Parasitoid attack and its consequences to the development of the galling psyllid Baccharopelma dracunculifoliae

This study was aimed to determine the parasitism rates of the galling psyllid Baccharopelma dracunculifoliae (Hemiptera: Psyllidae), and the effects of parasitoid attack on gall growth dynamics. Also, life history traits of the most common parasitoid, Psyllaephagus baccharidis (Hymenoptera: Encyrtidae), are described. A cohort of galls was followed throughout its development, and a sample of galls was collected monthly from April to August 1999. Furthermore, a caging experiment was performed to determine the periods of parasitoid attack. Parasitism rates reached 45.2% at the end of gall development, and the caging experiment suggested that most of the attack occurred at the beginning of gall development. P. baccharidis was responsible for 93% of the observed parasitism. This koinobiont parasitoid attacked galls early during their development and probably stimulated nymph feeding, causing a higher growth of parasitised galls. This alteration in gall growth dynamics may have indirect, harmful consequences to the host plant, since larger galls usually are stronger nutrient sinks for the plant. Healthy nymphs of B. dracunculifoliae growing in galls with parasitised nymphs had a larger size than healthy nymphs in unparasitised clutches, regardless of nymph number. This may have unexpected beneficial consequences to the galling psyllid, since the resultant larger adults may have increased survivorship and reproductive success. These results contrast with the common view that parasitoids are always beneficial to the host plant in three-trophic systems, and koinobiont parasitoids may constitute exceptions due to their feeding behaviour.

Zusammenfassung

Diese Studie zielte darauf ab, die Parasitierungsraten der gallbildenden Psyllide Baccharopelma dracunculifoliae (Hemiptera: Psyllidae) und die Effekte des parasitoiden Befalls auf die Wachstumsdynamik der Gallen zu bestimmen. Außerdem wird die Lebensweise des häufigsten Parasitoiden Psyllaephagus baccharidis (Hymenoptera: Ecyrtidae) beschrieben. Eine Kohorte von Gallen wurde durch ihre Entwicklung verfolgt und eine Probe von Gallen monatlich von April bis August 1999 gesammelt. Darüber hinaus wurde ein Käfigexperiment durchgeführt, um die Zeitspannen des parasitoiden Befalls zu bestimmen. Die Parasitierungsraten erreichten 45.2 % am Ende der Gallentwicklung und das Käfigexperiment läßt vermuten, dass der Großteil des Befalls zu Beginn erfolgte. P. baccharidis war für 93 % der beobachteten Parasitierung verantwortlich. Dieser koinobionte Parasitoid befiel die Gallen früh in ihrer Entwicklung und stimulierte vermutlich den Fraß der Nymphe und verursachte damit ein höheres Wachstum der parasitierten Gallen. Diese Veränderung in der Wachstumsdynamik der Gallen könnte indirekte, schädliche Auswirkungen auf die Wirtspflanze haben, da größere Gallen normalerweise größere Stickstoffsenken für die Pflanze sind. Gesunde Nymphen von B. dracunculifoliae, die in Gallen mit parasitierten Nymphen wuchsen, waren unabhängig von der Nymphenzahl größer als gesunde Nymphen in nicht parasitierten Gelegen. Das könnte unerwartete positive Konsequenzen für die gallbildende Psyllide haben, da die resultierenden größeren Adulten eine erhöhte Überlebenschance und einen erhöhten reproduktiven Erfolg haben könnten. Diese Ergebnisse stehen im Widerspruch zu der allgemeinen Meinung, dass Parasitoide in tritrophischen Systemen immer positiv auf den Wirt wirken. Konobionte Parasitoide könnten aufgrund ihres Fraßverhaltens eine Ausnahme bilden.     

Growth and reproduction of dwarf shrubs, Vaccinium myrtillus and V. vitis-idaea, in a severely polluted area

Populations of both Vaccinium myrtillus and V. vitis-idaea in heavily polluted areas around the large nickel–copper smelter at Monchegorsk (NW Russia) persist in small patches scattered over the bare soils. Two non-specific stress indices, leaf fluctuating asymmetry and chlorophyll fluorescence, in plants growing in the most polluted sites were at the same level as in plants growing in unpolluted habitats. Mean mass of a vegetative shoot and current year production of vegetative mass were also similar in polluted and unpolluted sites. Branching in polluted habitats was higher in both species. Annual production of new ramets in V. myrtillus, but not in V. vitis-idaea, was lower in polluted habitats. In both species, proportion of sexually reproducing patches was higher and these patches had more generative shoots and higher fruit yield under pollution impact; the reproductive effort increased with pollution in V. myrtillus but not in V. vitis-idaea. Somatic cost of reproduction in both species was higher in polluted sites, presumably due to both more intensive sexual reproduction and resource limitation in low-nutritive contaminated soil. In both species fruit yield was slightly lower under tree canopies than in gaps. However, in industrial barrens fruit yield was higher than in forests (both in gaps and under the canopies), indicating that enhancement of sexual reproduction in polluted sites cannot be explained by higher light availability alone. Increased allocation to sexual reproduction in heavily polluted habitats, where seedling establishment is hampered by soil toxicity, may indicate the plant strategy to disperse from unfavourable environments.

Zusammenfassung

Sowohl Populationen von Vaccinium myrtillus als auch V. vitis-idaea bleiben in den stark verschmutzten Gebieten rund um die große Nickel-Kupfer-Metallhütte von Monchegorsk (NW Russland) in kleinen Flecken verstreut über den kahlen Boden erhalten. Zwei unspezifische Stressindikatoren, die Blattfluktationsasymmetrie und die Chlorophyllfluoreszenz, waren bei Pflanzen, die in den am stärksten verschmutzten Gebieten wuchsen, auf dem gleichen Niveau wie bei Pflanzen, die in unverschmutzten Gebieten wuchsen. Die mittlere Masse der Vegetationstriebe und die diesjährige Produktion vegetativer Masse waren ebenfalls ähnlich in verschmutzten und unverschmutzten Gebieten. Die Verzweigung war bei beiden Arten stärker in den verschmutzten Gebieten. Die jährliche Produktion von neuen Rameten war bei V. myrtillus im Gegensatz zu V. vitis-idaea geringer in den verschmutzten Gebieten. Bei beiden Arten war der Anteil der sich sexuell reproduzierenden Flecken größer und diese Flecken hatten mehr generative Triebe und höhere Fruchtausbeute unter dem Einfluss von Verschmutzung. Der reproduktive Aufwand nahm bei V. myrtillus im Gegensatz zu V. vitis-idaea zu. Die somatischen Kosten der Reproduktion waren bei beiden Arten in den verschmutzten Gebieten höher, vermutlich sowohl aufgrund der intensiveren sexuellen Reproduktion, als auch aufgrund der Ressourcenlimitierung in den nährstoffarmen, kontaminierten Böden. Bei beiden Arten war die Fruchtausbeute geringfügig kleiner unter Baumkronen als in Lücken. In den industriellen Ödländern war jedoch die Fruchtausbeute größer als in den Wäldern (sowohl in den Lücken als auch unter Baumkronen) und wies darauf hin, dass die Erhöhung der sexuellen Reproduktion in den verschmutzten Gebieten nicht allein durch die höhere Verfügbarkeit von Licht erklärt werden kann. Die erhöhte Allokation zu sexueller Reproduktion in den stark verschmutzen Habitaten, wo die Keimlingetablierung aufgrund der Toxizität der Böden erschwert ist, könnte darauf hinweisen, dass die Strategie der Pflanze ist, sich von ungünstigen Umwelten weg auszubreiten.     

