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he most basic behavioural states of animals can be described as active or passive. While high-resolution observations of activity patterns can provide insights into the ecology of animal species, few methods are able to measure the activity of individuals of small taxa in their natural environment. We present a novel approach in which a combination of automatic radiotracking and machine learning is used to distinguish between active and passive behaviour in small vertebrates fitted with lightweight transmitters (<0.4 g).
We used a dataset containing >3 million signals from very-high-frequency (VHF) telemetry from two forest-dwelling bat species (Myotis bechsteinii [n = 52] and Nyctalus leisleri [n = 20]) to train and test a random forest model in assigning either active or passive behaviour to VHF-tagged individuals. The generalisability of the model was demonstrated by recording and classifying the behaviour of tagged birds and by simulating the effect of different activity levels with the help of humans carrying transmitters. The model successfully classified the activity states of bats as well as those of birds and humans, although the latter were not included in model training (F1 0.96–0.98).
We provide an ecological case-study demonstrating the potential of this automated monitoring tool. We used the trained models to compare differences in the daily activity patterns of two bat species. The analysis showed a pronounced bimodal activity distribution of N. leisleri over the course of the night while the night-time activity of M. bechsteinii was relatively constant. These results show that subtle differences in the timing of species' activity can be distinguished using our method.
Our approach can classify VHF-signal patterns into fundamental behavioural states with high precision and is applicable to different terrestrial and flying vertebrates. To encourage the broader use of our radiotracking method, we provide the trained random forest models together with an R package that includes all necessary data processing functionalities. In combination with state-of-the-art open-source automated radiotracking, this toolset can be used by the scientific community to investigate the activity patterns of small vertebrates with high temporal resolution, even in dense vegetation.
Aim
How species respond to climate change is influenced by their sensitivity to climatic conditions (i.e. their climatic niche) and aspects of their adaptive capacity (e.g. their dispersal ability and ecological niche). To date, it is largely unknown whether and how species’ sensitivity to climate change and their adaptive capacity covary. However, understanding this relationship is important to predict the potential consequences of a changing climate for species assemblages. Here, we test how species’ sensitivity to climate change and trait-based measures of their ecological adaptive capacity (i) vary along a broad elevational gradient and (ii) covary across a large number of bird species.
Location
A Neotropical elevational gradient (300–3600 m.a.s.l.) in the Manú Biosphere Reserve, south-east Peru.
Methods
We focus on 215 frugivorous bird species along a Neotropical elevational gradient. We approximate species’ sensitivity to climate change by their climatic niche breadth, based on species occurrences across South America and bioclimatic variables. In addition, we use a trait-based approach to estimate the dispersal ability of species (approximated by their wing pointedness), their dietary niche breadth (approximated by bill width) and their habitat niche breadth (the number of used habitat classes).
Results
We found that (i) species’ climatic niche breadth increased with elevation, while their trait-based dispersal ability and dietary niche breadth decreased with elevation, and (ii) sensitivity to climate change and trait-based adaptive capacity were not related across species.
Main conclusions
These results suggest different mechanisms of how species in lowland and highland assemblages might respond to climate change. The independent variation of species’ sensitivity to climate change and their trait-based adaptive capacity suggests that accounting for both dimensions will improve assessments of species’ susceptibility to climate change and potential impacts of climate change on diverse species assemblages.
Aim: Recent studies in southern Africa identified past biome stability as an important predictor of biodiversity. We aimed to assess the extent to which past biome stability predicts present global biodiversity patterns, and the extent to which projected climatic changes may lead to eventual biome changes in areas with constant past biome.
Location: Global.
Taxon: Spermatophyta; terrestrial vertebrates.
Methods: Biome constancy was assessed and mapped using results from 89 dynamic global vegetation model simulations, driven by outputs of palaeoclimate experiments spanning the past 140 ka. We tested the hypothesis that terrestrial vertebrate diversity is predicted by biome constancy. We also simulated potential future vegetation, and hence potential future biome patterns, and quantified and mapped the extent of projected eventual future biome change in areas of past constant biome.
