Jana Englmeier

• The increase in intensively used areas and climate change are direct and indirect consequences of anthropogenic actions, caused by a growing population and increasing greenhouse gas emissions. The number of research studies, investigating the effects of land use and climate change on ecosystems, including flora, fauna, and ecosystem services, is steadily growing. This thesis contributes to this research area by investigating land-use and climate effects on decomposer communities (arthropods and microbes) and the ecosystem service ‘decompositionThe increase in intensively used areas and climate change are direct and indirect consequences of anthropogenic actions, caused by a growing population and increasing greenhouse gas emissions. The number of research studies, investigating the effects of land use and climate change on ecosystems, including flora, fauna, and ecosystem services, is steadily growing. This thesis contributes to this research area by investigating land-use and climate effects on decomposer communities (arthropods and microbes) and the ecosystem service ‘decomposition of dead material’. Chapter II deals with consequences of intensified land use and climate change for the ecosystem service ‘decomposition of dead organic material’ (necromass). Considering the severe decline in insects, we experimentally excluded insects from half of the study objects. The decomposition of both dung and carrion was robust to land-use changes. Dung decomposition, moreover, was unaffected by temperature and the presence/ absence of insects. Along the altitudinal gradient, however, highest dung decomposition was observed at medium elevation between 600 and 700 m above sea level (although insignificant). As a consequence, we assume that at this elevation there is an ideal precipitation:temperature ratio for decomposing organisms, such as earthworms or collembolans. Carrion decomposition was accelerated by increasing elevation and by the presence of insects, indicating that increasing variability in climate and an ongoing decline in insects could modify decomposition processes and consequently natural nutrient cycles. Moreover, we show that different types of dead organic material respond differently to environmental factors and should be treated separately in future studies. In Chapter III, we investigated land-use and climate effects on dung-visiting beetles and their resource specialization. Here, all beetles that are preferentially found on dung, carrion or other rotten material were included. Both α- and γ-diversity were strongly reduced in agricultural and urban areas. High precipitation reduced dung-visiting beetle abundance, whereas γ-diversity was lowest in the warmest regions. Resource specialization decreased with increasing temperatures. The results give evidence that land use as well as climate can alter dung-visiting beetle diversity and resource specialization and may hence influence the natural balance of beetle communities and their contribution to the ecosystem service ‘decomposition of dead material’. The following chapter, Chapter IV, contributes to the findings in Chapter II. Here, carrion decomposition is not only explained by land-use intensity and climate but also by diversity and community composition of two taxonomic groups found on carrion, beetles and bacteria. The results revealed a strong correlation between bacteria diversity and community composition with temperature. Carrion decomposition was to a great extent directed by bacterial community composition and precipitation. The role of beetles was neglectable in carrion decomposition. With this study, I show that microbes, despite their microscopic size, direct carrion decomposition and may not be neglected in future decomposition studies. In Chapter V a third necromass type is investigated, namely deadwood. The aim was to assess climate and land-use effects on deadwood-inhabiting fungi and bacteria. Main driver for microbial richness (measured as number of OTUs) was climate, including temperature and precipitation. Warmer climates promoted the diversity of bacteria, whereas fungi richness was unaffected by temperature. In turn, fungi richness was lower in urban landscapes compared to near-natural landscapes and bacteria richness was higher on meadows than on forest sites. Fungi were extremely specialized on their host tree, independent of land use and climate. Bacteria specialization, however, was strongly directed by land use and climate. These results underpin previous studies showing that fungi are highly specialized in contrast to bacteria and add new insights into the robustness of fungi specialization to climate and land use. I summarize that climate as well as intensive land use influence biodiversity. Temperature and precipitation, however, had positive and negative effects on decomposer diversity, while anthropogenic land use had mostly negative effects on the diversity of decomposers.…
