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In der vorliegenden Untersuchung werden fünf für die Kalkschutthalden der Nördlichen Frankenalb charakteristische Heuschreckenzönosen mit ihren Standortansprüchen beschrieben. Es zeigt sich eine deutliche Beziehung zwischen Heuschreckenzönosen und Pflanzengesellschaften, die mit Hilfe eines neu vorgestellten kombinierten Struktur- und Klimawertes (KSKW) belegt wird. Dieser Wert setzt sich aus topographischen, das Mesoklima bestimmenden (Hangneigung, Exposition) und strukturellen (Vegetationshöhe und -deckung) Komponenten zusammen und erlaubt, mit vergleichsweise geringem Aufwand Lebensräume zu vergleichen und Vorhersagen über ihre Besiedelbarkeit durch bestimmte Heuschreckenarten zu machen. Die Berechnung kann überdies auch in gleicher Form ohne erneuten Meßaufwand auf andere Offenlandgesellschaften desselben Naturraumes übertragen werden.Die Blockschutthalden der Nördlichen Frankenalb beherbergen 26 Heuschreckenarten, darunter große Seltenheiten wie Oedipoda germanica und Podisma pedestris. Äußerst spärlich von Hohlzahnfluren bewachsene, sich noch in Bewegung befindliche Kalkschutthalden werden nur von Oedipoda germanica besiedelt. Bei fortschreitendem Konsolidierungsgrad und dem damit einhergehenden dichteren Vegetationsschluß wechseln sich drei weitere Zönosen ab, in denen als charakteristische Arten Chorthippus brunneus, Platycleis albopunctata und Podisma pedestris Vorkommen. Die thermophilen Säume auf Kalkschutthalden (Vincetoxico-Seselietum) als letztes Sukzessionsstadium vor der Bewaldung sind schließlich der Lebensraum für die Stenobothrus lineatus-Platycleis albopunctata-Zönose.
In most habitats, vegetation provides the main structure of the environment. This complexity can facilitate biodiversity and ecosystem services. Therefore, measures of vegetation structure can serve as indicators in ecosystem management. However, many structural measures are laborious and require expert knowledge. Here, we used consistent and convenient measures to assess vegetation structure over an exceptionally broad elevation gradient of 866–4550m above sea level at Mount Kilimanjaro, Tanzania. Additionally, we compared (human)-modified habitats, including maize fields, traditionally managed home gardens, grasslands, commercial coffee farms and logged and burned forests with natural habitats along this elevation gradient. We distinguished vertical and horizontal vegetation structure to account for habitat complexity and heterogeneity. Vertical vegetation structure (assessed as number, width and density of vegetation layers, maximum canopy height, leaf area index and vegetation cover) displayed a unimodal elevation pattern, peaking at intermediate elevations in montane forests, whereas horizontal structure (assessed as coefficient of variation of number, width and density of vegetation layers, maximum canopy height, leaf area index and vegetation cover) was lowest at intermediate altitudes. Overall, vertical structure was consistently lower in modified than in natural habitat types, whereas horizontal structure was inconsistently different in modified than in natural habitat types, depending on the specific structural measure and habitat type. Our study shows how vertical and horizontal vegetation structure can be assessed efficiently in various habitat types in tropical mountain regions, and we suggest to apply this as a tool for informing future biodiversity and ecosystem service studies.
Knowledge about the biogeographic affinities of the world’s tropical forests helps to better understand regional differences in forest structure, diversity, composition, and dynamics. Such understanding will enable anticipation of region-specific responses to global environmental change. Modern phylogenies, in combination with broad coverage of species inventory data, now allow for global biogeographic analyses that take species evolutionary distance into account. Here we present a classification of the world’s tropical forests based on their phylogenetic similarity. We identify five principal floristic regions and their floristic relationships: (i) Indo-Pacific, (ii) Subtropical, (iii) African, (iv) American, and (v) Dry forests. Our results do not support the traditional neo- versus paleotropical forest division but instead separate the combined American and African forests from their Indo-Pacific counterparts. We also find indications for the existence of a global dry forest region, with representatives in America, Africa, Madagascar, and India. Additionally, a northern-hemisphere Subtropical forest region was identified with representatives in Asia and America, providing support for a link between Asian and American northern-hemisphere forests.