Results: Approximately 11% of global ice-free land had a constant biome since 140 ka. Apart from areas of constant Desert, many areas with constant biome support high species diversity. All terrestrial vertebrate groups show a strong positive relationship between biome constancy and vertebrate diversity in areas of greater diversity, but no relationship in less diverse areas. Climatic change projected by 2100 commits 46%–66% of global ice-free land, and 34%–52% of areas of past constant biome (excluding areas of constant Desert) to eventual biome change.
Main conclusions: Past biome stability strongly predicts vertebrate diversity in areas of higher diversity. Future climatic changes will lead to biome changes in many areas of past constant biome, with profound implications for biodiversity conservation. Some projected biome changes will result in substantial reductions in biospheric carbon sequestration and other ecosystem services.
Die klimatische Nische beschreibt die klimatischen Bedingungen, unter denen eine Art eine stabile Population aufrechterhalten kann. Die Quantifizierung von Klimanischen ist ein wichtiges Werkzeug, um tiefergehende Einsichten in individuelle Art-Umwelt Beziehungen zu erlangen, um den Effekt des Klimawandels effektiv zu bewerten, und um Arten- und Naturschutz zu unterstützen. Ein makroökologischer Ansatz ist von Vorteil um Ökosysteme über ein breites taxonomisches, geographisches und zeitliches Spektrum zu untersuchen, und damit die klimatischen Nischen vieler Arten auf eine konsistente Art und Weise zu quantifizieren und vergleichen.
Im Kontext des aktuellen Klimawandels ist es wichtig zu verstehen, ob Arten in der Lage sind ihre Klima-nische anzupassen. Viele bisherige Vorhersagen über klimawandelbedingte Veränderungen von Artverbreitungen beruhen auf der Annahme, dass die klimatische Nische einer Art konstant ist. Allerdings ist bekannt, dass Arten ihre klimatischen Präferenzen auf unterschiedlichen Zeitskalen verändern - sowohl über kurze (ökologische) als auch evolutionäre Zeiträume. Dies ist ein wichtiger, aber oft missachteter Faktor für die Nischenquantifizierung. Ein gutes Beispiel für solche ökologische Dynamiken sind Zugvögel, die etwa 20% aller Vogelarten ausmachen. Sie stellen eine interessante, aber auch herausfordernde Artengruppe für die Untersuchung klimatischer Nischen dar. Des Weiteren ist es wichtig klimatische Nischen über evolutionäre Zeiträume zu untersuchen, um die Prozesse zu verstehen, die Evolution, Diversifikation und Extinktion unterliegen, da sich Klimanischen mit der Anpassung einzelner Arten an neue klimatische Gegebenheiten ebenfalls wandeln. Bislang hat ein Mangel an geographisch expliziten Daten über terrestrische Umwelt-bedingungen durch evolutionäre Zeiträume eine explizite Überprüfung dieser Zusammenhänge verhindert.
Das übergeordnete Ziel dieser Dissertation war es, die ökologische (d.h. saisonale) und evolutionäre Dynamik klimatischer Nischen von Vögeln zu untersuchen. Dazu wurde ein Ansatz gewählt der makroökologische, und evolutionsbiologische Methoden vereint, um ein breites taxonomisches und zeitliches Spektrum abzudecken. Das erste Kapitel bearbeitet die Frage wie klimatische Nischen am besten zu quantifizieren sind, wenn man die Dynamik des Vogelzuges in Betracht zieht. Dazu wurde eine Datenbank erstellt, die das Zugverhalten aller 10.443 lebenden Vogelarten katalogisiert. Des Weiteren wurde eine Übersicht über die Methoden zur Quantifizierung klimatischer Nischen in der makroökologischen Literatur erstellt. Das Ergebnis derselben ist, dass die überwiegende Mehrzahl der Veröffentlichungen saisonalen Zugbewegungen nicht ausreichend berücksichtigt. Zuletzt habe ich anhand der Avifauna Australiens die Vor- und Nachteile der Verwendung von Verbreitungskarten gegenüber Punktverbreitungsdaten zur Erfassung saisonaler geographischer Muster der Artenvielfalt bewertet. Damit bietet dieses Kapitel Rahmenempfehlungen für die Datenanforderungen und Methoden, die je nach Zugverhalten einer Art, und dem geographischen, bzw. zeitlichen Fokus einer Studie für eine optimale Nischenquantifizierung notwendig sind.
