waldfauna Protokoll von: Dozent: Dr. Gerrit Holighaus 09. Juli 2014

7 Untersuchungsgebiet Die Kartierung mittels Kescher und Klopfschirm erfolgte am im Schedetal. Abb. 1 zeigt die Standorte des mithilfe des Klopfschirms beprobten Transekts (blau) sowie der abgekescherten Fläche (rot) und den Standort des Bodenphotoeklektors (gelb). Legende Untersuchungsgebiet Kescherfang Standort Bodenphotoeklektor Untersuchungstransekt Klopfschirm Abb. 1: Lage der beprobten Standorte im Maßstab 1: Quelle der Karte: GoogleMaps. Die Darstellung des Untersuchungsgebiet erfolgte mithilfe von QGIS v2.2 (QGIS Development Team 2009). Kescherfang Der Kescherfang dient der Erfassung von Arthropoden in der Krautschicht und zählt zu den selektiven Erfassungsmethoden (Mühlenberg 1993). Es erfolgt eine strukturierte Erfassung der krautschichtbewohnenden Lebewesen, sowie eine anschließende Selektion der interessierenden Tiergruppen (ebd.). Der Kescherfang ermöglicht u.a. die Ermittlung von Artenspektren und relativen Häufigkeiten (Leather 2005). Problematisch ist die Abhängigkeit der Fangergebnisse vom Können des Fängers sowie von den Wetterbedingungen. Hier diente der Kescherfang als erster Teil der Fang-Wiederfang- Methode. In diesem Fall bezog sich der Fang auf den Braunen Waldvogel (Aphantopus hyperantus). Dieser wurde innerhalb einer Stunde in der oben dargestellten Fläche kartiert und markiert. Es erfolgte die Kennzeichnung von 45 Individuen. Zudem erfolgte die Erhebung durch drei weitere Gruppen. Während eine Gruppe ebenfalls A. hyperantus kartierte (37 Individuen), sammelten die beiden anderen Gruppen Kurzfühler- und Langfühlerschrecken (45 bzw. 29 Individuen). Die vier Fänge wurden jeweils mit einer unterschiedlichen Farbe markiert. Abb. 2: Brauner Waldvogel (Aphantopus hyperantus) 1

8 Klopfschirmprobe Eine weitere angewandte Methode war der Fang mithilfe eines Klopfschirms. Diese Methode dient der qualitativen Erfassung von Tieren auf Sträuchern und Bäumen (Abraham 1991; Mühlenberg 1993). Hierzu wird ein Klopfschirm (siehe Abb. 3) unter einen Ast von Sträuchern oder (kleineren) Bäumen gehalten und mit einem Stock auf den selbigen geschlagen. Dies wird einige Male (hier 5 Mal) wiederholt. Hier ist wichtig, dass bei mehreren Stichproben die Anzahl der Schläge identisch bleibt (Mühlenberg 1993). Die in den Schirm fallenden Tiere werden durch Klopf- und Schüttelbewegungen in einem, unter dem Schirm befestigten, Gefäß gesammelt. Abb. 3: Skizze eines Klopfschirms. Quelle: Abraham (1991) S.39. Diese Methode dient vor allem der Erfassung von Arthropden der Strauchschicht, entlang von Waldrändern und Hecken (ebd.). Die erhobenen Daten ermöglichen einen quantitativen Vergleich oder den Vergleich der Individuenzahlen zum Laubvolumen (ebd.). Zudem ermöglicht diese Methode eine Erhebung in steinigem und dornigen Geäst (ebd.). Problematisch hingegen ist die variierende Erreichbarkeit unterschiedlicher Heckenteile oder Holzgewächsarten (ebd.). Hier erfolgte die Kartierung durch jeden Teilnehmer. Pro Person wurden drei Klopfproben an unterschiedlichen Arten durchgeführt, wobei eine Person sich auf eine Art konzentrierte. Zu den kartierten Gehölzen zählen Eiche, Esche, Feldahorn, Wildapfel u.a.. Bodenphotoeklektor Abschließend erfolgte die Installation eines Bodenphotoeklektors. Dieser dient der Erfassung von bodenbelebenden und im Boden schlüpfenden Gliederfüßern (Arthropoden) (ecotech Umwelt-Meßsysteme GmbH 2014). Abb. 4 zeigt ein Schema eines Bodenphotoeklektor. Dieser besteht aus einem fest im Boden eingegrabenen Bodenring, auf dem ein Zelt befestigt wurde (ebd.). Am oberen Ende befindet sich die Eklektorkopfdose, welche phototaktisch reagierende Individuen einfängt (ebd.). Abb. 4: Schema eines Bodenphotoeklektor. Quelle: ogie/i/bodenphotoeklektor2.gif. 2