Neutral and non-neutral macroecology

Because of the multiscalar nature of processes underlying biodiversity dynamics, macroecology has emerged as a discipline that seeks to build an understanding of this complexity by examining statistical patterns in large assemblages of species in geographic space and ecological time. Models that assume individual organisms within trophically defined assemblages are ecologically equivalent can produce many patterns identified by macroecology. Neutral models predict two important dynamical patterns that can be tested in real assemblages. First, they predict that species diversity will decline within an assemblage over time. The rate of this decay in species diversity can be predicted from estimates of migration rates from a “metacommunity” or species pool. Second, neutral models predict a divergence of species composition among local communities over time. The rate and degree of divergence among communities also depend on the migration rate. The few studies that have been done to date imply that the rate of migration in real species assemblages is much lower than that required to explain the degree of community similarity maintained in space and time. There are at least two alternative ways to extend neutral models to incorporate more biological realism. First, competitive asymmetries among species may be introduced to allow for the possibility that individuals of some species may have an advantage in replacing individuals that die. Second, environmental heterogeneity can be introduced by assuming sites available to individuals differ in quality to individuals of different species. The neutral model, because of its conceptual simplicity and rigor, should be considered as a null model for baseline comparison to actual patterns of distribution, abundance, species composition, and beta diversity.

Zusammenfassung

Wegen der multiskalaren Natur der Prozesse, die der Biodiversitätsdynamik zugrunde liegen, entstand die Makroökologie als eine Disziplin, die anstrebt ein Verständnis dieser Komplexität zu schaffen, indem sie statistische Muster in großen Vergesellschaftungen von Arten im geografischen Raum und ökologischer Zeit untersucht. Modelle, die davon ausgehen, dass individuelle Organismen innerhalb trophisch definierter Vergesellschaftungen ökologisch äquivalent sind, können viele Muster erzeugen, die durch die Makroökologie indentifiziert werden. Neutrale Modelle sagen zwei wichtige dynamische Muster vorher, die in realen Vergesellschaftungen getestet werden können. Als Erstes sagen sie vorher, dass die Artendiversität in einer Vergesellschaftung mit der Zeit abnehmen wird. Die Rate der Abnahme der Artendiversität kann über Schätzungen der Migrationsraten aus einer Metagemeinschaft bzw. einem Artenpool vorhergesagt werden. Als Zweites sagen neutrale Modelle eine Divergenz der Artenzusammensetzung zwischen den lokalen Gemeinschaften mit der Zeit vorher. Die Rate und der Grad der Divergenz zwischen den Gemeinschaften hängt ebenfalls von der Migrationsrate ab. Die wenigen Untersuchungen, die bis heute gemacht wurden, implizieren, dass die Rate der Migration in realen Artenvergesellschaftungen viel geringer als erforderlich sind, um den Grad der Gemeinschaftsähnlichkeit zu erklären, der in Raum und Zeit aufrecht erhalten wird. Es gibt mindestens zwei alternative Weisen neutrale Modelle zu erweitern, um mehr biologische Realität mit einzubeziehen. Als Erstes können Asymmetrien der Konkurrenz unter Arten einbezogen werden, um die Möglichkeit zu zulassen, dass Individuen einiger Arten einen Vorteil bei der Ersetzung von sterbenden Individuen haben. Als Zweites kann die Umweltheterogenität mit einbezogen werden, indem angenommen wird, dass sich die verfügbaren Standorte in ihrer Qualität für Individuen verschiedener Arten unterscheiden. Wegen seiner konzeptuellen Einfachheit und Starrheit sollte das neutrale Modell als Null-Modell für grundlegende Vergleiche von Verbreitung, Abundanz, Artenzusammensetzung und Betadiversität angesehen werden.     

Increased availability of extrafloral nectar reduces herbivory in Lima bean plants (Phaseolus lunatus, Fabaceae)

Lima bean (Phaseolus lunatus) features two inducible indirect defences to protect itself against herbivores. Besides the emission of plant volatiles, extrafloral nectar is secreted to attract carnivorous arthropods to herbivore-damaged plants. The activation of both putative defences efficiently protects Lima beans from leaf damage. In a field experiment in Mexico, we studied whether extrafloral nectar alone can benefit the Lima bean under natural conditions. An artificial blend mimicking natural nectar both qualitatively and quantitatively was repeatedly applied to Lima bean tendrils. Ants, wasps and flies were significantly more abundant on treated tendrils than on untreated controls already after 1 week (i.e. after two treatment applications). Sticky traps were used to assess the functional groups of flying insects attracted to the Lima beans. After 24 h, 71% of all trapped flies and 98% of all wasps belonged to families comprising either parasitoid or predatory species. This observation suggests that also some of the flying visitors have played a role as putative defenders of Lima beans. Most of the trapped flies belonged to the families Dolichopodidae and Phoridae (each ca. one third of all individuals). Two thirds of the wasps belonged to Chalcidoidea (68%). All ant species that had been collected manually belonged to generalist genera with Camponotus novogranadensis and Cephalotes minutus being most regularly encountered on study tendrils. An additional experiment, where both ‘nectar’ and ‘control’ tendrils were treated with artificial nectar, revealed that ants responded with an increased abundance on tendrils that had experienced the ‘nectar’ treatment before.After 25 days, the treated tendrils showed a significantly reduced herbivory as compared to controls. The mere presence of increased amounts of extrafloral nectar thus can benefit the Lima bean under natural conditions.

Zusammenfassung

Die Limabohne (Phaseolus lunatus) verfügt über zwei induzierbare, indirekte Verteidigungsformen zur Abwehr von Herbivoren. Neben der Emission volatiler Verbindungen ist die Limabohne zusätzlich dazu in der Lage, extrafloralen Nektar zu sezernieren. Beides dient der Anlockung von Fraßfeinden zu den von Herbivoren befallenen Pflanzen. In einem Freilandexperiment in Mexiko wurde untersucht, ob die Limabohne unter natürlichen Bedingungen von der Sekretion extrafloralen Nektars profitiert. Hierzu wurde ein künstliches Nektargemisch wiederholt auf Limabohnenranken aufgetragen, welches natürlichen Nektar quantitativ und qualitativ imitierte. Bereits nach einer Woche (d.h. nach zwei Behandlungen) war die Abundanz von Ameisen, Fliegen und Wespen auf behandelten Ranken signifikant höher als auf unbehandelten Kontrollranken. Zur Erfassung der zur Limabohne angelockten fliegender Insekten sowie deren Zugehörigkeit zu funktionellen Gruppen wurden die Versuchsranken mit Klebefallen bestückt. Mehr als zwei Drittel der nach 24 h gefangenen Fliegen und 98% aller Wespen gehörten parasitisch oder räuberisch lebenden Fliegen- bzw. Wespen-Familien an. Diese Beobachtung legt nahe, dass nicht nur Ameisen, sondern auch einige der gefangenen fliegenden Besucher eine Rolle als potentielle Verteidiger der Limabohne gespielt haben könnten. Von den gefangen Fliegen gehörten die meisten den Familien Dolichopodidae und Phoridae (je ca. ein Drittel aller gefangenen Individuen) an, wogegen die Chalcidoidea zwei Drittel (68%) der gefangenen Wespen ausmachten. Unter den durch Handaufsammlung gefangenen Ameisen gehörten Camponotus novogranadensis und Cephalotes minutus zu den am häufigsten auf behandelten Ranken angetroffen Arten. Ein zusätzliches Experiment, in dem das künstliche Nektargemisch sowohl auf ‘Nektar’- als auch auf ‘Kontroll’-Ranken aufgebracht wurde, ergab, dass die Ameisen mit einer erhöhten Abundanz auf solchen Ranken reagierten, die bereits vorher die, Nektar’-Behandlung erfahren hatten.Nach 25 Tagen zeigten behandelte Ranken signifikant weniger Blattfraß im Vergleich zu unbehandelten Kontrollranken. Die bloße Erhöhung der Menge an extrafloralem Nektar reichte offensichtlich dazu aus, unter natürlichen Bedingungen wachsenden Limabohnen einen Vorteil zu verschaffen.     

