title: Pflanze-Tier Interaktionen in einer heterogenen Waldlandschaft in Südafrika
title: Plant-frugivore interactions in a heterogeneous forest landscape of South Africa
Creators: name: Chama, Lackson
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2012
Subjects: Seed dispersal
Germination
Funktionelle Diversität
Interaction networks
Pflanzen
Samenverbreitung
Biowissenschaften, Biologie
Vögel
Functional diversity
Samenkeimung
Interaktionsnetzwerke

description: Die Samenausbreitung durch Tiere
      ist ein bedeutsamer ökologischer Prozess. Dies ist besonders
      in den Tropen und Subtropen der Fall, wo bis zu 90 % der
      Pflanzenarten fleischige Früchte haben und auf den Transport
      ihrer Samen in geeignete Habitate angewiesen sind. Frugivore
      Vögel gehören zu den wichtigsten samenausbreitenden
      Vertebraten und tragen damit entscheidend zur natürlichen
      Waldregeneration bei. Veränderungen in der Habitatqualität
      von Waldfragmenten sowie der Struktur der sie umgebenden
      Matrix haben Konsequenzen für Samenausbreitungsinteraktionen.
      Des Weiteren können Veränderungen in Waldhabitaten die
      funktionelle Diversität von Samenausbreitergemeinschaften
      beeinflussen und somit weit reichende Konsequenzen für die
      natürlichen Regenerationsprozesse vieler Pflanzenarten nach
      sich ziehen. Um die Effekte von Habitatqualität und
      umgebender Matrix von Waldfragmenten auf den Prozess und die
      Funktion von Samenausbreitung zu untersuchen, habe ich (i)
      die Struktur von Pflanze-Frugivoren-Netzwerken und (ii) die
      funktionelle Diversität der Frugivorengemeinschaften
      innerhalb dieser Netzwerke zwischen Waldfragmenten
      verglichen, die von unterschiedlichen Matrixhabitaten umgeben
      waren. Die Studien fanden in der Umgebung und innerhalb des
      Vernon Crookes Nature Reserves in Südafrika statt. Zusätzlich
      prüfte ich in einem experimentellen Ansatz die Legitimität
      frugivorer Vögel als Samenausbreiter, indem ich den Einfluss
      der Aufnahme und Verdauung von Samen durch frugivore Vögel
      auf die Keimung verschiedener Pflanzenarten untersuchte. In
      der Pflanze-Frugivoren Netzwerkstudie verglich ich die
      Netzwerkstruktur in einem großen, von Waldmatrix umgebenen
      Schluchtwaldgebiet mit der von zwei kleinen natürlichen
      Waldtypen, der eine umgeben von natürlichem Grasland, der
      andere umgeben von Zuckerrohrfeldern. Dabei setzte ich die
      Netzwerkstruktur in Beziehung zur Habitatqualität der
      Waldfragmente sowie zum umgebenden Matrixhabitat. Insgesamt
      beobachtete ich 54 fruchtfressende Vogelarten an 31
      Pflanzenarten mit fleischigen Früchten. Die Netzwerkstruktur
      unterschied sich nicht zwischen den Waldtypen mit
      unterschiedlichen Matrixhabitaten. Die Netzwerke waren in
      ihrer Robustheit vergleichbar und stark durch die
      Habitatqualität der Waldfragmente beeinflusst. Diese
      Ergebnisse deuteten darauf hin, dass die Struktur und
      Stabilität von Pflanze-Frugivoren Interaktionsnetzwerken
      stärker durch die lokale Habitatqualität beeinflusst wurde
      als durch die umgebende Matrix der Waldfragmente. In der
      Studie zur funktionellen Diversität der
      Frugivorengemeinschaften innerhalb der Netzwerke stellte ich
      Daten zu drei funktionellen Eigenschaften der Vögel zusammen,
      die in Zusammenhang mit Samenausbreitung stehen, und zwar zur
      Körpergröße, Schnabelbreite und dem Grad der Abhängigkeit von
      Früchten als Nahrungsquelle. Daraufhin testete ich den Effekt
      der Habitatqualität der Waldfragmente und des umgebenden
      Matrixhabitats auf drei verschiedene Maße funktioneller
      Diversität sowie auf den Artenreichtum der
      Frugivorengemeinschaften. Die Ergebnisse ließen darauf
      schließen, dass alle Waldtypen eine vergleichbar hohe
      funktionelle Diversität der Samenausbreitergemeinschaften
      aufwiesen. Insgesamt waren die funktionelle Zusammensetzung
      und die funktionelle Diversität stärker durch die
      Habitatqualität der Waldfragmente beeinflusst als durch die
      umgebende Matrix. Zur Durchführung des Keimungsexperiments
      sammelte ich Früchte von sechszehn Pflanzenarten und
      verfütterte sie an vier frugivore Vogelarten. Ausgeschiedene
      Samen wurden eingepflanzt und der Zeitpunkt ihrer Keimung
      sowie ihre Keimungswahrscheinlichkeit zum Einen mit der
      Keimung ganzer Früchte und zum Anderen mit Samen verglichen,
      die manuell von Fruchtfleisch befreit worden waren. Die
      Ergebnisse zeigten weder Unterschiede im Zeitpunkt der
      Keimung sowie in der Keimungswahrscheinlichkeit zwischen den
      Vogelarten noch zwischen den unterschiedlichen
      Behandlungsmethoden. Diese Resultate ließen darauf schließen,
      dass ein positiver Effekt der Frugivoren auf die natürliche
      Waldregeneration eher in Bezug auf die Ausbreitung der Samen
      als in Bezug auf die Verbesserung der Keimung gegeben schien.