9 Anmerkung Es erfolgte die Leerung der am ausgebrachten Fallen. Eine Auswertung folgt nach deren Auszählung. Literatur Abraham, R. (1991). Fang und Präparation wirbelloser Tiere. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, New York. Leather, S. R. (2005). Insect sampling in forest ecosystems. Blackwell publishing. Mühlenberg, M. (1993). Freilandökologie UTB für Wissenschaft. 3. Aufl. Quelle & Meyer Verlag, Heidelberg, Wiesbaden. QGIS Development Team (2009). QGIS Geographic Information System. Open Source Geospatial Foundation. url: ecotech Umwelt-Meßsysteme GmbH (2014). Bodenphotoeklektoren. url: ecotech-bonn.de/de/produkte/oekologie/bodenphotoeklektor.html. 3

10 Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie Abteilung Forstzoologie und Waldschutz Beschreibung und Auswertung der Insektenfallen Modul M.Forst.1223: Waldfauna Protokoll von: Dozent: Dr. Gerrit Holighaus 16. Juli 2014

11 Einleitung Die Auswahl der Methode zur Erfassung von Insekten ist abhängig von deren Aktivität, dem Habitat und der Fragestellung. Im Folgenden erfolgt die Beschreibung von Fallen zur Erfassung von bodenbelebenden und flugfähigen Insekten entlang eines Waldgradiententransekts sowie deren Auswertung. Zusätzlich werden die Ergebnisse der Auszählung der Klopfproben dargestellt. Material und Methode Bodenfalle Die Bodenfalle, auch Barberfalle, dient dem Erfassen von aktiv herumlaufenden, bodenbelebenden Insekten (Abraham 1991). Es handelt sich um ein Gefäß, welches bis zum Rand im Boden eingegraben wird. Wichtig ist, dass der Rand des Gefäßes bündig mit der umgebenden Bodenoberfläche abschließt und so sicher gestellt ist, dass die Tiere in und nicht neben das Behältnis fallen. (Abraham 1991; Leather 2005) Zusätzlich wird ein Regenschutz, sowie ein Gitternetz, welches das Fangen von größeren Lebewesen verhindern soll, installiert. Bei dem Regenschutz ist, je nach Fragestellung, dessen Lichtdurchlässigkeit zu beachten, da ein blickdichter Schutz für sich versteckende Tiere anziehend wirken könnte. (Abraham 1991; Leather 2005) Die Bodenfalle ermöglicht den Lebendfang als auch das Abtöten und Konservieren der Tiere. Für das Abtöten und Konservierung wird ein Gemisch aus Wasser, einem Entspannungsmittel und Formalin genutzt. Die Leerung der Falle erfolgt bei lebend gefangenen Tieren täglich; bei konservierten Individuen kann die Entleerung seltener erfolgen. Im Anschluss erfolgt die Überführung in 70 igen Alkohol. (Abraham 1991) In diesem Fall wurde Ethanol verwendet und auf den Regenschutz verzichtet. Fensterfalle Die Fensterfalle dient der Erfassung von fliegenden Insekten, vor allem Käfern. Diese besteht aus gekreuzten Plexiglasscheiben, einem Deckel sowie einem Fangtrichter, welcher in einem Gefäß endete. Dieses wird, der Fragestellung entsprechend, an dem gewünschten Standort an einen Pfahl oder Ähnliches gehängt. Vorteil der gekreuzten Scheiben ist der verminderte Einfluss der Exposition und Windrichtung, da in alle Richtungen gefangen werden kann. (Mühlenberg 1993; Leather 2005) Die Insekten fliegen nun gegen die von ihnen nicht bemerkten Scheiben und fallen durch den Trichter und das Auffangbehältnis. Da eine Entleerung auch nach mehreren Wochen möglich ist, sollte sich in dem Behältnis ein Abtötungs- und Konservierungsmittel enthalten. (Mühlenberg 1993; Leather 2005) 1

