Sebastian Vogel

• Over the past centuries, anthropogenic utilization has fundamentally changed the appearance of European forest ecosystems. Constantly growing and changing demands have led to an enormous decline in ecological key elements and a structural homogenization of most forests. These changes have been accompanied by widespread declines of many forest-dwelling and especially saproxylic, i.e. species depending on deadwood. In order to counteract this development, various conservation strategies have been developed, but they primarily focus on aOver the past centuries, anthropogenic utilization has fundamentally changed the appearance of European forest ecosystems. Constantly growing and changing demands have led to an enormous decline in ecological key elements and a structural homogenization of most forests. These changes have been accompanied by widespread declines of many forest-dwelling and especially saproxylic, i.e. species depending on deadwood. In order to counteract this development, various conservation strategies have been developed, but they primarily focus on a quantitative deadwood enrichment. However, the diversity of saproxylic species is furthermore driven by a variety of abiotic and biotic determinants as well as interactions between organisms. A detailed understanding of these processes has so far been largely lacking. The aim of the present thesis was therefore to improve the existing ecological knowledge of determinants influencing saproxylic species and species communities in order to provide the basis for evidence-based and adapted conservation measures. In chapter II of this thesis, I first investigated the impact of sun exposure, tree species, and their combination on saproxylic beetles, wood-inhabiting fungi, and spiders. Therefore, logs and branches of six tree species were set up under different sun exposures in an experimental approach. The impact of sun exposure and tree species strongly differed among single saproxylic taxa as well as diameters of deadwood. All investigated taxa were affected by sun exposure, whereby sun exposure resulted in a higher alpha-diversity of taxa recorded in logs and a lower alpha-diversity of saproxylic beetles reared from branches compared to shading by canopy. Saproxylic beetles and wood-inhabiting fungi as obligate saproxylic species were additionally affected by tree species. In logs, the respective impact of both determinants also resulted in divergent community compositions. Finally, a rarefaction/extrapolation method was used to evaluate the effectiveness of different combinations of tree species and sun exposure for the conservation of saproxylic species diversity. Based on this procedure, a combination of broadleaved and coniferous as well as hard- and softwood tree species was identified to support preferably high levels of saproxylic species diversity. The aim of chapter III was to evaluate the individual conservational importance of tree species for the protection of saproxylic beetles. For this, the list of tree species sampled for saproxylic beetles was increased to 42 different tree species. The considered tree species represented large parts of taxonomic and phylogenetic diversity native to Central Europe as well as the most important non-native tree species of silvicultural interest. Freshly cut branches were set up for one year and saproxylic beetles were reared afterwards for two subsequent years. The study revealed that some tree species, in particular Quercus sp., host a particular high diversity of saproxylic beetles, but tree species with a comparatively medium or low overall diversity were likewise important for red-listed saproxylic beetle species. Compared to native tree species, non-native tree species hosted a similar overall species diversity of saproxylic beetles but differed in community composition. In chapter IV, I finally analysed the interactions of host beetle diversity and the diversity of associated parasitoids by using experimentally manipulated communities of saproxylic beetles and parasitoid Hymenoptera as a model system. Classical approaches of species identification for saproxylic beetles were combined with DNA-barcoding for parasitoid Hymenoptera. The diversity of the host communities was inferred from their phylogenetic composition as well as differences in seven functional traits. Abundance, species richness, and Shannon-diversity of parasitoid Hymenoptera increased with increasing host abundance. However, the phylogenetic and functional dissimilarity of host communities showed no influence on the species communities of parasitoid Hymenoptera. The results clearly indicate an abundance-driven system in which the general availability, not necessarily the diversity of potential hosts, is decisive. In summary, the present thesis corroborates the general importance of deadwood heterogeneity for the diversity of saproxylic species by combining different experimental approaches. In order to increase their efficiency, conservation strategies for saproxylic species should generally promote deadwood from different tree species under different conditions of sun exposure on landscape-level in addition to the present enrichment of a certain deadwood amount. The most effective combinations of tree species should consider broadleaved and coniferous as well as hard- and softwood tree species. Furthermore, in addition to dominant tree species, special attention should be given to native, subdominant, silviculturally unimportant, and rare tree species.…