Biodiversity on urban roundabouts—Hemiptera, management and the species–area relationship

The biodiversity of insects within urban areas has been relatively little studied. Given the large and ever increasing extent of urban areas, and that the insect species richness there can be high, it is important to know the factors determining that aspect of biodiversity. In this study two of these factors, namely habitat management and area, were considered. Arboreal and grassland Hemiptera, and grassland plants, were sampled on 18 roundabouts and other road enclosed sites in the town of Bracknell. Hemiptera were sampled using suction sampling and tree beating. A significant species–area relationship was found for arboreal Hemiptera, which was strongly related to habitat diversity. For both grassland plants and Hemiptera, grassland management, by mowing, had a significant effect on species richness. Despite the management grassland plants showed a significant species–area relationship. However the effect of management on Hemiptera was great enough to outweigh any area effect. As the size of open spaces is often constrained in urban areas, altering habitat management has a greater potential for enhancing biodiversity. For arboreal Hemiptera choice of trees for planting is of particular importance, while for grassland Hemiptera diversity would be increased with a reduction in the intensity of management, such a reduction in the frequency of mowing.

Zusammenfassung

Die Biodiversität der Insekten auf urbanen Flächen ist relativ wenig untersucht. Angesichts der großen und der immer größer werdenden Ausdehnung urbaner Gebiete und angesichts dessen, dass der Artenreichtum der Insekten dort groß sein kann, ist es wichtig die Faktoren zu kennen, die diesen Aspekt der Biodiversität bestimmen. In dieser Untersuchung wurden zwei dieser Faktoren, nämlich Habitatmanagement und Fläche, betrachtet. Baum- und wiesenbewohnende Hemiptera sowie Wiesenpflanzen wurden in 18 Kreisverkehren und anderen straßenumschlossenen Orten innerhalb der Stadt Bracknell gesammelt. Die Hemiptera wurden mit Saugproben und Klopfproben an den Bäumen gesammelt. Für die baumbewohnenden Hemiptera wurde eine signifikante Art-Areal-Beziehung gefunden, die in enger Beziehung zur Habitatdiversität stand. Sowohl für die Wiesenpflanzen als auch für die Hemiptera hatte das Wiesenmanagement in Form von Mahd einen signifikanten Einfluss auf den Artenreichtum. Trotz des Managements zeigten die Wiesenpflanzen eine signifikante Art-Areal-Beziehung. Die Auswirkungen des Managements auf die Hemiptera waren jedoch groß genug, um den Arealeffekt zu überwiegen. Da die Größe offener Flächen in städtischen Gebieten oft beschränkt ist, hat die Änderung des Habitatmanagements ein größeres Potenzial die Biodiversität zu erhöhen. Für baumbewohnende Hemiptera ist die Auswahl der Bäume für die Bepflanzung von besonderer Wichtigkeit, während für die wiesenbewohnenden Hemiptera die Diversität durch eine Verringerung der Managementintensität erhöht würde, wie z. B. durch die Verringerung der Mahdfrequenz.     

The diet of the Alpine mouse Apodemus alpicola in the Swiss Alps

In this study, we used faecal analysis to determine the diet of the alpine mouse Apodemus alpicola in the field for the first time. This species consumes mainly insects in spring and fruits and seeds of small herbaceous dicotyledons in summer and autumn. Compared to the two congeneric species A. flavicollis and A. sylvaticus, which also occur in the Alps, the diet of A. alpicola is rich in contrasts, with a very pronounced difference between spring and summer. The absence of tree seeds also suggests a mostly terrestrial behaviour. We explain these facts by the specificity of the habitat of A. alpicola: the extreme weather conditions produce great seasonal changes in the vegetation, and the rocky ground favours the adaptation to rock climbing rather than to arboreal living.

Zusamenfassung

Nahrungszusammensetzung bei der Alpenwaldmaus Apodemus alpicola in den Schweizer AlpenDie Nahrungszusammensetzung der Alpenwaldmaus Apodemus alpicola wurde erstmals an Wildfängen und anhand von Kotanalysen qualitativ und quantitativ untersucht. Die Alpenwaldmaus konsumierte im Frühjahr hauptsächlich Insekten, im Sommer und Herbst Früchte und Samen kleiner Dicotyledonen der Krautschicht. Verglichen mit der Gelbhalsmaus A. flavicollis und der Waldmaus A. sylvaticus, die ebenfalls in den Alpen vorkommen, ist die Nahrungspalette von A. alpicola kontrastreicher, mit größeren Unterschieden zwischen Frühjahrs- und Sommerkost. Wir erklären dies durch extreme Klimabedingungen, die zu ausgeprägten jahreszeitlichen Änderungen in der Vegetation führen. Das Fehlen von Baumsamen läßt auf ein vorwiegend terrestrisches Futtersuchverhalten schließen. Große Hinterfüße und langer Schwanz sind offenbar Anpassungen ans Felsklettern und nicht an arboricoles Verhalten.     

Experimental inbreeding reduces seed production and germination independent of fragmentation of populations of Swertia perennis

We studied effects of inbreeding on the early fitness measures seed production and germination in Swertia perennis L. (Gentianaceae), a locally abundant specialist of fen grasslands, which have been greatly fragmented in Switzerland. We further tested whether such effects differed between populations of different size and isolation. We studied effects of free pollination, hand-outcrossing and hand-selfing on 160 plants in 16 populations in large, in small barely isolated, and in small isolated habitat islands. We found a distinct gradient in experimental outcomes from free pollination to hand-outcrossing to hand-selfing. Compared with free pollination, selfing reduced the number of seeds per capsule by 22% (P < 0.01), the seed/ovule ratio by 26% (P < 0.001), seed mass by 25% (P < 0.001) and germination percentage by 23% (P < 0.05). The outcome of hand-outcrossing was intermediate for all traits. The reduction in early fitness components after selfing is most likely due to inbreeding depression. Higher seed production and germination after free pollination than after hand-outcrossing may be due to a larger number of pollen donors involved in free pollination or due to higher quality of free pollen because of lower relatedness of parent plants. Moreover, the fact that seed production was highest after free pollination indicates that S. perennis is not pollen limited. Pollination treatment effects did not differ between different island types. Hence, there are no indications that early inbreeding depression was purged from more strongly fragmented populations.Wir untersuchten die Auswirkungen von Inzucht auf die frühen Fitnessmerkmale Samenproduktion und Keimung bei der lokal häufigen Swertia perennis L. (Gentianaceae), einer Pflanze der in der Schweiz stark fragmentierten Flachmoore. Um zu untersuchen, ob sich solche Auswirkungen in verschieden großen und unterschiedlich isolierten Populationen unterscheiden, verglichen wir die Auswirkungen von freier Bestäubung, Handfremdbestäubung und Handselbstbestäubung für 160 Pflanzen in 16 Populationen in großen, in kleinen wenig isolierten und in kleinen isolierten Habitatinseln. Wir fanden einen ausgeprägten Gradienten von freier Bestäubung über Fremdbestäubung von Hand zu Handselbstbestäubung: Im Vergleich zu freier Bestäubung war nach Selbstbestäubung die Anzahl Samen pro Kapsel um 22% (P < 0.01), der Samenansatz um 26% (P < 0.001), die Samenmasse um 25% (P < 0.001) und der Keimungserfolg um 23% (P < 0.05) herabgesetzt. Die Resultate der Handfremdbestäubung waren für alle Maße intermediär. Die Herabsetzung von Merkmalen früher Fitness von S. perennis nach Selbstbestäubung ist höchstwahrscheinlich eine Folge von Inzuchtdepression. Der im Vergleich zu Handfremdbestäubung nach freier Bestäubung höhere Fortpflanzungserfolg und die höhere Keimung könnten durch eine größere Anzahl zu freier Bestäubung beitragende Pollenspender oder durch geringere Verwandtschaft der in freier Bestäubung beteiligten Elternpflanzen bedingt sein. Dass die Samenproduktion nach freier Bestäubung am höchsten war, deutet auch darauf hin, dass S. perennis nicht pollenlimitiert ist. Die Effekte der Bestäubungsbehandlungen unterschieden sich nicht zwischen Populationen der verschiedenen Habitatinseltypen. Es gibt also keinen Hinweis darauf, dass frühe Inzuchtdepression aus kleinen und stärker isolierten Habitatinseln ausgemerzt wurde.     