12 Einen qualitativen Nachweis ist mithilfe dieser Methode nicht möglich, da auch Insekten außerhalb des Untersuchungsgebiets durch diese Falle gefangen werden können. Daher sollte diese Methode nur zum Nachweis von Arten oder der Erfassung in großräumigen Flächen bzw. Landschaften genutzt werden. Ein weiteres Problem stehlen Wind und Regen dar, wodurch die Falle beschädigt oder geflutet werden könnte. Zudem ist es nicht möglich das Fangen von geschützten Arten zu verhindern, wodurch weitere Maßnahmen erfolgen müssen (z.b. Beteiligung der unteren Naturschutzbehörde). (Mühlenberg 1993) Hier erfolgte die Erfassung mithilfe der Fensterfalle ohne Konservierungs- und Lockstoff, wodurch die Möglichkeit besteht, dass einige Individuen die Falle wieder verlassen haben. Flaschenfalle Die Flaschenfalle basiert auf dem gleichen Prinzip der Fensterfalle. Auch hier diente diese dem Fang von fliegenden Insekten. Allerdings ist diese Falle nur in eine Richtung geöffnet, wodurch Exposition und Windrichtung von Bedeutung sind. Diese Falle wurde in direkter Nähe zur Fensterfalle an dessen Pfahl befestigt und mit einem Lockstoff versehen. Bodenkombifalle Die Bodenkombifalle dient vor allem der Erfassung von tieffliegenden Insekten. Ihr Aufbau ähnelt der Fensterfalle. Auch hier kreuzen sich zwei Scheiben, gegen welche die Insekten fliegen und in einen Auffangbehälter fallen. Bestimmung Die Bestimmung erfolgte mithilfe von Binokularen, Einschlaglumpen und Bestimmungsbüchern wie Der Kosmos-Insektenführer von Zahradnik (2009) und Der Kosmos Käferführer: Die Käfer Mitteleuropas von Harde und Severa (2009). Ergebnisse und Auswertung Vorab ist zusagen, dass die teilweise kartierten Spinnentiere hier nicht berücksichtigt werden, da die Auswertung von Insekten im Vordergrund steht und die Daten zu den Spinnentieren nicht vollständig sind. Abb. 1 zeigt die Anzahl der gezählten Individuen je Ordnung unterschieden in deren Standort (Nord, Süd, Ost und West). Es erfolgte die Aufsummierung aller am jeweiligen Transekt ausgebrachten Fallen. Es zeigt sich, dass insgesamt vor allem die drei Ordnungen: Hymenoptera, Diptera und Coleoptera dominieren. Des Weiteren wird deutlich, dass am Standort Süd die meisten Individuen (247) gezählt wurden. Auffällig ist hier die hohe Anzahl an Coleoptera. In Bezug auf die Individuenzahl sind die drei weiteren Standorte ähnlich (121, 144 und 106 Individuen). 2

13 Während an allen Standorten die Anzahl an Dipteria annähernd identisch ist (49-61 Individuen), variiert die Individuenzahl der Hymenoptera an den Standorten Süd/Ost und Nord/West. So wurden an den Transekten Süd und Ost 61 bzw. 50 Insekten und an den Transekten Nord und West sieben bzw. zwölf Insekten gezählt. Ebenso fällt auf das am östlichen Standort die meisten unterschiedlichen Ordnungen vorgefunden wurden (9). Während an den drei weiteren Standorten ausschließlich Organismen der Ordnungen Diptera, Coleoptera, Hymenoptera, Hemiptera, Dermaptera, Lepidoptera und Isopoda gezählt wurden, kommen am Transekt Ost zusätzlich Diplopoda und Geophilomorpha vor. Die Interpretation der hohen Individuenzahl des Standortes Süd folgt bei der Darstellung des südlichen Transektes (Abb. 2). Eine mögliche Erklärung für die auffällig geringen Anzahlen an Hymenoptera an den nordbzw. westexponierten Transekten ist die Windrichtung. Am Tag der Aufnahme herrschte Wind aus nordwestlicher Richtung. In Bezug auf die Effektivität der Fallen sollte dies zwar keine Auswirkungen haben; möglicherweise jedoch auf das Verhalten der Tiere. So haben diese sich eher an windgeschützteren Standorten aufgehalten. Abb. 1: Vergleich der Transekte mit verschiedener Ausrichtung Abb. 2 zeigt einen Vergleich der unterschiedlichen Habitate am Standort Süd. Hierzu wurden die gefangenen Arten der an dem jeweiligen Standort ausgebrachten Fallen summiert. Hier zeigt sich die höchste Diversität auf der Wiese, die geringste Vielfalt ist im Wald vorzufinden. In Bezug auf die Individuenzahl sind die Habitate Wiese und Waldrand identisch (107), im Wald wurden hingegen nur 33 Individuen gezählt. Die dominierenden Ordnungen sind Coleoptera, Hymenoptera und Dipteria. Auffällig ist die hohe Anzahl an Hymenoptera auf der Wiese und an Coleoptera im Waldrand. Dies erklärt wiederum die hohe Gesamtzahl in Abb. 1. Die hohe Individuenzahl und die geringe Diversität der am Waldrand positionierten Fallen ist eine Folge der angrenzenden landwirtschaftlich genutzten Fläche. Auch Güth (2000) stellt fest, dass die Individuenzahl an Käfern auf dem Feld meist höher ist als auf der Wiese. Dies deckt sich mit den hier erhobenen Daten. 3