      Insgesamt zeigten die Ergebnisse der ersten beiden Studien,
      dass die Habitatqualität von Waldfragmenten ein wichtiger
      Treiber für die Stabilität von Pflanze-Frugivoren Netzwerken
      und die funktionelle Diversität von Frugivorengemeinschaften
      zu sein scheint. Bei gegebener hoher Habitatqualität können
      demnach Waldfragmente, die von unterschiedlichen Matrices
      umgeben sind, einen hohen Wert für den Naturschutz in
      heterogenen Waldlandschaften haben. Der Erhalt der im
      Experiment als legitime Samenausbreiter identifizierten
      Vogelarten hängt dabei vom Fortbestehen von Waldfragmenten
      ab, die durch eine hohe Habitatqualität und eine wenig
      einschränkende Matrix gekennzeichnet sind.
description: Seed dispersal by animals is a very
      important ecological process, especially in tropical and
      sub-tropical forest landscapes where up to 90% of fleshy
      fruiting plant species depend on this process for the
      transportation of their propagules to suitable habitats.
      Frugivorous birds are among the most important vertebrates
      consuming fruits, thereby contributing to natural forest
      regeneration. However, changes in quality of forest habitats
      and structure of the surrounding matrix have been shown to
      disrupt the structure of single-pair seed dispersal
      interactions. Changes in forest habitats can also alter the
      functional diversity of dispersers within these seed
      dispersal communities and can have far reaching implications
      for natural regeneration processes of plants. To assess the
      overall effects of forest patch quality and matrix habitat on
      ecological processes and functioning, I compared (i) the
      structure of plant-frugivore interaction networks and (ii)
      functional diversity of frugivore communities within the
      studied networks among forest patches surrounded by
      dissimilar matrix habitats in and around Vernon Crookes
      Nature Reserve in South Africa. In addition, I experimentally
      tested the impact of seed ingestion and treatment in the
      digestive tracts of avian frugivores on germination to assess
      their legitimacy as seed dispersers. During the
      plant-frugivore networks study, I compared the network
      structure in a large scarp forest surrounded by a natural
      forest matrix with those of two small natural forest types,
      one surrounded by natural grassland and the other by
      sugarcane agriculture in relation to both forest patch
      quality and matrix habitat. Overall, I recorded a total of 54
      avian frugivorous species involved in fruit removal
      activities on 31 fleshy fruiting plant species. Network
      structures across forest patches did not vary with matrix
      habitat. Instead, they were similarly robust and strongly
      influenced by forest patch quality. These findings suggest
      that the structure and stability of plant-frugivore
      interaction networks is rather determined by local forest
      patch quality than by surrounding matrix habitat. During the
      functional diversity study, I compiled data on three
      functional traits related to seed dispersal, namely body
      mass, gape width and degree of frugivory for the frugivore
      species observed in the seed dispersal networks. I then
      tested the effect of forest patch quality and matrix habitat
      on three measures of functional diversity as well as on
      species richness of frugivore communities. Results suggest
      that all forest types sustained a comparably high functional
      diversity among the seed disperser communities. Overall,
      functional diversity and shifts in functional composition
      were rather determined by forest patch quality than by matrix
      habitat. During the seed ingestion experiment, I collected
      fruits from sixteen woody plant species and I fed them to
      four avian frugivore species. Defecated seeds were planted
      and their seedling emergence and germination probabilities
      were compared with those of ripe manually depulped seeds and
      whole fruits. Results show no difference in seedling
      emergence and germination probability among the birds and
      remained similar across all treatments. The results suggest
      that the effect of frugivorous birds on natural forest
      regeneration is more on seed transportation, than enhancing
      germination of dispersed seeds per se. Overall, findings from
      the first two studies suggests that forest patch quality is
      an important driver of both network stability and functional
      diversity among frugivore communities. Therefore, given high
      habitat quality, forest patches surrounded by variable
      matrices can be of conservation importance in highly
      heterogeneous forest landscapes. Thus, as the seed ingestion
      experiment has shown that frugivorous birds are legitimate
      dispersers, the sustenance of seed dispersal processes will
      largely depend on maintenance of forest patches of high
      quality and with less restrictive matrix habitats.