title: Fragmentqualität prägt Waldregeneration eher als Matrixhabitat in einer südafrikanischen Mosaikwaldlandschaft
title: Fragment quality rather than matrix habitat shapes forest regeneration in a South African mosaic-forest landscape
Creators: name: Botzat, Alexandra
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2012
Subjects: Matrixhabitat
Pflanzen-Tier-Interaktionen
Naturschutz
Regeneration
Biowissenschaften, Biologie
Forest fragmentation
Wald
Matrix habitat
Fragmentierung
Südafrika
Scarp forest
Conservation ecology
Forest regeneration
Ökologie
Waldfragmentierung

description: Weltweit werden Wälder in
      alarmierender Geschwindigkeit zerstört und fragmentiert.
      Landschaften bestehen zunehmend aus Mosaiken mit
      Waldfragmenten in variablem Matrixhabitat. Es ist daher
      essentiell zu verstehen, inwiefern diese Habitatveränderungen
      Funktion und Stabilität von Waldökosystemen beeinflussen. Die
      komplexen Zusammenhänge zwischen anthropogener Störung von
      Wäldern, Artenverlust und Ökosystemfunktionen sind jedoch
      noch nicht hinreichend geklärt. In der vorliegenden Arbeit
      untersuchte ich den Einfluss von Waldfragmentqualität und
      Matrixhabitat auf Biodiversität und ökologische Prozesse der
      Waldregeneration. Ich führte drei Studien in einer
      fragmentierten Waldlandschaft in KwaZulu-Natal, Südafrika
      durch. Ich erfasste 1) Samenprädation durch Nager, 2)
      Etablierung von Baumkeimlingen und -schösslingen sowie 3)
      Blattschäden an Baumkeimlingen und -schösslingen durch
      Insekten und Pathogene auf 24 Untersuchungsflächen in
      Fragmenten so genannter Hangwälder („scarp forests“). Die
      Waldfragmente waren von vier verschiedenen Matrixhabitaten
      umgeben: Zwei natürliche, heterogene (Wald, Grassland) und
      zwei modifizierte, homogene Matrices (Eukalyptus-Plantagen,
      Zuckerrohrfelder). Für die erste Studie nahm ich die
      Nagerdiversität auf und führte Samenprädationsexperimente
      durch. Zudem schätzte ich als Maß für die Fragmentqualität
      die Bodenbedeckung durch krautige Pflanzen. Für die zweite
      Studie bestimmte ich die Diversität der Bäume auf 500 m² pro
      Fläche, die der Keimlinge auf 10 m² und die der Schösslinge
      auf 50 m². Ich unterteilte Bäume, Keimlinge und Schösslinge
      in Pionier- und Klimaxarten. Des Weiteren differenzierte ich
      zwischen Keimlingen und Schösslingen mit externer und lokaler
      Herkunft, abhängig von der Präsenz artgleicher Bäume im
      Fragment, um so auf eventuellen Sameneintrag durch
      Samenausbreiter rückschließen zu können. Außerdem nahm ich
      Kronenbedeckung, Lichtintensität und Vegetationskomplexität
      als Parameter der Fragmentqualität auf. Für die dritte Studie
      ermittelte ich mit einem Klopfschirm die
      Arthropoden-Gemeinschaft. Zusätzlich schätzte ich den
      Blattschaden durch Insektenherbivorie und Pathogenbefall an
      Baumkeimlingen und -schösslingen. Bezüglich der
      Fragmentqualität nahm ich Baumdiversität, Kronenbedeckung und
      Vegetationskomplexität auf. Meine Untersuchungen deuteten auf
      ein erhöhtes Nagervorkommen und verstärkte Samenprädation in
      kleinen Fragmenten hin, was vermutlich mit der höheren
      krautigen Bodenbedeckung zusammenhing. Speziell in Fragmenten
      im Zuckerrohr waren Nagervorkommen und Samenprädation
      signifikant höher als in Fragmenten mit Waldmatrix. Ferner
      konnte ich eine reduzierte Keimlings- und
      Schösslingsetablierung in den Waldfragmenten mit
      modifizierten Matrices feststellen. Es kam außerdem zu einer
      Verringerung von Klimaxarten in diesen Fragmenten. Dies wurde
      hauptsächlich durch abnehmende Kronenbedeckung und erhöhte
      Lichtintensität bedingt. Jedoch fand Sameneintrag in allen
      Waldfragmenten statt, was auf die Matrixdurchlässigkeit für
      Samenausbreiter hindeutete. Des Weiteren kam es zu einem
      Anstieg an Arhtropoden-Prädatoren und einem Rückgang an
      Arhtropoden-Herbivoren mit zunehmender Fragmentqualität. Der
      Einfluss der Fragmentqualität auf Herbivorie war variabel.
      Diese Abweichungen könnten mit schwachen trophischen
      Interaktionen zusammenhängen. Das Matrixhabitat hatte nur
      marginale Effekte auf die untersuchten Faktoren. Insgesamt
      zeigen meine Ergebnisse, dass Waldfragmentqualität und
      Matrixhabitat Biodiversität und ökologische Prozesse der
      Waldregeneration beeinflussen, jedoch waren die Effekte dabei
      unterschiedlich. Generell schien die Fragmentqualität jedoch
      eine wichtige Bedeutung für die Regeneration zu haben, was
      ihr Potential für den Naturschutz hervorhebt. Ferner lassen
      die schwachen Effekte der variablen Matrices in unserem
      Untersuchungsgebiet eine vergleichbar hohe Durchlässigkeit
      für die untersuchten Artengruppen erkennen. Das unterstreicht
      den Wert der Waldfragmente als Habitatinseln in modifizierten
      Landschaften und für den Erhalt von Biodiversität und
      ökologischen Prozessen auf der Landschaftsebene.