First upper molar and mandible shape of wood mice (Apodemus sylvaticus) from northern Germany: ageing, habitat and insularity

The patterns of shape variation of the first upper molar and mandible have been investigated within and among wood mice (Apodemus sylvaticus) populations from northern Germany. Some factors such as sex and age of the animals could be a source of within-group morphological variability interfering with among-groups patterns of differentiation. The relative importance of both sources of shape variation was investigated, in order to evaluate the robustness of patterns of fine-scale geographic differentiation. The increasing age of the animals, estimated by wear stages of the upper tooth row, caused significant variations in size and shape of the molars due to progressive abrasion of the cusps. It also involved shape changes of the mandible due to bone remodelling. However, these intrapopulational effects are of limited importance compared to geographic differentiation.Gene flow among populations should be favoured across mainland populations but lowered between mainland and islands, and to a lesser extent among close islands. Shape differences in molars are in agreement with this expected pattern of gene flow. Patterns of mandible differentiation rather match local variations in habitats. At this fine geographic scale, molar shape would vary according to the amount of genetic exchange among populations whereas mandible shape might be under local selective and/or functional constraints.

Zusammenfassung

Die Form von erstem oberen Molar und Unterkiefer der Waldmaus (Apodemus sylvaticus) in Norddeutschland: Alter, Habitat und InseleffektDie Formvariabilität des Molars (M1/) und des Unterkiefers von norddeutschen Waldmäusen (Apodemus sylvaticus) wurde untersucht. Dabei wurde sowohl die Variabilität zwischen verschiedenen Populationen als auch die Variabilität innerhalb einer Population studiert. So können Geschlecht und Alter beispielsweise die Formvariabilität innerhalb einer Population verursachen. Deshalb wurde die Bedeutung dieser Faktoren mit der Variabilität zwischen geographisch unterschiedlichen Populationen verglichen. Geschlechtsdimorphismus wurde nicht beobachtet. Ein zunehmendes Alter verursacht eine Variation der Größe und der Form des Molars infolge fortschreitender Abnutzung. Der Unterkiefer ändert sich auch durch spätes Wachstum und Umgestaltung des Knochens. Jedoch sind diese Effekte von beschränkter Bedeutung verglichen mit der Variabilität von Ort zu Ort.Der Genfluß zwischen Festland-Populationen sollte begünstigt sein verglichen mit dem Genfluß zwischen nordfriesischen Inseln und zwischen Inseln und Festland. Sylt nimmt dabei eine Zwischenstellung ein, weil diese Insel durch einen Damm mit dem Festland verbunden ist. Die Differenzierung des Molars stimmt mit diesem erwarteten Muster überein. Die Differenzierung der Form des Unterkiefers entspricht eher den unterschiedlichen Habitaten zwischen Holstein, Nordfriesland, und den nordfriesischen Inseln. Trotz des kleinen geographischen Rahmens dieser Untersuchung lassen sich folgende Ergebnisse ableiten: Die Molaren scheinen sich mit dem Genfluß zwischen verschiedenen Populationen zu ändern während sich der Unterkiefer durch selektive und/oder funktionelle Besonderheiten zu ändern scheint.     

Demography of the striped mouse (Rhabdomys pumilio) in the succulent karoo

The striped mouse (Rhabdomys pumilio) is widely distributed in southern Africa, inhabiting a wide range of habitats. We describe the demography of the striped mouse in the arid succulent karoo of South Africa, and compare our findings with those of published results for the same species from the moist grasslands of South Africa. In both habitats, breeding starts in spring, but the breeding season in the succulent karoo is only half as long as in the grasslands, which can be explained by different patterns and levels of rainfall; the succulent karoo receives mainly winter rain and rainfall is much less (about 160 mm year⁻¹) than in the grasslands (>1000 mm year⁻¹) which experience summer rain. Population density increased from 37 (start of breeding season) to 171 (end of breeding season) mice per hectare. A high yearly survival rate of 27% during our study from summer to the next breeding season resulted in a population density that was 10 times higher in the succulent karoo than in grasslands. The comparatively high population density may result in habitat saturation and thus forced philopatry, promoting group living in the succulent karoo, which contrasts with the solitary life-style exhibited by populations in moist grasslands.

Zusammenfassung

Demographie der Striemengrasmaus (Rhabdomys pumilio) in der SukkulentenkarooDie Striemengrasmaus (Rhabdomys pumilio) ist im südlichen Afrika weit verbreitet und kommt in unterschiedlichen Habitaten vor. In dieser Studie beschreiben wir die Demographie der Striemengrasmaus in der ariden Sukkulentenkaroo Südafrikas, und vergleichen unsere Ergebnisse mit den Ergebnissen früherer Studien, welche dieselbe Art in den feuchten Grasländern Südafrikas untersucht haben. Die Fortpflanzungssaison beginnt in beiden Habitaten im Frühling, aber sie ist in der Sukkulentenkaroo nur halb so lange wie in den Grasländern. Der Grund dafür wird im unterschiedlichen Niederschlagsmuster vermutet: In der Sukkulentenkaroo regnet es wenig im Winter (ca. 160 mm), während es in den Grasländern viel im Sommer regnet (>1000 mm). Die Überlebensrate in der Sukkulentenkaroo war vom Sommer zur nächsten Fortpflanzungssaison im Frühjahr mit 27% außerordentlich hoch, während die Populationsdichte zehnmal so groß war wie in den Grasländern. Am Anfang der Fortpflanzungssaison betrug die Populationsdichte 37 Mäuse ha⁻¹, am Ende der Fortpflanzungssaison 171 Mäuse ha⁻¹. Die außergewöhnlich hohe Populationsdichte führt womöglich zu Habitatsättigung und einem Fehlen freier Territorien, was mit erklären könnte, warum die Striemengrasmaus in der Sukkulentenkaroo gruppenlebend ist, in den Grasländern hingegen solitär.     

Effects of herbivory simulated by clipping and jasmonic acid on Solidago canadensis

Herbivory is likely to be an important factor in the evolutionary ecology of plants and especially of aggressive invasive species. Because in the introduced range experimental treatment with non-native herbivores is laborious and may be risky for native plants, simulated herbivory by removal of plant tissue and treatment with jasmonic acid, which is a natural elicitor of defences against herbivores, may be a suitable alternative in experimental studies. We studied the effects of removal of 50% of the leaf area by clipping and of spraying with jasmonic acid on growth, morphology, leaf physiology and reproduction of the invasive Solidago canadensis in Europe. The relative height growth rate was reduced (–11.9%) by clipping in the period of day 0–20 but increased (+13.5%) in the period of day 42–138 after start of the treatments. As a consequence, final heights did not differ between treatment and control plants. Clipped plants, however, had thinner stems (–12.2%) than unclipped ones. Plants that had been sprayed with jasmonic acid tended to have shorter stem internodes (–14.7%), a lower specific leaf area (–4.6%), and to delay flowering (+4.4 days) than plants that had not been sprayed with jasmonic acid. The biomass of inflorescences was reduced by both clipping (–43.2%) and spraying with jasmonic acid (–32.2%). Because each, clipping and jasmonic acid, alone only induced some but partly different responses observed in previous studies with natural herbivores, the combined application of both covers the full response spectrum better and should therefore be used as the most realistic simulation of herbivory.Fehlende oder geringe Herbivorie ist ein wahrscheinlicher Erklärungsfaktor für den Erfolg invasiver Pflanzenarten. Da das Einführen von Herbivoren aus dem Ursprungsgebiet zu Versuchszwecken oder zur biologischen Kontrolle mit Gefahren verbunden ist, kann der Einfluss von Herbivoren durch mechanische Entfernung von Pflanzenteilen oder durch die Behandlung mit Jasmonsäure nachgeahmt werden. Jasmonsäure ist ein natürlicher Auslöser von Abwehrreaktionen gegen Herbivoren bei Pflanzen. Wir untersuchten den Einfluss des Entfernens von 50% der Blattfläche, des Besprühens mit Jasmonsäure oder einer kombinierten Behandlung auf das Wachstum und die physiologischen Eigenschaften der Blätter der invasiven Art Solidago canadensis in Europa. Blattentfernung reduzierte die relative Höhenwachstumsrate der Sprosse um 11.9% in der Periode von 0–20 Tagen nach der Behandlung aber führte zu einer anschließenden Steigerung um 13.5% in der Periode von 42–138 Tagen, so dass die Endhöhe der Pflanzen durch diese simulierte Herbivorie nicht beeinflusst war. Behandlung mit Jasmonsäure führte zu verkürzten Stengelinternodien (–14.7%), verkleinerter Blattfläche (–4.6%) und verzögerter Blütezeit (+4.4 Tage). Die Infloreszenzbiomasse wurde durch die Blattentfernung um 43.2% und die Jasmonatbehandlung um 32.2% reduziert. Da die beiden Behandlungsfaktoren das Pflanzenwachstum unabhängig voneinander und in unterschiedlicher Weise beeinflussten und die beobachteten Pflanzenreaktionen in der Summe den in der Literatur beschriebenen Reaktionen auf natürliche Herbivorie entsprachen, kann die Kombination von mechanischer und chemischer Behandlung als optimale Simulation von Herbivorie bei S. canadensis und möglicherweise anderen invasiven Arten betrachtet werden.     