14 Eine mögliche Erklärung des geringen Anteils an Hymenoptera ist die Position der Fallen. Diese standen sehr nah zu einer Hecke und Eiche (Qercus robur), welche das ungehinderte Fliegen prinzipiell stören und somit die Möglichkeit eines zufälligen Einfangens verringern. Im Wald verhält sich dies ähnlich. Diese Möglichkeit bietet ausschließlich die Falle auf der Wiese. Diese steht frei, ist von allen Richtungen anfliegbar und nicht durch die Windrichtung zu beeinflussen. Abb. 2: Darstellung der Ergebnisse der unterschiedlichen Habitate am Standort Süd. Abb. 3 zeigt ausschließlich die Ergebnisse der Gruppe Süd. Dargestellt sind die drei Durchführungen je Art (a) sowie die vier häufigsten Ordnungen bzw. Familien (b). In Abb. 3(a) zeigt jeweils Malus spec. die höchste Individuenzahl. Die hier dominierenden Ordnungen sind Diptera und Dermaptera. Quercus robur weißt die geringste Individuenzahl, als auch die geringste Diversität auf. Die hohe Individuenzahl und der hohe Anteil an Dermaptera auf Malus spec. erklärt sich durch deren natürliches Vorkommen. Dermaptera ernähren sich von Schädlingen wie Blattläusen und weichen Pflanzenteilen, wie z.b. beschädigten Äpfeln. Im Allgemeinen gilt die Eiche (Quercus spec.) als ein diverser Insektenstandort. Dies zeigt sich hier nicht. Möglichkeiten hierfür sind ein fehlerhaftes Kartieren oder die von Quercus robur produzierten Gerbstoffe, welche den Baum vor Fressfeinden schützen soll. Das Vorkommen von Organismen der Ordnung Curculionidae ist hingegen typisch. Die Esche (Fraxinus excelsior) wird im Vergleich zu anderen Baum- und Straucharten weniger besiedelt. Die zeigt auch die Individuenzahl der einzelnen Fänge. Die typischen Besiedler dieser Art sind wie zum Beispiel Individuen der Curculionidae wurden auch hier vorgefunden. Abb. 3: Darstellung der Ergebnisse der Klopfprobe. (a) Darstellung der Drei Durchgänge je Art. (b) Darstellung der vier häufigsten Insektenarten und deren Fundort. 4

15 Literatur Abraham, R. (1991). Fang und Präparation wirbelloser Tiere. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, New York. Güth, M. (2000). Landschaftsökologische Aspekte der Besiedlung landwirtschaftlich genutzter Offenlandstandorte durch Arthropoden über den Luftpfad. url: www- docs. tucottbus.de/oekologie/public/mitarbeiter/gueth/diplom_gueth.pdf. Leather, S. R. (2005). Insect sampling in forest ecosystems. Blackwell publishing. Mühlenberg, M. (1993). Freilandökologie UTB für Wissenschaft. 3. Aufl. Quelle & Meyer Verlag, Heidelberg, Wiesbaden. 5

16 Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie Abteilung Forstzoologie und Waldschutz Lichtfang, Fang-Wiederfang, Quadratsammelmethode, Lumbricidenaustreibung und Horizontoskopnutzung Modul M.Forst.1223: Waldfauna Protokoll von: Dozent: Dr. Gerrit Holighaus 23. Juli 2014