Im zweiten Kapitel untersuchte ich die saisonale Dynamik klimatischer Nischen von Zugvögeln. Dabei überprüfte ich die Hypothese, dass Zugvögel in ihrem Jahreszyklus durch die Zugbewegung eine gewisse Klimanische verfolgen. Zu diesem Zweck habe ich mit Brut- und Überwinterungsarealkarten saisonale Klima-nischen für 437 Zug- und Standvogelarten aus acht Kladen der Sperlingsvögel (Passeriformes) charakterisiert. Mit Ordinationsmethoden wurde dann der innerartliche saisonale Nischenüberlapp quantifiziert. Der Beweis für die Verfolgung einer klimatischen Nische in einer Art war von mehreren Faktoren, z.B. der geographischen Verortung des Brutareals und der Zugrichtung, abhängig. Dies lässt darauf schließen, dass sich die Ursachen für den Vogelzug sowohl geographisch als auch saisonal (d.h. abhängig von der Zugrichtung) unterscheiden.
Im dritten Kapitel untersuchte ich die evolutionäre Dynamik klimatischer Nischen in Steinschmätzern (Gattung Oenanthe), um explizit zu untersuchen ob es einen Zusammenhang zwischen den Raten klimatischer Nischen-evolution und den Veränderungen paläoklimatischer Bedingungen gibt. Methoden der Klimanischen-quantifizierung wurden mit datierten molekularen Phylogenien verknüpft, um die Raten klimatischer Nischen-evolution mit einem variablen Ratenmodell abzuschätzen. Paläoklimatische Umweltbedingungen wurden mit paläobiologischen Methoden aus dem Fossilbericht altweltlicher Säugetiere der vergangenen 20 Millionen Jahre erschlossen. Die Fallstudie konnte keinen Zusammenhang zwischen Nischenevolution und Umwelt-bedingungen feststellen. Dies legt nahe, dass Vögel als überaus mobile Organismen, auf Klimaveränderungen eher durch Arealverschiebungen reagieren, als durch eine Anpassung ihrer klimatischen Nische. Die Klimanischen der Steinschmätzer waren allerdings an sich nicht statisch, so dass andere Faktoren wie z.B. biologische Wechselbeziehungen für die Nischenevolution dieser Gattung verantwortlich sein müssen.
Meine Dissertation beleuchtet die zentrale Bedeutung zeitlicher Dynamiken für den Nischenraum, den Arten über ökologische (d.h. saisonale) und evolutionäre Zeiträume einnehmen. Aus ihr ergeben sich methodische Konsequenzen für zukünftige Studien klimatischer Nischen. Der Befund, dass die klimatischen Nischen von Zugvögeln nicht saisonal konstant sind, zeigt dass es für mobile Kladen wie Vögel notwendig ist die klimatischen Bedingungen über den gesamten Jahreszyklus und das gesamte Verbreitungsgebiet in Betracht zu nehmen, um die jeweiligen klimatischen Nischen voll charakterisieren zu können.