Species’ functional traits set the blueprint for pair-wise interactions in ecological networks. Yet, it is unknown to what extent the functional diversity of plant and animal communities controls network assembly along environmental gradients in real-world ecosystems. Here we address this question with a unique dataset of mutualistic bird–fruit, bird–flower and insect–flower interaction networks and associated functional traits of 200 plant and 282 animal species sampled along broad climate and land-use gradients on Mt. Kilimanjaro. We show that plant functional diversity is mainly limited by precipitation, while animal functional diversity is primarily limited by temperature. Furthermore, shifts in plant and animal functional diversity along the elevational gradient control the niche breadth and partitioning of the respective other trophic level. These findings reveal that climatic constraints on the functional diversity of either plants or animals determine the relative importance of bottom-up and top-down control in plant–animal interaction networks.
Aim: The identification of the mechanisms determining spatial variation in biological diversity along elevational gradients is a central objective in ecology and biogeography. Here, we disentangle the direct and indirect effects of abiotic drivers (climatic conditions, and land use) and biotic drivers (vegetation structure and food resources) on functional diversity and composition of bird and bat assemblages along a tropical elevational gradient. Location: Southern slopes of Mt. Kilimanjaro, Tanzania, East Africa. Methods: We counted birds and recorded bat sonotypes on 58 plots distributed in near-natural and anthropogenically modified habitats from 700 to 4,600 m above sea level. For the recorded taxa, we compiled functional traits related to movement, foraging and body size from museum specimens and databases. Further, we recorded mean annual temperature, precipitation, vegetation complexity as well as the number of fruits, flowers, and insect biomass as measures of resource availability on each study site. Results: Using path analyses, we found similar responses of bird and bat functional diversity to the variation in abiotic and biotic drivers along the elevational gradient. In contrast, the functional composition of both taxa showed distinct responses to abiotic and biotic drivers. For both groups, direct temperature effects were most important, followed by resource availability, precipitation and vegetation complexity. Main Conclusions: Our findings indicate that physiological and metabolic constraints imposed by temperature and resource availability determine the functional diversity of bird and bat assemblages, whereas the composition of individual functional traits is driven by taxon-specific processes. Our study illustrates that distinct filtering mechanisms can result in similar patterns of functional diversity along broad environmental gradients. Such differences need to be taken into account when it comes to conserving the functional diversity of flying vertebrates on tropical mountains.
Auf der Grundlage von 277 Vegetationsaufnahmen wird die floristische Zusammensetzung des Helichryso-Festucetum und seiner wichtigsten Kontaktgesellschaften beschrieben. Neben mehreren regionalen Charakterarten besitzt das Helichryso-Festucetum mit Orobanche coerulescens überdies eine überregionale Charakterart, die innerhalb Deutschlands nur im Helichryso-Festucetum der Nördlichen Frankenalb vorkommt. Das erlaubt die floristische Abgrenzung vom Pulsatillo-Caricetum humilis als eigenständige Assoziation. Standörtliche Unterschiede bestehen in der Beschränkung des Helichryso-Festucetum auf feinsandige Dolomitböden, während das Pulsatillo-Caricetum humilis auf lehmreicheren Standorten angetroffen wurde, die zudem infolge ihrer felsnahen Lage in steil eingeschnittenen Tälern stärker geneigt sind. Das Helichryso-Festucetum liegt in vier Untereinheiten vor: Die Subassoziation mit Alyssum alyssoides zeichnet sich durch einen hohen