Explaining the global biodiversity gradient: energy, area, history and natural selection

Hubbell's neutral theory of biodiversity is used to investigate the decline in species richness from the tropics to the poles. On this basis, biodiversity should correlate with productivity or climate (there is strong statistical evidence for this), with the latitudinal width of the continents (insufficiently investigated as yet), and with the speciation rate (which may not vary in such a way as to produce a planetary gradient). According to the neutral, model biodiversity will vary with the area of the “metacommunity”: it is suggested that at higher latitudes species disperse most readily east–west, within their climatic belt, but that the relatively uniform temperature across the intertropical belt allows isotropic dispersal there. Metacommunities within the tropics may therefore be an order of magnitude larger than those at other latitudes. This could explain the extra bulge in the gradient in the tropics. It is further possible that long-term and cyclical climate change generates a tropic-pole gradient. Niche assembly models will also explain tropical biodiversity, but the enhanced division of habitat may be the result, not the cause, of the species richness. The neutrality–competition debate in ecology closely parallels the neutrality–natural selection debate in evolution and may be equally hard to resolve.

Zusammenfassung

Hubbells neutrale Theorie der Biodiversität wird genutzt um den Rückgang des Artenreichtums von den Tropen zu den Polen zu untersuchen. Auf dieser Basis sollte die Biodiversität mit der Produktivität oder dem Klima (es gibt überzeugende statistische Beweise dafür) korrelieren, mit der Ausdehnung der Kontinente in geografischer Breite (bisher unzureichend untersucht) und mit der Artbildungsrate (welche möglicherweise nicht in der Weise variiert, als dass sie einen planetarischen Gradienten erzeugen kann).Dem neutralen Model entsprechend wird die Biodiversität mit dem Areal der “Metagemeinschaft” variieren. Es wird behauptet, dass sich Arten in höheren Breiten am leichtesten innerhalb ihres klimatischen Gürtels in Ost–West-Richtung ausbreiten, dass aber die relativ gleichmäßige Temperatur des innertropischen Gürtels dort eine isotrope Ausbreitung erlaubt.Metagemeinschaften in den Tropen können daher um eine Größenordnung größer sein als in anderen Breiten. Dies könnte die zusätzliche Ausdehnung des Gradienten in den Tropen erklären. Es ist darüber hinaus möglich, dass langfristige und zyklische Klimaveränderungen einen Gradienten von den Tropen zu den Polen generieren. Modelle der Nischenanordnung erklären ebenfalls tropische Biodiversität. Die verstärkte Habitataufteilung könnte jedoch das Ergebnis und nicht der Grund des Artenreichtums sein. Die Neutralitäts–Konkurrenz-Debatte in der Ökologie ähnelt sehr der Neutralitäts–Selektions-Debatte in der Evolution und mag ähnlich schwer zu lösen sein.     

Method in macroecology

Macroecology is concerned with understanding the abundance and distribution of species at large spatial and temporal scales. Understanding pattern and process in macroecology thus presents a considerable methodological challenge, as the scales of interest are simply too large for the traditional ecological approach of experimental manipulation to be possible or ethical. Here, I summarise the methods that have been most commonly employed to explore macroecological questions, discuss important methodological issues that need to be considered when interpreting macroecological data, and suggest likely future developments in macroecological methodology.

Zusammenfassung

Die Makroökologie befasst sich mit dem Verständnis der Abundanz und der Verbreitung der Arten in großen räumlichen und zeitlichen Maßstäben. Das Verständnis von Mustern und Prozessen in der Makroökologie stellt deshalb eine beträchtliche methodische Herausforderung dar, weil die Skalen von Interesse für die traditionelle ökologische Vorgehensweise der experimentellen Manipulation einfach zu groß sind, als dass sie möglich oder ethisch vertretbar wäre. Hier fasse ich die Methoden zusammen, die am häufigsten zum Einsatz kommen, um makroökologische Fragen zu erforschen, diskutiere wichtige methodische Punkte, die beachtet werden müssen, wenn makroökologische Daten interpretiert werden, und deute auf wahrscheinliche zukünftige Entwicklungen in der makroökologischen Methodik hin.     

Host density influences parasitism of the armyworm Pseudaletia unipuncta in agricultural landscapes

Several studies have shown positive responses of parasitism to either host density or landscape complexity. However, no experiments have manipulated host density in landscapes of differing complexity. Here we report the results of a field experiment conducted to determine how host density and agricultural landscape structure jointly affect parasitism and parasitoid diversity of Pseudaletia unipuncta (Haworth) (Lepidoptera: Noctuidae). Parasitism was assessed by experimentally adding P. unipuncta sentinel larvae at low (1 larvae/plant) and high (3 larvae/plant) densities to detect parasitism in commercial cornfields located in a complex and a simple agricultural landscape. The braconid wasps Glyptapanteles militaris (Walsh) and Meteorus spp. accounted for 98.4% of the observed parasitism. Landscape structure did not influence parasitism (80.2% on average) and contrary to expectations, showed a trend towards increased parasitoid richness and diversity in the simple landscape. Increasing host density revealed a trend of increasing parasitoid richness and diversity, and differentially affected parasitism at the parasitoid specific level. G. militaris parasitized a significantly greater proportion of hosts at low host density, while the opposite occurred for Meteorus spp. (primarily M. communis). These offsetting responses of parasitoids resulted in the lack of an overall host density effect on parasitism. The differential response of these parasitoids to host density is discussed in relation to differences in morphological and life history characteristics. Our results suggest that the specific composition of parasitoid assemblages could significantly alter parasitism at different host densities independently of landscape structural complexity.