• Die Zunahme intensiv genutzter Landschaften und der Klimawandel sind direkte und indirekte Folgen menschlichen Handelns, verursacht durch eine wachsende Weltbevölkerung und zunehmende Mengen an Treibhausgasen. Die Zahl der wissenschaftlichen Studien, die sich mit den Veränderungen der Umwelt und den Konsequenzen für Ökosysteme, einschließlich Flora, Fauna und Ökosystemleistungen auseinandersetzen, steigt stetig. Mit dieser Thesis möchte ich meinen Beitrag zu diesem wichtigen und aktuellen Forschungsgebiet leisten. Dazu untersuche ich dieDie Zunahme intensiv genutzter Landschaften und der Klimawandel sind direkte und indirekte Folgen menschlichen Handelns, verursacht durch eine wachsende Weltbevölkerung und zunehmende Mengen an Treibhausgasen. Die Zahl der wissenschaftlichen Studien, die sich mit den Veränderungen der Umwelt und den Konsequenzen für Ökosysteme, einschließlich Flora, Fauna und Ökosystemleistungen auseinandersetzen, steigt stetig. Mit dieser Thesis möchte ich meinen Beitrag zu diesem wichtigen und aktuellen Forschungsgebiet leisten. Dazu untersuche ich die Auswirkungen von Landnutzung und Klima auf die Ökosystemleistung „Zersetzung toten organischen Materials“ (Nekromasse) und die Auswirkungen auf die daran beteiligten Arthropoden- und Mikrobengemeinschaften. Kapitel II dieser Thesis setzt sich mit den Konsequenzen von intensiver Landnutzung und Klimawandel für die Ökosystemleistung „Zersetzung toten Materials“ auseinander. Unter Anbetracht des globalen Insektenrückgangs, wurde dieser Aspekt anhand eines Insektenausschluss-Experimentes zusätzlich simuliert. Es stellt sich heraus, dass sowohl der Abbau von Dung als auch von Aas sehr robust gegenüber landschaftlicher Nutzung war. Zudem blieb der Abbau von Dung unberührt von Temperaturänderungen und dem Ausschluss von Insekten. Entlang eines Höhengradienten wurde hingegen ein Trend zu einem unimodalen Muster mit maximaler Zersetzung bei ca. 600-700 m ü.M. beobachtet. Dieser Trend lässt vermuten, dass in dieser Höhe das Verhältnis von Niederschlag und Temperatur ideal für Dung zersetzende Gemeinschaften ist. Aas hingegen wurde in zunehmender Höhe und unter der Beteiligung von Insekten schneller zersetzt, was verdeutlich, dass Klimaänderungen und ein ansteigender Insektenrückgang starke Auswirkungen auf die Zersetzung von Aas und somit auf Nährstoffkreisläufe haben können. Hierbei wurde zudem ersichtlich, dass verschiedene Typen von Nekromasse unterschiedlich auf Umweltparameter reagieren und daher in künftigen Studien und Auswertungen separat betrachtet werden sollten. Kapitel III behandelt die Auswirkungen von Landnutzung und Klima auf die Biodiversität und Spezialisierung von Käfergemeinschaften an Dung. Hierbei wurden sämtliche Käfer berücksichtigt, welche vor allem an Dung, Aas oder sonstigem faulenden Material gefunden werden können. Sowohl α- als auch γ-Diversität von diesen Käfern wurde durch Agrarlandschaften und urbane Gebiete stark reduziert. Hohe Niederschlagsmengen wirkten sich negativ auf die Abundanz von Dungkäfern aus, wohingegen die γ-Diversität in warmen Regionen am niedrigsten war. Der Grad der Spezialisierung von Käfergemeinschaften auf verschiedene Dungressourcen nahm mit abnehmenden Temperaturen zu. Aus den Ergebnissen geht hervor, dass sowohl intensive Landnutzung als auch Klimaveränderungen Auswirkungen auf die Diversität und den Spezialisierungsgrad von Käfergemeinschaften an Dung haben können und somit das ökologische Gleichgewicht der Dungkäfergemeinschaften und ihren Ökosystemfunktionen beeinflussen können. Das darauffolgende Kapitel IV stellt eine Ergänzung zu Kapitel II dar. Hier wird die Zersetzung von Aas nicht nur anhand von Landnutzung und Klima erklärt, sondern auch anhand der α-Diversität und der Artenzusammensetzung von Käfern und Bakterien an Aas diskutiert. Es zeigte sich, dass Abundanz und Artenzusammensetzung der Bakteriengemeinschaft an Aas vor allem von der Temperatur abhingen. Außerdem wurde die Zersetzungsgeschwindigkeit maßgeblich von der Bakteriengemeinschaft und der Niederschlagsmenge bestimmt. Mit dieser Studie konnte ich zeigen, dass Bakterien trotz ihrer mikroskopischen Größe maßgeblich an der Zersetzung von Aas beteiligt sind und diese in Zersetzungsversuchen nicht vernachlässigt werden sollten. Das letzte Kapitel, Kapitel V, befasst sich mit den Konsequenzen von intensiver Landnutzung und Klimawandel auf mikrobielle Gemeinschaften in Totholz. Untersucht wurden hier sowohl Bakterien- als auch Pilzgemeinschaften. Haupttreiber der Artenvielfalt für beide Gruppen (gemessen als Anzahl an OTUs) war das Klima (Niederschlag und Temperatur). Ein wärmeres Klima kam der Vielfalt von Bakterien zugute, wohingegen die Pilzvielfalt nicht tangiert wurde. Außerdem reagierten Pilze negativ auf urbane Landnutzung, Bakterienvielfalt in Totholz war auf Wiesen jedoch höher als im Wald. Vor allem Pilze zeigten eine sehr starke Bindung zu ihrem Wirtsbaum, welche auch von äußeren Einflüssen wie Landnutzung und Klima nicht beeinflusst werden konnte. Die Spezialisierung von Bakterien hingegen wurde stark von Landnutzung und Klima beeinflusst. Diese Ergebnisse untermauern frühere Studien, die besagen, dass Pilze hoch spezialisiert sind und geben neue Erkenntnisse zur Robustheit der Spezialisierung gegenüber Landnutzungsintensität und Klima. Zusammenfassend kann ich sagen, dass sowohl Klima als auch Landnutzung Auswirkungen auf die Biodiversität haben. Während Temperatur und Niederschlag jedoch positive so wie negative Effekte hatten, wirkte sich anthropogene Landnutzung überwiegend negativ auf die Diversität von Zersetzergemeinschaften aus.…