      Nichtsdestotrotz ist bei der Verallgemeinerung der Aussagen
      Vorsicht angebracht. Aufgrund der historischen, natürlichen
      Fragmentierung der Hangwälder, die zu einer hohen Robustheit
      der Artengruppen gegenüber menschlich verursachter
      Fragmentierung beigetragen haben könnte, sind die Ergebnisse
      eventuell nur eingeschränkt auf andere Regionen übertragbar.
      Die Fragmente zeichnen sich zwar durch ihre hohe
      Habitatqualität für verschiedene Artengruppen aus, jedoch
      könnten die Verschiebungen in den Pflanzengemeinschaften von
      Klimax- zu Pionierarten in Fragmenten mit modifizierten
      Matrices unvorhersehbare Kaskadeneffekte mit sich bringen.
      Das macht den Erhalt von großen zusammenhängenden Wäldern als
      Quelle für Klimaxarten und Habitat für spezialisierte Arten
      unerlässlich.
description: Land-use change and agricultural
      intensification are responsible for a global decline of
      forest cover entailing the fragmentation of forests.
      Landscapes are increasingly shaped by a mosaic of forest
      fragments within variable matrix habitat. It is thus
      essential to understand how these habitat alterations
      influence function and stability of forest ecosystems.
      However, the complex relationships between anthropogenic
      disturbance of forests, concurrent species loss and ecosystem
      functions are not fully clarified yet. In the present thesis,
      I investigated the impact of structural forest fragment
      quality and variable matrix habitat on biodiversity and
      ecological processes of forest regeneration. For this
      purpose, I conducted three studies in a fragmented
      mosaic-forest landscape in KwaZulu-Natal, South Africa. In
      particular, I assessed (1) seed predation by rodents, (2)
      establishment of woody seedlings and saplings, and (3) leaf
      damage on woody seedlings and saplings by insects and
      pathogens in 24 study plots in scarp forest fragments. These
      fragments were embedded in four variable matrices: two
      natural, heterogenous (forest, grassland) and two modified,
      homogenous matrices (eucalypt plantations, sugarcane fields).
      In the first field study I assessed rodent diversity and
      conducted seed predation experiments. As a measure for forest
      fragment quality important for rodents, I estimated herbal
      ground vegetation cover. For the second study I identified
      all trees on 500 m², seedlings on 10 m² and saplings on 50 m²
      per study plot. I categorized trees, seedlings and saplings
      as either early- or late-successional species. Moreover, I
      differentiated between seedlings and saplings of external and
      local origin depending on the presence of conspecific adult
      tress within fragments to be able to identify potential seed
      influx by seed dispersers. Additionally, I measured canopy
      cover, light intensity and vegetation complexity as
      parameters of forest fragment quality relevant to seedling
      establishment. In the third study I used beating samples to
      collect the arthropod community. Furthermore, I estimated
      proportions of leaf damage by insect herbivory and leaf
      pathogens on woody seedlings and saplings. I determined tree
      diversity, canopy cover and vegetation complexity in terms of
      forest fragment quality. My investigations showed an increase
      of rodents and seed predation in small forest fragments,
      potentially caused by enhanced ground vegetation cover.
      Especially in fragments with sugarcane matrix rodent
      abundance and seed predation were significantly higher than
      in fragments with forest matrix. Further, I found reduced
      seedling and sapling establishment in forest fragments with
      modified homogenous surroundings. In particular, these
      fragments consisted of less late-successional species. This
      could predominantly be ascribed to reduced canopy cover and
      increased light intensity. However, seed influx occurred in
      all forest fragments indicating high matrix permeability for
      seed dispersers. Moreover, forest fragment quality amplified
      arthropod predator abundance and reduced arthropod herbivore
      abundance. Fragment quality effects on herbivory were
      variable. This mismatch might be related to weak trophic
      interactions. Matrix habitat had merely marginal effects on
      the investigated factors. Overall, my results illustrate that
      forest fragment quality as well as matrix habitat have the
      potential to alter biodiversity and ecological processes of
      forest regeneration, but effects on the observed processes
      differed in strength. Yet, I generally found that forest
      fragment quality appears to be of high relevance for
      regeneration, indicating its potential for conservation
      management of the remaining fragments. Further, the rather
      weak overall effects of matrix habitat indicate a comparable
      and generally high permeability for the investigated groups
      of species. This emphasizes the significant value of forest
      fragments for the connectivity of remaining forests and the
      conservation of biodiversity and ecological processes at a
      landscape scale. Nevertheless, conclusions have to be treated
      with care. Due to the historical natural fragmentation of
      scarp forests in KwaZulu-Natal, which might have caused a
      higher robustness of species towards human-induced
      fragmentation, my findings might not be transferable to other
      regions. The scarp forest fragments are characterized by high
      habitat quality for the different species groups. However,
      potential shifts in the plant community from late- to
      early-successional species in fragments enclosed by modified
      matrices might entail unforeseen cascading effects and
      negative feedback loops within the ecosystem that still need
      to be examined. Thus, the value of natural forest as a source
      of propagules and as habitat for forest specialists remains
      indisputable.