Zusammenfassung

Verschiedene Untersuchungen haben gezeigt, dass Parasitismus entweder auf die Wirtsdichte oder die Landschaftskomplexität positiv reagiert. Dennoch haben keine Experimente die Wirtsdichte in Landschaften unterschiedlicher Komplexität manipuliert. Hier berichten wir von den Ergebnissen eines Freilandexperiments, das unternommen wurde, um zu bestimmen, wie die Wirtsdichte und die Struktur der Agrarlandschaft gemeinschaftlich die Parasitierung und die Parasitoidendiversität bei Pseudaletia unipuncta (Haworth) (Lepidoptera: Noctuidae) beeinflussen. Die Parasitierung wurde gemessen indem experimentell P. unipuncta Larven in geringen (1 Larve/Pflanze) und hohen (3 Larven/Pflanze) Dichten hinzugefügt wurden, um die Parasitierung in kommerziellen Kornfeldern zu erfassen, die in komplexen und einfachen Agrarlandschaften lagen. 98.4% der Parasitierung entfiel auf die braconiden Wespen Glyptapanteles militaris (Walsh) und Meteorus spp. Die Struktur der Landschaft beeinflusste die Parasitierung nicht (durchschnittlich 80.2%) und zeigte entgegen den Erwartungen einen Trend zu einer erhöhter Parasitoidenartenzahl und -diversität in der einfachen Landschaft. Eine zunehmende Wirtsdichte ließ einen Trend zu einer erhöhten Parasitoidenartenzahl und -diversität erkennen, und sie beeinflusste die Parasitierung auf dem Artenlevel der Parasitoide unterschiedlich. G. militaris parasitierte einen signifikant höheren Anteil der Wirte bei geringen Wirtsdichten, während für Meteorus spp. (vor allem M. communis) das Gegenteil zutraf. Diese sich ausgleichenden Reaktionen der Parasitoide führten zum Fehlen eines Gesamteffekts der Wirtsdichte auf die Parasitierung. Die unterschiedlichen Reaktionen dieser Parasitoide auf die Wirtsdichte werden in Zusammenhang mit Unterschieden in der Morphologie und Lebensweise diskutiert. Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass die spezifische Zusammensetzung von Ansammlungen von Parasitoiden die Parasitierung bei unterschiedlichen Wirtsdichten unabhängig von der Komplexität der Landschaftsstruktur signifikant verändern könnte.     

Genetic diversity within Anatolian brown hares (Lepus europaeus Pallas, 1778) and differentiation among Anatolian and European populations

Genetic variability of Anatolian hares and relationships between Anatolian and European populations were assessed by a multilocus allozyme approach to infer evolutionary relationships between hares from Asia Minor and Europe. Of the 48 loci assayed, 19 (39.6%) were polymorphic with two to four alleles in the Anatolian hares. Among all Anatolian alleles, 14 were so far not found in the compared 717 brown hares from Europe. Overall, genetic diversity was highest in Anatolian hares, intermediate in brown hares from the southern and southeastern Balkans and lowest in central European populations. The rich genetic diversity in Anatolian hares might be a consequence of Anatolias biogeographic position with the chance of multiple gene flow from neighbouring regions, and the likelihood of long-term presence of hares during the last ice age, when large parts of more northern latitudes did not provide suitable habitats.However, among 28 loci used for the comparison between European and Anatolian populations, most common alleles of European brown hares were also common in Anatolian populations and no alternately fixed alleles were found for Anatolian and European populations. This together with only little or moderately varying allele frequencies produced low genetic divergence between Anatolian and European populations. Genetic differentiation among Anatolian populations was also low. Even between the two forms with different coat colour (brownish and yellowish) in Anatolian hares, there was little genetic differentiation. Altogether, all Anatolian hares studied presently are closely related to European brown hare populations, and only some distantly spaced population pairs revealed increased genetic divergence.

Zusammenfassung

Genetische Diversität anatolischer Feldhasen (Lepus europaeus Pallas, 1778) und Differenzierung zwischen anatolischen und europäischen PopulationenZur Beurteilung der phylogenetischen Beziehungen zwischen anatolischen Hasen und europäischen Feldhasenpopulationen wurde die allelische Variabilität anatolischer Hasen mittels horizontaler Stärkegelelektrophorese erfaßt und gemeinsam mit unmittelbar vergleichbaren Daten griechischer, bulgarischer und österreichischer Populationen aus früheren Studien populationsgenetischen Analysen unterzogen. Neunzehn der 48 untersuchten Loci der anatolischen Hasen zeigten allelische Variabilität. Unter den anatolischen Allelen kamen 14 bisher in den europäischen Polulationen nicht vor. Insgesamt zeigten anatolische Hasen die höchste und österreichische Populationen die niedrigste genetische Diversität; die jeweiligen Werte der griechischen und bulgarischen Populationen lagen dazwischen. Dies entspricht unserer Hypothese hoher genetischer Diversität in Anatolien, auf Grund der biogeografischen Position und der klimatischen bzw. Lebensraumbedingungen während des Pleistozäns, die, im Gegensatz zu Mitteleuropa, kontinuierliche Hasenpopulation in Anatolien wahrscheinlich erscheinen lassen. Kontinuierliche Populationen und Genflüsse aus verschiedenen Nachbarregionen könnten bei langfristig relative ungestörten Populationen zur Anreicherung genetischer Varianten in Anatolien geführt haben, während mitteleuropäische Feldhasenpopulationen im Zuge ihrer postglazialen Einwanderung aus Refugial-gebieten an genetischer Vielfalt eingebüßt haben. Allerdings waren die häufigen Allele der anatolischen Hasen ebenfalls häufig bei den europäischen Feldhasen vertreten; somit ergab sich insgesamt nur eine geringe genetische Differenzierung zwischen anatolischen und europäischen Feldhasen. Die zwei in Anatolien gefundenen Fellfärbungstypen (brauner vs. gelber Grundton) zeigten ebenfalls keine besondere genetische Differenzierung.     

Seasonality of reproduction in the three largest terrestrial rodents of French Guiana forest

We investigated the main life history of the three largest terrestrial rodents of French Guiana forest: the acouchy (Myoprocta exilis), the agouti (Dasyprocta leporina) and the paca (Agouti paca), using data collected during several years. There were noticeable differences among the species in sexual maturation and degree of seasonality in reproduction. Percentage of pregnant females, births and juveniles, and body weight of juveniles decreased progressively from the acouchy, through the agouti to the paca. The acouchy was by far the most seasonal: no births occur in the period August–October, 56% of births were encountered in November–January; consequently, young form an unique cohort in the population. The agouti was also seasonal, but to a lesser degree. Newborns appeared in every period of the year in paca, without any formation of cohort of young. These differences tended to be linked to the seasonal importance of fruits in diets, the most aseasonal species having the most diversified diet during the poor fruit season.

Zusammenfassung

Jahreszeitliche Fortpflanzung von den drei größten terrestrischen Nagern im Regenwald von Französisch GuayanaDie Untersuchungen beziehen sich auf die wichtigsten Merkmale der Lebenszyklen der drei größten terrestrischen Nager, Acouchi, Aguti und Tieflandpaka, im Regenwald von Französisch Guayana, unter Verwendung von über mehrere Jahre währenden Beobachtungen, die beachtenswerte Unterschiede in bezug auf Geschlechtsreife und Fortpflanzung aufzeigen. Fortpflanzung und Populationsstruktur, wie Prozentsatz trächtiger Weibchen, Geburten, Auftreten von Jungen sowie deren Körpergewicht verringern sich kontinuierlich von Acouchis über Agutis hin zu Tieflandpakas. Während Acouchis die bei weitem am stärksten ausgeprägte jahreszeitlich gebundene Fortpflanzung mit 56% der Geburten in den Monaten November bis Januar zeigen, konnten von August bis Oktober keine Geburten beobachtet werden. Demzufolge treten die Jungen in der Population als eine einheitliche Altersklasse auf. Eine periodische Fortpflanzung zeigen auch Agutis, wenn auch weniger ausgeprägt, wohingegen bei Tieflandpakas über das gesamte Jahr hinweg Junge geboren werden, ohne jegliche Bildung von einer Altersklasse. Diese Unterschiede scheinen an die jahreszeitlich bedingte Produktion von für die Ernährung wichtigen Früchten gebunden zu sein, wobei die am wenigsten periodische Art in der früchtearmen Zeit das breiteste Nahrungsspektrum aufweist.     