Therophytenanteil aus. Zu dieser Subassoziation gehören artenarme Initialausbildungen auf Lockersyrosemen an frischen Erdanrissen. Innerhalb der Typischen Subassoziation, die auf gering mächtigen, feinsandigen Braunerden und Rendzinen wächst, ist die Ausbildung mit Poa angustifolia als Abbaustadium des Helichryso-Festucetum anzusehen. Darüber hinaus lassen sich zwei geographische Vikarianten unterscheiden: Eine Vikariante der Wiesentalb mit Festuca rupicola und Asperula cynanchica und eine Vikariante der Pegnitzalb, in der Festuca rupicola durch eine noch nicht bestimmte Festuca ovina-Kleinart ersetzt wird. Anhand von Verbreitungskarten wird die Beschränkung des Helichryso-Festucetum auf die Nördliche Frankenalb aufgezeigt und hierbei besonders der Bezug zum tiefgelegenen Dolomitgebiet der Pegnitz- und angrenzenden Teile der Wiesentalb belegt und als Folge der besonderen geologischen Verhältnisse dieses Teiles der Frankenalb interpretiert. Das Helichryso-Festucetum bietet auch einer speziell angepaßten Tierwelt Lebensraum. So besitzen die Dolomitsand-Trockenrasen eine eigene Heuschreckenzönose mit zwei Charakterarten, die im Bereich der Dolomitkuppenalb in ihrem Vorkommen fast ausschließlich auf diesen Vegetationstyp beschränkt sind: Psophus stridulus und Stenobothrus nigromaculatus. Da das Helichryso-Festucetum nur sehr kleinflächig ausgebildet ist und meist unmittelbar an Agrarflächen grenzt, bedarf es mit seiner teilweise hochgradig gefährdeten Tier- und Pflanzenwelt gezielter Schutzmaßnahmen.
Die Blockschutthalden der Nördlichen Frankenalb weisen ein reichhaltiges Inventar an Pflanzengesellschaften auf, das durch sehr dynamische Sukzessionsvorgänge miteinander verbunden ist. Insgesamt 23 Kalkschutt besiedelnde Gesellschaften aus 7 Assoziationen wurden im UG gefunden. Hauptstandortfaktoren sind auf der einen Seite Exposition, Licht- und Temperaturverhältnisse, also das Mikroklima, auf der anderen der Kalkschuttanteil der Böden, Größe und Beweglichkeit der Kalkscherben, also der Konsolidierungsgrad. Zur Charakterisierung der Standortverhältnisse wurden Licht- und Temperaturmessungen durchgeführt und der Skelettanteil der Böden geschätzt. Schattige, luftfeuchte Standorte am Haldenfuß, die zudem häufig kaltluftbeeinflußt sind, bevorzugt das Gymnocarpietum robertiani, das über Sesleria-reiche Entwicklungsstadien mit dem Bromo-Seslerietum allietosum verbunden ist. Eine Übergangsstellung hinsichtlich der Lichtansprüche nimmt das Epilobio-Geranietum homalothecietosum ein, das zwischen Gymnocarpietum und Galeopsietum vermittelt.
Während das Galeopsietum typicum die sonnigsten Stellen der Feinschutthalden besiedelt, bevorzugt die Subassoziation mit Clematis vitalba, in der Literatur häufig als „Schwalbenwurzflur“ bezeichnet, halbschattige Bereiche mit gröberem Schuttmaterial. Bei nachlassender Schuttnachlieferung entwickelt sich aus der reinen Variante des Galeopsietum typicum als Pioniergesellschaft über ein Rhytidium-Zwischenstadium ein Echium-Trockenrasen (Teucrio botryos-Melicetum ciliatae rbytidietosum, Echium-Variante), der schließlich von einer Geranion-Gesellschaft abgelöst wird, nämlich dem hier neu beschriebenen Vincetoxico-Seselietum . Mergelreiche Feinschutthalden besiedelt die Campanula rapunculoides-Subassoziation des Teucrio-Melicetum. Die größten natürlichen Blockschutthalden des Untersuchungsgebietes und gleichzeitig der Frankenalb liegen aufgrund geologischer Besonderheiten am Trauf der Pegnitzalb, wogegen die Gebiete der Wiesent- und Weismainalb vor allem mergelige Feinschutthalden, aber weniger Blockschutthalden aufweisen. Die Blockschutthalden der Nördlichen Frankenalb erfüllen eine wichtige Funktion als Überdauerungsstandorte für Relikte aus der Eis- und der postglazialen Wärmezeit, sowohl für Tier- wie für Pflanzenarten. Da jedoch bei weitem nicht alle Schuttstandorte von Natur aus waldfrei sind, müssen derzeit nach Aufgabe der traditionellen Weidenutzung zum Schutz der lichtliebenden Flora und Fauna vielerorts Landschaftspflegemaßnahmen durchgeführt werden.
