title: Differences in abundance and diversity of cacao flower visitors as well as early-fruit set between hybrid and native cacao varieties in Peruvian cacao agroforests
Creators: name: Erker, Marlene
Publisher: name: :none
Year: 2024

description: Obwohl Kakao eine der weitverbreitetsten Nutzpflanzen weltweit darstellt, ist der Kenntnisstand über die Bestäuber erstaunlich gering. Kakao weist viele verschiedene Varietäten und Genotypen, die in Geschmack und Ertrag stark voneinander abweichen, auf. Hybride Varianten werden häufig für ihre hohe Produktivität bevorzugt. Jedoch herrscht Uneindeutigkeit über das konkrete Ausmaß des gesteigerten Ertrages, verglichen mit einheimischen Varianten. Des Weiteren ist unklar, inwiefern sich die Ökologie der Varietäten unterscheidet. Es ist im Angesicht von Biodiversitätsverlust und Klimawandel von großer Wichtigkeit, die genetische Diversität von Kakao zu erhalten, um Resilienz zu fördern und Produktivität zu sichern. Im Zuge dieser Arbeit habe ich die Abundanz und Diversität der Kakaoblütenbesucher sowie die frühe Fruchtentwicklung hybrider und einheimischer Kakaovarietäten in San Martín, im Norden Perus, untersucht. Die Studie wurde in 12 Kakao-Agroforsten, die der „Choba choba“-Bauernkooperative angehören, durchgeführt. Die Agroforste wurden so ausgewählt, dass sie entweder von hybriden bzw. einheimischen Varietäten dominiert wurden oder kombinierte Agroforste aus beiden Varianten darstellten. Ich untersuchte die Diversität und Abundanz der Kakaoblütenbesucher in allen selektierten Agroforsten, indem ich Insektenkleber auf die reproduktiven Blütenteile auftrug. Nach ca. 24 Stunden sammelte ich die noch vorhandenen bearbeiteten Blüten ein und analysierte diese. Darüber hinaus bestimmte ich die frühe Fruchtentwicklung in vier Stichprobenrunden, die ungefähr 2,5 Monate abdeckten, indem ich Blütenknospen sowie offene Blüten zählte und diese anschließend mit der Anzahl der neu entwickelten Früchte in der nächsten Runde, die ungefähr zwei Wochen darauffolgte, verglich. Zusätzlich untersuchte ich die Veränderung von Arthropoden-Diversität und früher Fruchtentwicklung im Zusammenhang mit Agroforst-Managementvariablen (Beschattung, Unterwuchsvegetationsbedeckung, Laubstreudecke und Laubstreutiefe). Die Analyse zeigte, dass sich die häufigsten Blütenbesucher der beiden Varietäten unterschieden: Blattläuse auf hybriden und Ameisen auf einheimischen Bäumen. Möglicherweise deutet dies daraufhin, dass sie entweder von unterschiedlichen Insekten bestäubt werden oder unterschiedlichen Schädlingen ausgesetzt sind. Des Weiteren fand ich signifikant höhere Abundanz und Taxareichtum an Blütenbesuchern auf den einheimischen Varietäten. Daraus lässt sich eventuell ableiten, dass die Insekten aufgrund langandauernder Ko-Evolution mehr an die einheimischen als an die hybriden Bäume angepasst sind. Außerdem konnte ich feststellen, dass Blütenbesucherabundanz und -reichtum mit höherer Unterwuchsvegetationsbedeckung stieg. Größerer Artenreichtum ermöglicht Kakao-Agroforsten resilienter und robuster gegenüber veränderten Umweltbedingungen zu sein. Keine der Managementvariablen übte einen signifikanten Effekt auf die frühe Fruchtentwicklung aus, obwohl die frühe Fruchtentwicklungsrate einheimischer Bäume mehr als doppelt so groß war wie jene der hybriden Bäume (nicht signifikant). Erklärungen hierfür lassen sich womöglich in der Anfälligkeit des arithmetischen Mittels gegenüber Ausreißern oder in der hohen Produktivitätsvariabilität einheimischer Varietäten finden. Dies deutet darauf hin, dass eine größere Stichprobemenge vielleicht andere Resultate geliefert hätte. Ferner könnte die Analyse des finalen Ertrags und nicht nur der frühen Fruchtentwicklung aussagekräftigere Ergebnisse bereitstellen. Ich komme zu dem Schluss, dass mehr Forschung hinsichtlich potenzieller Bestäuber einheimischer und hybrider Kakao-Varietäten notwendig ist, um Managementpraktiken, die sowohl höhere Biodiversität als auch höhere Erträge auf nachhaltige Weise fördern, zu etablieren. Meine Ergebnisse legen nahe, dass dem Management der Unterwuchsvegetation eine bedeutende Rolle zustehen könnte.
description: Although cacao is one of the most widespread cash crops around the globe, surprisingly little is known about its pollinators. Cacao has many varieties and genotypes that differ greatly in taste and yield. Hybrid varieties are frequently favoured due to higher yield, but it is not clear yet to what extent the productivity differs from native varieties. Additionally, there is ongoing uncertainty about whether the ecology of varieties differs from each other. It is important to conserve the genetic diversity of cacao in order to promote resilience and ensure productivity in the eye of biodiversity loss and climate change. In this thesis, I investigated the abundance and diversity of cacao flower visitors and the early-fruit set of hybrid and native cacao varieties in San Martín, Northern Peru. The study was conducted throughout 12 cacao agroforests, belonging to the Choba choba farmer’s cooperative. The agroforests were selected to include agroforests dominated by hybrid cacao varieties, native varieties from the region, and combinations of hybrid varieties in one agroforest. I examined the diversity and abundance of flower visitors on cacao flowers in all selected agroforests using sticky glue on open flowers for 24 hours. Moreover, I quantified fruit set on four rounds of sampling covering ca. 2.5 months, by counting flower buds, open flowers and comparing these numbers with the small fruits found on the next round of sampling ca. 2 weeks after. I assessed how both arthropod diversity and early-fruit set varied according to agroforest management variables (shade cover, understory vegetation cover, leaf litter cover and leaf litter depth). The analysis showed that the most abundant flower visitor group differed between varieties: aphids on hybrid and ants on native trees. This might indicate that they are either pollinated by different insects or exposed to different pests. Furthermore, I found significantly higher abundance and taxa richness of flower visitors on the native varieties, possibly indicating that insects are more adapted to native trees due to long-lasting co-evolution. I found that flower visitor abundance and richness increased with understory vegetation cover. Higher richness enables the cacao agroforest to be more resilient and robust to changing environmental factors. Early-fruit set of cacao was not significantly affected by any management variable, although the mean fruit-set rate of native trees was more than twice that of the hybrid trees (not significant). This could either be attributed to the sensitivity of the mean to outliers or support the literature findings that the productivity of native varieties is highly variable, indicating that a larger sample size might have delivered different results. Additionally, studying not only early-fruit set but final yield could supply more meaningful results. I conclude that more research on potential pollinators of native and hybrid cacao varieties is required to establish management practices that both promote higher biodiversity and higher yield in a sustainable way. My findings suggest that focussing on understory vegetation might be crucial.