Landnutzung & Habitatfragmentierung II

Question 1

Landnutzung führt zu…

Answer 1

Zerstörung,
Degradation,
Fragmentierung von Habitate

Question 2

Es gibt nicht immer ein Festland. Was ist dieser Fall?

Answer 2

Archipel

Question 3

Wie können wir die Dynamik von Arten in “Archipelen” beschreiben?

Answer 3

• Viele Arten bilden Populationen auf räumlich isolierten Habitatinseln (patches) in unbesiedelbarer Matrix
• Lokale Extinktion
• Durch Kolonisierung können leere Patches wiederbesiedelt werden
• > ein Population von Populationen (Metapopulation)

Question 4

Worauf fokussiert man sich bei der Betrachtung einer Metapopulation?

Answer 4

• Fokus auf regionale Persistenz einer Art

- wichtigste Größe: Anteil besetzter patches (occupancy)

Question 5

Was sind die Annahmen des Ur- Metapopulationsmdells von Levin?

Answer 5

• Es gibt unendlich viele Patches.
• Alle patches sind identisch.
• Jeder Patch ist entweder besetzt oder leer (0/1- Dynamik, Populationsdynamik ignoriert)
• Alle Patches sind durch Kolonisierung verbunden.
• Keine Zufallseinflüsse (determinsitisches Modell)

Question 6

Was ist der Gleichgewichtszustand bei Levins Metapopulationsmodell?

Answer 6

Änderung von p mit Zeit:
p'(t) = mp(t)* [1 - p(t)] - ep(t)
m- Kolonisierungsrate
e- Extinktionsrate
p(t)- Anteill besetzter Patches (occupancy)

-> Für welches p* gilt p’(t)=0?(dh keine zeitl. Änderung)
Fals m>e: p=1-e/m (Metapopulation persistiert)
Fals m<e: p=0 (keine Persistenz)

Question 7

Wie verhalten sich Patchgröße und -isolation bei Levins Metapop’modell?

Answer 7

• Größere Patches sind mit größerer Wkt. besetzt
• Isolierte Patches werden seltener wiederbesiedelt

-> Patchgröße kann Isolation kompensieren

Question 8

Beschreibe den Rescue Effect bei Metapopulationen.

Answer 8

Immigranten erhöhen die lokale Populationsgröße und verringern somit das lokale Extinktionsrisiko
-> In Metapopulationen mit hoher Patchbesetzung ist Immigrationsrate höher und somit das Extinktionsrisiko für die Metapopulation als Ganzes durch den Rescue effect verringert…

Question 9

Was ist die Relevanz des Rescue Effekts in Metapopulationen für den Naturschutz?

Answer 9

• Sicherstellung einer hohen Patch ‘occupancy’
• Ermöglichung von Immigration besonders in Patches mit kleinen Populationsgrößen
• s. Graphick: Rate zu Habitat occupancy für Colonisation und Extinction… (Modell: hyp. Metapopulation)

Question 10

Wann entsteht eine Source-Sink Dynamik?

Answer 10

• > Entsteht wenn die Habitatqualität der Patches sehr verschieden ist (s. Abbildung)
• > Isolierte Sink-Populationen würde langfristig aussterben (rescue effect)
• > Wenn keine Wiederbesiedlung ausgehend von Sinks, keine Metapopulation!

Source-Population: m < b
Sink Population: m > b, I > E

Question 11

Beschreibe die Mainland-Island Dynamik.

Answer 11

Große Hauptpopulation: geringes Aussterberisiko
Kleine Nebenpopulationen: hohes Aussterberisiko

-> Beim Aussterben der Hauptpopulation können Nebenpopulationen (‘islands’) das ‘mainland’ wieder besiedeln
=> Metapopulationen

Question 12

Kritik an Levins Populationsmodell

Answer 12

Annahmen werden einzelnd bestritten:

• Es gibt meist nur wenige Patches
• Patchqualität ist variabel (Extremfall: source-sink)
• Lokale Populationsdynamik kann wichtig sein (rescue effect)
• Patches werden unterschiedlich gut kolonisiert
• Zufall ist wichtig!

-> Das Levins-Modell ist unrealistisch und ‘optimistisch’- aber geeignet einige grundlegende Prinzipien zu zeigen

Question 13

Was sind das Metapopulationsprinzip und seine Voraussetzungen?

Answer 13

Eine Metapopulation kann überleben auch wenn jede Einzelpopulation irgendwann ausstirbt.

Voraussetzung:

• Lokales Aussterben wird durch Kolonisierung ausgeglichen
• Die Dynamiken der Einzelpopulationen verlaufe asynchron
• > Versicherung gegen gleichzeitiges Aussterben aller/vieler Populationen

Question 14

Was ist der Effekt synchroner Populationsdynamik?

Answer 14

Räumlich autokorrelierte Metapopulationen haben ein höheres Aussterberisiko!

Stärkere rämliche Korrelation verringert die Zahl effektiver Patches mit unabhängiger Dynamik
=> Zufallseffekte werden wichtiger (Bedeutung stochastischer Prozesse in kleinen Population Vgl.)

Question 15

Wodurch kann räumliche Synchronisierung entstehen?

Answer 15

1) Räumliche Autokorrelation in den Umweltbedingungen (Synchronisierung des Umweltrauschens), z.B. durch großräumige Wetterlagen, durch mobile Prädatoren
2) Hohe Migrationsraten (Synchronisierung der lokalen demographischen Prozesse)

Question 16

Was machen moderne Metapopulationsmodelle?