17 Einleitung Da Insekten nicht ausschließlich tagaktiv sind, bietet der Lichtfang eine zentrale Fangmethode für nachtaktive Falter, aber auch für Dipteren, Neuropteren und Coloepteren. Im Folgenden werden zwei Methoden des Nachtfangs sowie zwei weitere durchgeführte Methoden vorgestellt. Material und Methode Fang-Wiederfang Die Methode des Fang-Wiederfangs wurde hier mithilfe eines Kescherfangs ausgeübt. Der Ablauf des Kescherfangs wurde bereits beschrieben und findet hier keine ausführliche Erwähnung. Der Fang-Wiederfang ermöglicht das Erfassen von Individuendichten (Mühlenberg 1993). Als Fangmethode dienen neben dem Kescherfang, weite Lebendfangmaßnahmen wie die Barberfalle (ebd.). Weiteres Kriterium bildet die Erfassbarkeit der Individuen; diese müssen gut markierbar und innerhalb der Population gut durchmischt sein (ebd.). Des Weiteren sollte ihre Lebensdauer mehrere Wochen betragen um ein erneutes Fangen zu ermöglichen (ebd.). Hier eignen sich neben den kartierten Lepidopteren auch Carabiden oder Caeliferen (ebd.). Quadratsammelmethode Die Quadratsammelmethode dient der Erfassung von Präsenz und Häufigkeit verschiedener Arten (ebd.). Hierzu wird mithilfe eines quadratischen Rahmens eine ca. 1/4 bis 1m 2 große Fläche systematisch auf Organismen untersucht (ebd.). In diesem Fall wurde ein Quadrat mit einer Kantenlänge von 30 cm genutzt; daraus ergibt sich eine Fläche von 900cm 2. Die Wahl der Probestandorte richtet sich nach der Fragestellung. Ist die räumliche und zeitliche Verbreitung von Interesse, wählt man eine systematische Stichprobenentnahme (ebd.). Beispiele für ein solches Beprobungsdesign wären die Kartierung entlang eines Transektes in einem gleichbleibenden Abstand, die Anordnung von Probepunkten kreisförmig um einen vordefinierten Standort oder die Beprobung in gewissen Zeitabständen (Mühlenberg 1993; Dodd 2011). Sind hingegen Angaben über die Populationsgröße einer Art von Bedeutung eignet sich eine randomisierte Stichprobenauswahl (Mühlenberg 1993; Dodd 2011). Hier eignen sich Programme zur Bestimmung von Zufallszahlen, welche mithilfe einer Karte und einem Koordinatensystem oder Rastergitter den Standort der Beprobung festlegen (Mühlenberg 1993). Vorteil an diesem Verfahren ist, dass die Wahrscheinlichkeit eines systematischen Fehlers minimiert wird (ebd.). Ein Auftreten von systematischen Fehlern hat den Mangel an Repräsentativität zur Folge (ebd.). Dem gegenüber steht jedoch die bessere Datenverteilung im Untersuchungsgebiet durch eine systematische Probenentnahme (ebd.). Dies kann zum Beispiel Informationen über vorhandene Trends im Gebiet liefern (ebd.). 1