Habitat requirements of boreal forest caribou during the travel seasons

Understanding space-use patterns of highly mobile animals, such as woodland caribou, is required for ecosystem conservation. We tested for seasonal differences in migration habitat used by woodland caribou while travelling from winter to summer and summer to winter range in northwest Ontario, using radio-telemetry locations of 33 caribou collected from 1995 to 2000. Forest management guidelines in Ontario presume that woodland caribou select specific habitats during the migrating seasons including conifer dominated forests and waterways (rivers and lakes). Results showed few differences between real travel routes and straight-line routes during both high movement periods (post-calving to late winter and late winter to calving). Caribou selected less deciduous forest than available during early winter and spring but contrary to expectations they did not use more open areas and waterways than available. Possible migration corridors, or habitat used during early winter and spring, were not distinguished by one particular habitat type, although caribou were more likely to avoid water and open areas, while using more conifer forests. They did not avoid disturbed habitat such as recently burnt or cut areas. There were some sex-specific differences with males using deciduous forest more than females. Caribou did not choose more than expected of waterways such as chains of lakes or large rivers which, to some extent, run counter to management recommendations. Our findings should be considered when developing local forest management plans and designing harvest patterns with the intent to mitigate negative impacts on woodland caribou habitat.

Zusammenfassung

Das Verständnis der Raumnutzungsmuster von sehr mobilen Tieren, wie den Waldkaribus, ist für den Ökosystemschutz notwendig. Wir untersuchten die saisonalen Unterschiede in der Habitatnutzung von Waldkaribus während der Wanderung (frühe Winter- und Frühjahrsrouten) im nordwestlichen Ontario, indem wir von 1995–2000 die Standorte von 33 Karibus per Radiotelemetrie bestimmten. Richtlinien für Waldmanagement in Ontario setzen vorraus, dass Waldkaribus während der Wanderungszeit spezifische Habitate wählen, die nadelbaumdominierte Wälder und Wasserwege (Flüsse und Seen) einschließen. Die Ergebnisse zeigten einige Unterschiede zwischen den realen Wanderrouten und geradlinigen Routen während der beiden Wanderperioden (nach dem Kalben bis zum späten Winter und später Winter bis nach dem Kalben). Die Karibus wählten weniger als den verfügbaren Laubwald im frühen Winter und Frühjahr, aber sie nutzten entgegen den Erwartungen offenere Areale und Wasserwege nicht mehr als verfügbar. Mögliche Wanderkorridore oder Habitate, die während des frühen Winters und Frühjahrs genutzt wurden, unterschieden sich nicht durch einen bestimmten Habitattyp, auch wenn die Karibus mit größerer Wahrscheinlichkeit Wasser und offene Areale mieden, während sie Nadelwälder nutzten. Sie mieden gestörte Areale nicht, wie kürzlich abgebrannte oder abgeholzte. Es gab einige geschlechtsspezifische Unterschiede, da die Männchen Laubwälder mehr als Weibchen nutzten. Die Karibus wählten Wasserwege, wie Ketten von Seen oder große Flüsse, nicht mehr als erwartet, was in gewissem Ausmaß den Managementempfehlungen zuwiderläuft. Unsere Ergebnisse sollten berücksichtigt werden, wenn örtliche Waldmanagementpläne entwickelt und die Einschlagsmuster entworfen werden, mit der Absicht die negativen Auswirkungen auf das Habitat der Waldkaribus zu mildern.     

Macroecological patterns of species richness in parasite assemblages

The diversity of parasite species exploiting a host population varies substantially among different host species. This review summarizes the main predictions generated by the two main theoretical frameworks used to study parasite diversity. The first is island biogeography theory, which predicts that host features, such as body size, that are associated with the probability of colonization by new parasite species, should covary with parasite species richness. The second predictive framework derives from epidemiological modelling; it predicts that host species with features that increase parasite transmission success among host individuals, such as high population density, will sustain a greater diversity of parasite species. A survey of comparative studies of parasite diversity among fish and mammalian host species finds support for most of the predictions derived from the above two theoretical perspectives. This empirical support, however, is not universal. It is often qualitative only, because quantitative predictions are lacking. Finally, the amount of variance in parasite diversity explained by host features is generally low. To move forward, the search for the determinants of parasite diversity will need to rely less on theories developed for free-living organisms, and more on its own set of hypotheses incorporating specific host–parasite interactions such as immune responses.

Zusammenfassung

Die Diversität der Parasitenarten, die eine Wirtspopulation nutzen, variiert erheblich zwischen verschiedenen Wirtsarten. Dieser Review fasst die hauptsächlichen Vorhersagen zusammen, die von den zwei wichtigsten theoretischen Rahmenkonzepten hervorgebracht werden, die für die Untersuchung der Parasitendiversität genutzt werden. Die erste ist die Inselbiogeografie, die vorhersagt, dass Wirtsmerkmale, die mit der Besiedlungswahrscheinlichkeit durch einen neuen Parasiten verknüpft sind, wie beispielsweise die Körpergröße, mit dem Artenreichtum der Parasiten kovariieren sollten. Das zweite Rahmenkonzept ist aus der epidemiologischen Modellierung abgeleitet. Es sagt vorher, dass Wirtsarten mit Merkmalen, die den Übertragungserfolg der Parasiten zwischen den Wirtsindividuen erhöhen, wie beispielsweise hohe Populationsdichten, eine größere Diversität von Parasitenarten erhalten werden. Eine Begutachtung von vergleichenden Untersuchungen über Parasitendiversität bei Fischen und Säugetieren als Wirtsarten unterstützt die meisten der Vorhersagen, die von den oben genannten zwei theoretischen Perspektiven abgeleitet sind. Diese empirische Bestätigung ist jedoch nicht allgemein gültig. Sie ist häufig nur qualitativ, da quantitative Vorhersagen fehlen. Schließlich ist der Anteil der Varianz in der Parasitendiversität, der durch die Wirtsmerkmale erklärt wird, normalerweise gering. Um vorwärts zu kommen muss sich die Suche nach den bestimmenden Faktoren der Parasitendiversität weniger auf Theorien, die für freilebende Organismen entwickelt wurden, und mehr auf ihre eigene Menge von Hypothesen verlassen, die spezifische Wirt-Parasit-Interaktionen, wie beispielsweise Immunreaktionen, mit einbeziehen.     

Effects of plant diversity on invasion of weed species in experimental pasture communities

Studies have shown that weed invasion into grasslands may be suppressed if the resident plant community is sufficiently diverse. The objective of this study was to determine whether increased forage plant diversity in grazed pasture communities might be associated with reduced weed abundance both in the aboveground vegetation and soil seed bank. Data were collected from a pasture experiment established in 1994 in Missouri, USA. The experiment consisted of 15 m×15 m plots sown with Festuca arundinacea Schreb. or Bromus inermis Leysser as a base species in mixtures of 1, 2, 3, 6, or 8 forage species. The plots were grazed by cattle during each growing season from 1998 to 2002. Aboveground plant species composition in each plot was measured using a point step method. Soil cores were collected in 1999 and 2002, and the species composition of germinable weed seeds in plots were evaluated by identifying seedlings as they germinated over an 8-week period. Species diversity was measured using several indices: species richness (S), Shannon–Wiener diversity index (H^′), and forage species evenness (J). Aboveground weed abundance in plots was unrelated to forage species richness (S), but weed abundance declined as the evenness (J) of resident forage species increased in mixtures. The species composition of mixtures may have affected weed abundance. Weeds both in the soil seed bank and aboveground vegetation were less abundant in mixtures that contained F. arundinacea compared with mixtures that contained B. inermis. Although variables like forage plant productivity may also suppress weed abundance in pastures, our results suggest that maintaining an evenly distributed mixture of forage species may help suppress weeds as well.