Über diese methodischen Innovationen hinaus, hat meine Arbeit auch wichtige theoretische und praktische Schlussfolgerungen produziert. Zum einen zeigt die Betrachtung saisonaler Klimanischen, dass Zugvögel entgegen gängiger Annahmen nicht denselben Umweltbedingungen in ihren Brut- und Überwinterungsarealen ausgesetzt sind. Zum anderen zeigt meine Betrachtung von Klimanischen über evolutionäre Zeiträume, dass die Nischenevolution nicht von klimatischen Bedingungen angetrieben wird. Zusammengenommen zeigen diese Ergebnisse auf unterschiedlichen Zeitskalen, dass das Klima nicht der alleinige Faktor ist, der die Artverbreitung von Vögeln bestimmt. Während dieser Befund Raum für Optimismus schafft, was die Auswirkungen des aktuellen Klimawandels auf Vögel angeht, zeigt er auch auf, dass Faktoren wie wechselseitige Artbeziehungen und das Mobilitätspotential von Arten einen wichtigen Einfluss auf Artverbreitungen ausüben. Diese Faktoren könnten jedoch an sich vom Klimawandel beeinflusst sein, und Untersuchungen dieses Zusammenspiels zwischen Klima und anderen Faktoren und die daraus resultierenden Einflüsse auf Artareale bieten ein vielversprechendes Arbeitsfeld für zukünftige Studien.
There was always a close connection between human beings and plants, mammals and insects, but also birds, which enlivened yards and gardens, fields and forests with their flight, playfulness and their voices. Therefore it does not come as a surprise that some of our linguists and folklorists like the North-Transylvanian linguist Gustav Kisch and the South-Transylvanian linguist and folklorist Pauline Schullerus refer in some minor works to wellknown bird names as they appear in traditions, fairy tales, rhymes, idioms (sayings) and proverbs. But they never mention any owl species. This presentation provides the names of certain owl species as they appear in Transylvanian-Saxon and neighboring languages, as they were grouped by certain criteria according to their appearance. Descriptive idiomatic examples reflect their specific features and way of life.
Vögel spielen vor allem aufgrund ihrer Häufigkeit in natürlichen und anthropogenen Habitaten sowie ihrer von anderen Wirbeltieren unübertroffenen Mobilität als natürliche Reservoire von Krankheitserregern eine bedeutende infektionsepidemiologische Rolle. Darüber hinaus können Zugvögel während ihrer Migration Erreger wie Vektoren über hunderte oder tausende von Kilometern transportieren und in ihrer Verbreitung extrem begünstigen. Dass Vögel neben anderen Tiergruppen eine wichtige Wirtsfunktion für Zecken besitzen, ist bekannt. Ebenso wird Vögeln eine Reservoirfunktion für bestimmte Genospezies des Borrelia burgdorferi-Artenkomplexes zugesprochen (GERN et al. 1998; GYLFE et al. 2000). In welchem Maße verschiedene Vogelarten an der geographischen Verbreitung dieser Bakterienarten beteiligt sind, ist jedoch noch weitgehend unklar. In dieser Studie sollte durch die Untersuchung von an Vögeln abgesammelten Zecken (Ixoes ricinus) die Bedeutung von drei Drosselarten (Turdidae) für den Lebenszyklus der Borrelien genauer untersucht werden. Des Weiteren wurde die Reservoirfunktion dieser Vogelarten für vier verschiedene Genospezies des B. burgdorferi-Komplexes geprüft.
Einleitung
(1996)
Biologische Vielfalt ist ein unersetzbarer Reichtum der Erde. Ihrer zunehmenden Beeinträchtigung Einhalt zu gebieten, galt die internationale Umweltkonferenz 1992 in Rio de Janeiro. Das dort verabschiedete Übereinkommen über die biologische Vielfalt, das inzwischen von über 170 Staaten unterzeichnet worden ist, soll dazu beitragen, dem Schutz der biologischen Vielfalt die ihm gebührende Bedeutung nicht nur beizumessen, sondern ihn auch in verstärktem Maße durchzusetzen. Deutschland hat maßgeblich zu dieser Biodiversitätskonvention beigetragen und sie am 21.12.1993 ratifiziert. Auf die Bedeutung und die Schwerpunkte der Konvention sei hier nur im Hinblick auf die Entwicklung der internationalen Vogelschutzgebiete im europäischen Biotopverbund besonderer Schutzgebiete "Natura 2000" eingegangen.