18 Austreibung von Lumbriciden mithilfe einer Senfmehllösung Hierzu wurde eine Fläche von etwa 900cm 2 mithilfe eines Metallrahmens begrenzt. Voraussetzung dieser Methode ist, dass die Fläche annähernd vegetationslos ist und ein Austreten der Reizlösung verhindert wird (Fründ und Jordan 2004). Die Reizlösung ist ein Gemisch aus Senfmehl und Wasser im Verhältnis 1:10. Bei gegebenen Voraussetzungen werden 5l der Reizlösung schrittweise auf die Fläche gegeben und auf deren Versickern gewartet, dann erfolgt die erneute Zugabe der Lösung (ebd.). Infolgedessen sollen die Lumbriciden aus der Erde kommen (ebd.). Im Anschluss werden die Würmer gereinigt und an anderer Stelle wieder ausgesetzt. Aktiver Lichtfang Der Aufbau der Lichtfalle ähnelt dem der schon beschriebenen Fensterfalle. Die Falle wird frei aufgehängt, die kreuzenden Plexiglasscheiben dienen dem Abfangen der anfliegenden Insekten, welche daraufhin über einen Trichter in ein Auffangbehältnis fallen. Der Unterschied zur Fensterfalle besteht in der, in der Mitte angebrachten, UV-Leuchtstoffröhre. Diese Methode dient der Erfassung von Artenspektren und deren Häufigkeitsverteilung, Diversitätswerten und phänologischen Studien von nachtfliegenden Insekten (Mühlenberg 1993). Vorteil dieser standardisierten Methode ist die kontinuierliche und mehrfache Beprobung von Habitaten (ebd.). Problematisch hingegen ist die Abhängigkeit von den Wetterbedingungen (ebd.). Lichtdom Auch der Lichtdom dient der Erfassung von nachtfliegenden Insekten. Hier wird eine 160 Watt starke Quecksilberdampflampe an einem im Boden verankerten Stab befestigt und von einem Gazestoff umgeben. Zusätzlich wird der Boden mit einem weißen Tuch ausgelegt. Nun können die anfliegenden Organismen sich absetzten und bestimmt werden. Horizontoskop Das Horizontoskop dient der Erfassung von beschatteten Flächen und der Bestimmung der Sonnenstunden an einem Standort. Das Gerät besteht aus einer Plexiglaskugelkalotte mit ebenem Boden. Zur Einnordung und Horizontierung sind ein Kompass und eine Dosenlibelle vorhanden. Auf der ebenen Fläche sind Markierungslinien für die Monate und Angaben zur Tageszeit gegeben. Wichtig ist, dass die Erfassung ausschließlich für den beprobten Standort gültig ist und von Standort zu Standort variiert. Die Auswertung der Ergebnisse erfolgte mit der freien Programmiersprache R (R Development Core Team 2008). Ergebnisse und Auswertung Die Ergebnisse des Wiederfangs lassen keine populationsökologische Aussage zu, da keines der markierten Individuen wieder gefangen wurde. Möglich Erklärung ist die Dauer von zwei Wochen zwischen beiden Fängen. In dieser Zeit kann sich die farbige Markierung gelöst haben oder die Tiere verstorben sein. Zudem wurden bei dem zweiten Fang nur 22 Individuen gefangen, wobei hier einige Doppelzählungen erfolgten. Dem stehen die 45 Individuen aus dem ersten Fang 2

19 gegenüber. Die geringere Anzahl an Fängen im zweiten Durchgang ist möglicherweise Folge des veränderten Untersuchungsgebiets. Dieses wurde innerhalb der zwei Wochen als Rinderweide genutzt und ist infolgedessen abgegrast und platt getreten. Tab. 1 zeigt die Ergebnisse der Quadratsammelmethode. Hier wird weder eine hohe Diversität noch eine hohe Abundanz der einzelnen Ordnungen deutlich. Die Ergebnisse wurden über die fünf Durchführungen gemittelt und auf 1m 2 hochgerechnet. Die höchsten Abundanzen zeigen die Arachniden und Formicidaen. Die hohe Individuenzahl der Formicidae ist Folge der Ameisenhaufen in der vierten und fünften Probe. Tab. 1: Ergebnisse der Quadratsammelmethode Die Austreibung der Lumbriciden hat nicht funktioniert; es wurden keine Würmer gezählt. Mögliche Erklärungen wären der stark durchwurzelte, sehr dichte Oberboden sowie die Litterauflage. Der Boden erhält somit eine geringe Durchlüftung und eignet sich weniger als Lebensraum für Lumbriciden (Blume et al. 2010). Tab. 2 zeigt die Anzahl an gefangenen Individuen mithilfe des Lichtdoms. Die meisten Individuen zählen zur Ordnung der Lepidoptera. Die Ergebnisse könnten durch die selektive Betrachtung durch die Beobachter und durch die Anzahl der Beobachter selbst beeinflusst worden sein. Tab. 2: Ergebnisse des Nachtfangs mithilfe des Lichtdoms Ordnung falls nähere Bestimmung möglich Anzahl Microlepidoptera - 2 Noctuidae - 3 Geometridae - 3 Coleoptera - 1 Orthoptera - 3 Lepidoptera Phragmatobia fuliginosa 2 Lepidoptera Euthrix potatoria 3 Lepidoptera Callimorpha dominula 1 Lepidoptera Trachea atriplicis 1 Diptera Brachycera 1 Diptera Tipulidae 1 Die Fänge der aktiven Lichtfalle wurden eingesammelt und mitgenommen; eine Auswertung erfolgte nicht. Des Weiteren wurden die Daten des Dataloggers zur Auswertung bereitgestellt. Zur Berechnung der mittleren Tagestemperaturen und des mittleren Tagesgangs wurden die negativen Werte sowie die Werte über 50 entfernt, da aufgrund der Jahreszeit davon auszugehen ist, dass die 3