Answer 16

• stochastisch (Wkt. für Kolonisierung und Extinktion)
• Berücksichtigung lokaler Populationsdynamik (zB individuenbasierte Modelle)
• explizite Berücksichtigung des Raums (zB gitterbasierte Modelle)
• detaillierte Beschreibung von Ausbreitung (Verteilung von Ausbreitungsdistanzen oder individuenbasierte Modellierung)

Question 17

Fallstudie des Gemeinen Scheckenfalters (Glanville Fritillary Butterfly)…

Answer 17

s.Folien

Question 18

Sind alle Populationen Metapopulationen?

Answer 18

Nein.

Question 19

Was sind Kriterien für echte Metapopulationen?

Answer 19

1) Habitat bildet diskrete Patches, in denen sich Populationen lokal reproduzieren können
2) Alle Populationen haben ein messbares Extinktionssiskio (mögliche Ausnahme: +/- ‘unsterbliches maindland’=
3) Nach lokaler Extinktion können patches wieder koloniwiert werden
4) Lokale Populationsdynamiken sind nicht vollständig synchronisiert.

-> regionale Prozesse wichtiger also lokale.

Question 20

Sämtliche anderen Fallbeispiele..

Answer 20

s. Folien!

Question 21

Was ist ein Beispiel für ein Korridor?

Answer 21

Das Grüne Band

• entlang des ehemaligen Grenzstreifens befinden Offenflächen mit einzigartigem Arteninventar
• > Gefährdet durch aktive Entwicklug oder (passive) Sukzession
• > BUND projekt

Question 22

Was ist die Schlüsselfunktion eines Korridors aus Metapopulationstheorie Sicht?

Answer 22

Erhöhung der Konnektivität zwischen Habitatpatches

Question 23

Pro und Contras von Korridoren?

Answer 23

Pro:
- erhöht Konnektivität und Immigration/Emmigration

Contra:
- Räuber warten auf Beute in Korridore
- Verbreitung invasiver Arten wird ermöglicht
…

Question 24

Was ist eine Grundeinsicht der Metapopulationstheorie bzgl. Management?

Answer 24

Metapoplationspersitenz hängt von der Landschaftsstruktur und von der Ökologie der Art ab

Question 25

Was ist die Basis von Faustregeln für Manager?

Answer 25

• Funktionelle Beziehung zwischen Metapopulationspersistenz Tm, Landschaftsstruktur und Ökologie der Art
• > Untersuchung von zwei Parametern:
  a) Ausbreitungsdistanz da
  b) Korrelationsdistanz dp: Distanz bis zu welcher Extinktionsereignisse in benachbarten patches korreliert sind /Maß für Synchronisation)

Question 26

Wie lautet die erste Faustregel für Manager?

Answer 26

1) da < dp: Entspricht einer ‘patchy population’, korrelierte Dynamik
=> Regionales Habitatmanagement ist nicht angemessen

a) Population natürlicherweise synchronisiert: Management in Richtung Minimierung der lokalen Extinktionsursachen
b) Menschgemachter Zustand
- da verkleinert: Aufgabe extensiver Schafweide führt zum Verlust der Langstreckenausbreitung von Heuschrecken und Schnecken.
Management: Extensivierung
- dp vergrößert: frühe und großflächige Mahd führt zu sychroner Extinktion (Schmetterling-Bläuling)
Management: kleinskalige Mahd zu versch. Zeitpunkten
=> unkorrelierte Extinktionsereignisse

Question 27

Wie lautet die zweite Faustregel für Manager?

Answer 27

2) da > dp: Metapopulationsmanagement ist angemessen
- > Welche Patches sollten verbunden werden?

a) Patch-Abstand ist kleiner als dp
“As near as possible but as far away as necessary”
Nur Patches in das Metapopulationsnetzwerk integrieren, die außerhalb des Korrelationsbereichs liegen
=> Widerspruch zu gängigen Faustregeln °°° > °.°

b) Patch-Abstand größer als dp
“As homogeneous as possible”
=> übliche Faustregel °°° < °.°

Question 28

Zusammenfassung für Faustregeln für Manager.

Answer 28

• Faustregeln müssen einfach sein, sonst werden sie nie umgesetzt
• Wenn Faustregeln zu einfach sind, kann das fatale Folgen haben
• Sinnvolles Management setzt sehr gute Kenntnis des Systems voraus

Question 29

Wichtige Systemeigenschaften bei der Anwending Metapopulationstheorie an den Naturschutz.

Answer 29

Ausbreitungsdistanz

• Arteigenschaft
• Eigenschaft der Landschaft zwischen den Patches

Bedeutung von Umweltrauschen

• Arteigenschaft (Sensibilität geg. Umweltschwankungen)
• Umwelteigenschaften

Maß der Korrelation der Extinktionsereignisse
- Umwelteigenschaften (Autokorrelation der Ereignisse)
- Landschaftseigenschaften (Konnektivität der Matrix in Bezug auf die Störungen, zB Feuerausbreitung)
(- Arteigenschaft: Interaktion mit Ausbreitungsverhalten)

Question 30

Was sind naturschutzrelevante Aussagen der Metapopulationstheorie?

Answer 30

Extinktionswkt. für eine Art, welche in einem Netzwerk von Habitaten (zB Schutzgebiete) vorkommt ist abh. von:

1) Zahl der besetzten Habitatpatches
2) Extinktionswkt. der Einzelpopulationen
3) Migrationsrate zwischen den Habitatpatches
4) Korrelation der lokalen Populationsdynamik
5) Habitatqualität (vgl. source-sink Dynamik)

Wichtigste Konsequenz der Metapop’theorie für den Naturschutz: Augenmerk auf Prozesse auf Landschaftsebene

Question 31

Was sind eigentlich die Unterschiede zwischen der Gleichgewichtstheorie der Inselbiogeographie und der Metapopulationstheorie?

Answer 31

Wichtig! Ermitteln…