Zusammenfassung

Untersuchungen haben gezeigt, dass die Unkrautinvasion in Grünländer unterdrückt sein kann, wenn die ansässige Pflanzengemeinschaft ausreichend divers ist. Die Zielsetzung dieser Untersuchung war es zu bestimmen, ob eine erhöhte Futterpflanzendiversität in beweideten Grünlandgemeinschaften mit einer verringerten Unkrautabundanz sowohl bei der oberirdischen Vegetation als auch in der Bodensamenbank verbunden sein kann. Die Daten wurden in einem Weidelandexperiment gesammelt, das 1994 in Missouri, USA, etabliert wurde. Das Experiment bestand aus 15 m×15 m Probeflächen, die mit Festuca arundinacea Schreb. oder Bromus inermis Leysser als Basisarten in Mischungen von 1, 2, 3, 6 oder 8 Futterarten eingesät waren. Die Probeflächen wurden während jeder Wachstumssaison von 1998 bis 2002 stark mit Vieh beweidet. Die oberirdische Pflanzenartenzusammensetzung wurde in jeder Fläche mit einer Punktstopmethode gemessen. Bodenproben wurden 1999 und 2002 gesammelt und die Artenzusammensetzung der keimfähigen Unkrautsamen wurde in den Probeflächen bewertet, indem die Keimlinge identifiziert wurden, die in einer 8-wöchigen Periode keimten. Die Artendiversität wurde unter Verwendung verschiedener Indizes gemessen: Artenreichtum (S), Shannon–Wiener-Diversitätsindex (H^′) und Futterarten-Äquitabilität (J). Die oberirdische Unkrautartenabundanz in den Probeflächen stand in keiner Beziehung zum Futterartenreichtum (S), aber die Unkrautabundanz nahm ab, wenn die Äquitabilität (J) der ansässigen Futterarten in den Mischungen zunahm. Die Artenzusammensetzung der Mischungen könnte die Unkrautabundanz beeinflusst haben. Sowohl die Unkräuter in der Bodensamenbank, als auch in der oberirdischen Vegetation waren weniger abundant in Mischungen, die F. arundinacea enthielten, im Vergleich zu denen, die B. inermis enthielten. Obgleich Variablen wie die Futterpflanzenproduktivität möglicherweise ebenfalls die Unkrautabundanz im Weideland unterdrücken, lassen unsere Ergebnisse vermuten, dass die Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Mischung von Futterarten ebenfalls helfen kann, die Unkräuter zu unterdrücken.     

The role of biodiversity for element cycling and trophic interactions: an experimental approach in a grassland community

The focus of a new experiment, set up in Jena in spring 2002, are the effects of biodiversity on element cycles and the interaction of plant diversity with herbivores and soil fauna. The experimental design explicitly addresses criticisms provoked by previous biodiversity experiments. In particular, the choice of functional groups, the statistical separation of sampling versus complementarity effects, and testing for the effects of particular functional groups differ from previous experiments. Based on a species pool of 60 plant species common to the Central European Arrhenatherion grasslands, mixtures of one to 16 (60) species and of one to four plant functional groups were established on 90 plots (20 m × 20 m) with nested experiments. In order to test specific hypotheses 390 additional small-area plots (3.5 m × 3.5 m) were set-up. Exact replicates of all species mixtures serve to assess the variability in ecosystem responses. In a dominance experiment, the effects of interactions among nine selected highly productive species are studied. Each species is grown as monoculture replicated once.Effekte der Biodiversität auf Elementkreisläufe und Wechselwirkungen der pflanzlichen Artenvielfalt mit Bodenfauna und Herbivoren stehen im Mitttelpunkt eines neuen Experiments, das im Frühjahr 2002 in Jena eingerichtet wurde. Das Versuchsdesign berücksichtigt ausdrücklich die Kritik, die an den Aufbau früherer Biodiversitätsversuche gerichtet wurde. Die Auswahl funktioneller Gruppen von Pflanzenarten, die statistischen Möglichkeiten, die Effekte des “Sampling” gegen Komplementarität zu trennen sowie den Einfluß funktioneller Gruppen zu überprüfen, unterscheiden dieses Experiment von früheren Versuchen. Sechzig typische Pflanzenarten der zentraleuropäischen Frischwiesen (Arrhenatherion) bilden den Artenpool für den Versuch. Auf 90 Flächen wurden Artenmischungen etabliert, die 1 bis 16 (60) Arten und 1 bis 4 funktionelle Gruppen dieser Pflanzenarten enthalten. Die Versuchsparzellen haben eine Größe von 20 m × 20 m, auf denen in genesteter Anordnung verschiedene Teilexperimente durchgeführt werden. Zusätzlich wurden 390 kleine Parzellen (3.5 m × 3.5 m) angelegt, um spezifische Hypothesen zu überprüfen. Alle Arten werden hier mit je einer Wiederholung als Monokulturen kultiviert. Identische Wiederholungen aller Artenmischungen sollen deren Variabilität untersuchen. In einem Dominanz-Versuch werden die Effekte der Wechselwirkungen zwischen 9 ausgewählten hochproduktiven Arten untersucht.     

Carabid beetle community composition, body size, and fluctuating asymmetry along an urban-rural gradient

Within the goal of defining indicators (species or combinations of life history traits) for habitat quality in an urban environment we investigated effects of urbanization on the community composition and morphological characteristics of carabid beetles. Between May and July 2000 nine woodlots were sampled along three axes representing urban - rural gradients from the centre of the city of Hamburg to its rural borders. Species richness decreased towards the city centre and with increasing isolation of the sites but was uncorrelated with the size of the site. Species assemblages were highly nested making successive loss of species predictable. Responsivness towards urbanization could not be linked to specific life history traits. Body length of one species (Carabus nemoralis) declined towards the city centre. Four species were found at all sites. These four species showed differences in fluctuating asymmetry (FA) at the different sites that could not be interpreted as an indication of responses to habitat suitability. FA of the remaining species (species negatively affected by urbanization) increased towards the city centre and with increasing isolation of a site. This matched the prediction that FA indicates habitat quality. Thus, urban effects lead to changes of communities through a predictable loss of species, to a reduction in body size in one species, and to increased FA in species which are susceptible to urbanization. The results indicate that the different sites were islands in an urban matrix rather than parts of a green network which would allow free exchange of plants and animals within the city of Hamburg.Wir untersuchten den Einfluss von Verstädterung auf Laufkäfergemeinschaften in Hamburg, Deutschland. Zwischen Mai und Juli 2000 wurden neun Fangorte entlang städtischer Gradienten beprobt. die von relativ ländlichen Gebieten an den Stadtgrenzen, bis hin zu Flächen im Stadtzentrum reichten. Die Artenzahl korrelierte negativ mit dem Grad der Isolierung und der Entfernung des Gebietes von der Peripherie, aber nicht mit der Größe eines Gebietes. Die gefundenen Artengemeinschaften wiesen strenge Schachtelung auf. Der Verlust bestimmter Arten war daher vorhersagbar, konnte aber nicht auf bestimmte Charakteristika (“life history traits”) der Arten zurückgeführt werden. Die Körperlänge von Carabus nemoralis nahm entlang des Gradienten ab. Nur vier Arten kamen im gesamten Stadtgebiet vor. Fluktuierende Asymmetrien (FA) dieser Arten konnten nicht sinnvoll mit Habitatqualitäten oder Verstädterung in Beziehung gesetzt werden. Die anderen Arten, die nach den Ergebnissen der Analysen zu geschachtelten Strukturen durch “Verstädterung” negativ beeinflusst waren (d.h. nicht an allen Orten und vor allem nicht im Stadtzentrum gefunden worden waren) zeigten zunehmende FA zum Stadtzentrum. Verstädterung führte demnach zu vorhersagbaren Verlust an Arten, zu Reduktion der Körperlänge einer Art und zu erhöhten Asymmetrien bei Arten, die durch Verstädterung negativ beeinflusst wurden. Nach diesen Befunden kann das Ziel der offiziellen Politik, in Hamburg negative Effekte der Stadtentwicklung auf die Biodiversität durch einen Verbund von Grünflächen und geschützten Gebieten zu reduzieren, mit den heute noch verfügbaren Flächen nicht erreicht werden.