20 Temperatur nicht unter den Nullpunkt fällt und eine Temperatur über 50 nicht erreicht wird. Abb. 1 zeigt die mittleren Tagestemperaturen und der relativen Luftfeuchte vom 25.Juni 2014 bis zum 9. Juli 2014 auf der Wiese (a), sowie vom 25.Juni 2014 bis zum 17. Juli 2014 der Standorte Saum (b) und Wald (c). Auf der Wiese zeigt sich ein gegenläufiger Verlauf der Temperatur und der relativen Luftfeuchte. Die Temperatur steigt bis zum 6. Juli 2014 auf etwa 27 ; fällt anschließend jedoch wieder auf 17. Die relative Luftfeuchte schwankt bis zum 5. Juli zwischen 65 und 95 und fällt dann auf unter 30. Die Werte der Habitate Saum und Wald zeigen diese Gegenläufigkeit nicht, allerdings sind die Verläufe beider Standorte annähernd identisch. Die Temperaturen schwanken zwischen 12 und 24. Die Luftfeuchte liegt zwischen 59 und 97. Dies ist Folge des im Wald vorherrschenden Mikroklimas, welches die Temperaturen und die Luftfeuchte puffern. Abb. 1: Darstellung der mittleren Tagestemperaturen in (dunkelrot) und der relativen Luftfeuchte in (blau) vom 25.Juni 2014 (doy 176) bis zum 9. Juli 2014 (doy 190) auf der Wiese (a), sowie vom 25.Juni 2014 bis zum 17. Juli 2014 (doy 198) der Standorte Saum (b) und Wald (c). Abb. 2 zeigt den mittleren Tagesgang der Temperatur über den Zeitraum vom 25.Juni 2014 bis zum 9. Juli 2014 bzw. 17. Juli Der Verlauf ist durchaus typisch. Das Minimum aller Standorte liegt zwischen der dritten und fünften Stunde, steigt bis zur 15. Stunde und fällt im Anschluss wieder ab. Auffällig ist die unterschiedliche Spannweite an den drei Standorten. Diese ist auf der Wiese am größten und nimmt zum Wald hin ab. Auch dies ist auf das im Wald vorherrschende Mikroklima zurückzuführen, welches die Schwankungen abpuffert (Coch und Hondong 1995). 4

21 Abb. 2: Darstellung des mittleren Tagesgang der Temperatur ( ) der Standorte Wiese (a), Saum (b) und Wald (c). Abb. 3 zeigt die Verteilung der Sonnenstunden je Monat an dem beprobten Standort. Der Standort befand sich innerhalb der Waldrandstrukturen und wurde von einem Baum leicht abgeschirmt. Die Sonnenstunden schwanken zwischen 150 und 210 Stunden pro Monat. Die geringere Anzahl an Sonnenstunden von Mai bis Juli ist folge der Traufe. Die hohen Werte im Januar und März werden durch die, zu diesem Zeitpunkt, tiefere Stellung der Sonne ermöglicht. Abb. 3: Darstellung der Sonnenstunden je Monat. 5

22 Literatur Blume, H.-P., G. W. Brümmer, R. Horn, E. Kandeler, I. Kögel-Knabner, R. Kretzschmar, K. Stahr, S. Thiele-Bruhn, G. Welp und B. Wilke (2010). Lehrbuch der Bodenkunde. Springer Verlag, Heidelberg. Coch, T. und H. Hondong (1995). Waldrandpflege: Grundlagen und Konzepte. Neumann Verlag. Dodd, M. (2011). Where are my quadrats? Positional accurary in fieldwork. In: Methods in Ecology an Evolution 2 (6). url: X x/pdf. Fründ, H.-C. und B. Jordan (2004). Eignung verschiedener Senfzubereitungen als Alternative zu Formalin für die Austreibung von Regenwürmern. url: Mühlenberg, M. (1993). Freilandökologie UTB für Wissenschaft. 3. Aufl. Quelle & Meyer Verlag, Heidelberg, Wiesbaden. R Development Core Team (2008). R: A Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria. url: 6