Tree-related microhabitats (TReMs) have been proposed as important indicators of biodiversity to guide forest management. However, their application has been limited mostly to temperate ecosystems, and it is largely unknown how the diversity of TReMs varies along environmental gradients. In this study, we assessed the diversity of TReMs on 180 individual trees and 44 plots alongside a large environmental gradient on Kilimanjaro, Tanzania. We used a typology adjusted to tropical ecosystems and a tree-climbing protocol to obtain quantitative information on TreMs on large trees and dense canopies. We computed the diversity of TReMs for each individual tree and plot and tested how TReM diversity was associated with properties of individual trees and environmental conditions in terms of climate and human impact. We further used non-metric multidimensional scaling (NMDS) to investigate the composition of TReM assemblages alongside the environmental gradients. We found that diameter at breast height (DBH) and height of the first branch were the most important determinants of TReM diversity on individual trees, with higher DBH and lower first branch height promoting TReM diversity. At the plot level, we found that TReM diversity increased with mean annual temperature and decreased with human impact. The composition of TReMs showed high turnover across ecosystem types, with a stark difference between forest and non-forest ecosystems. Climate and the intensity of human impact were associated with TReM composition. Our study is a first test of how TReM diversity and composition vary along environmental gradients in tropical ecosystems. The importance of tree size and architecture in fostering microhabitat diversity underlines the importance of large veteran trees in tropical ecosystems. Because diversity and composition of TReMs are sensitive to climate and land-use effects, our study suggests that TReMs can be used to efficiently monitor consequences of global change for tropical biodiversity.
Tree-related microhabitats (TReMs) have been proposed as important indicators of biodiversity to guide forest management. However, their application has been limited mostly to temperate ecosystems, and it is largely unknown how the diversity of TReMs varies along environmental gradients. In this study, we assessed the diversity of TReMs on 180 individual trees and 46 plots alongside a large environmental gradient on Kilimanjaro, Tanzania. We used a typology adjusted to tropical ecosystems and a tree-climbing protocol to obtain quantitative information on TreMs on large trees and dense canopies. We computed the diversity of TReMs for each individual tree and plot and tested how TReM diversity was associated with properties of individual trees and environmental conditions in terms of climate and human impact. We further used non-metric multidimensional scaling (NMDS) to investigate the composition of TReM assemblages alongside the environmental gradients. We found that diameter at breast height (DBH) and height of the first branch were the most important determinants of TReM diversity on individual trees, with higher DBH and lower first branch height promoting TReM diversity. At the plot level, we found that TReM diversity increased with mean annual temperature and decreased with human impact. The composition of TReMs showed high turnover across ecosystem types, with a stark difference between forest and non-forest ecosystems. Climate and the intensity of human impact were associated with TReM composition. Our study is a first test of how TReM diversity and composition vary along environmental gradients in tropical ecosystems. The importance of tree size and architecture in fostering microhabitat diversity underlines the importance of large veteran trees in tropical ecosystems. Because diversity and composition of TReMs are sensitive to climate and land-use effects, our study suggests that TReMs can be used to efficiently monitor consequences of global change for tropical biodiversity.