• Während der letzten Jahrhunderte hat die anthropogene Nutzung das Erscheinungsbild der Waldökosysteme in Europa grundlegend verändert. Stetig wachsende und wandelnde Ansprüche führten zu einem enormen Rückgang ökologischer Schlüsselelemente und einer strukturellen Homogenisierung der meisten Wälder. In der Folge kam es zu Rückgängen vieler waldbewohnender und insbesondere xylobionter, d.h. von Totholz abhängigen, Arten. Um dieser Entwicklung entgegenzuwirken, wurden verschiedene Schutzstrategien entwickelt, welche jedoch vor allem auf eineWährend der letzten Jahrhunderte hat die anthropogene Nutzung das Erscheinungsbild der Waldökosysteme in Europa grundlegend verändert. Stetig wachsende und wandelnde Ansprüche führten zu einem enormen Rückgang ökologischer Schlüsselelemente und einer strukturellen Homogenisierung der meisten Wälder. In der Folge kam es zu Rückgängen vieler waldbewohnender und insbesondere xylobionter, d.h. von Totholz abhängigen, Arten. Um dieser Entwicklung entgegenzuwirken, wurden verschiedene Schutzstrategien entwickelt, welche jedoch vor allem auf eine quantitative Totholzanreicherung abzielen. Die Vielfalt xylobionter Arten wird aber weiterhin durch unterschiedliche abiotische und biotische Einflussfaktoren sowie durch Wechselwirkungen zwischen den Arten beeinflusst. Ein detailliertes Verständnis der genauen Vorgänge fehlt jedoch bislang größtenteils. Ziel der vorliegenden Promotionsarbeit war es deshalb, das diesbezüglich bestehende Wissen zu verbessern, um die Basis für evidenzbasierte und angepasste Naturschutzmaßnahmen zu schaffen. In Kapitel II dieser Arbeit habe ich zunächst den Einfluss der Besonnung und Baumart sowie deren Kombination im Vergleich auf xylobionte Käfer, holzbesiedelnde Pilze und Spinnen untersucht. Für die zugehörige Studie wurden dabei Stämme und Äste von sechs Baumarten bei unterschiedlicher Besonnung in einem experimentellen Ansatz ausgebracht. Der Einfluss der Besonnung und Baumart unterschied sich deutlich zwischen den einzelnen Artengruppen und Totholzdurchmessern. Alle Artengruppen wurden durch die Besonnung beeinflusst, wobei Besonnung im Vergleich zur Beschattung durch Baumkronen bei allen Artengruppen an Stämmen zu einer höheren alpha-Diversität führte und zu einer niedrigeren alpha-Diversität von xylobionten Käfern in Ästen. Xylobionte Käfer und holzbesiedelnde Pilze als obligat xylobionte Arten wurden weiterhin von der Baumart beeinflusst. Für die Artengruppen an Stämmen führten die jeweiligen Auswirkungen von Besonnung und Baumarten ebenfalls zu Unterschieden in der Zusammensetzung der Artgemeinschaften. Abschließend wurden Art-Akkumulationskurven genutzt, um die Effektivität unterschiedlicher Kombinationen aus Baumart und Besonnung für den Erhalt der xylobionten Diversität zu evaluieren. Um eine möglichst hohe Artenvielfalt zu fördern, wurde darauf basierend eine Kombination aus Laub- und Nadelholz einschließlich Weich- und Hartholzarten identifiziert. Ziel meiner Studie in Kapitel III war es den individuellen Beitrag einzelner Baumarten zum Schutz xylobionter Käfer zu identifizieren. Dafür wurde die Zahl untersuchter Baumarten auf 42 erhöht. Die untersuchten Baumarten umfassten dabei große Teile der taxonomischen und phylogenetischen Diversität, die in Mitteleuropa heimisch ist, sowie die wichtigsten, nicht-heimischen Baumarten von waldbaulichem Interesse. Frisch geschnittene Äste wurden für ein Jahr ausgebracht und xylobionte Käfer im Anschluss für zwei aufeinanderfolgende Jahre ausgezüchtet. Im Rahmen der Studie konnte gezeigt werden, dass einige Baumarten, insbesondere Quercus sp., eine besonders hohe Artenvielfalt aufweisen, aber auch Arten mit einer vergleichsweise geringen Gesamtartenzahl für Arten der Roten Liste von Bedeutung sind. Nicht-heimische Baumarten beherbergten insgesamt keine geringere Artenvielfalt von xylobionten Käfern, unterschieden sich aber in der Zusammensetzung ihrer Artgemeinschaften. Die Studie in Kapitel IV analysiert schließlich die Wechselwirkungen zwischen Wirtsdiversität und der Diversität assoziierter Parasitoide unter Verwendung experimentell manipulierter Gemeinschaften von xylobionten Käfern und parasitoiden Hymenopteren als Modellsystem. Klassische Ansätze zur Artidentifizierung für xylobionte Käfer wurden dabei mit DNA-Barcoding für die parasitoiden Hymenopteren kombiniert. Die Vielfalt der Wirtsgemeinschaften wurde aus ihrer phylogenetischen Zusammensetzung sowie Unterschieden in sieben funktionellen Merkmalen abgeleitet. Abundanz, Artenvielfalt und Shannon-Diversität nahmen mit zunehmender Abundanz der Wirte zu. Hingegen zeigten die phylogenetische und funktionelle Ähnlichkeit der Wirtsgemeinschaften insgesamt keinen Einfluss auf die Artgemeinschaften der parasitoiden Hymenopteren. Die Ergebnisse weisen damit klar auf ein abundanz-getriebenes System hin, in dem die generelle Verfügbarkeit und nicht unbedingt die Diversität potentieller Wirte entscheidend ist. Zusammenfassend betont die vorliegende Promotionsarbeit durch die Kombination verschiedener experimenteller Ansätze die generelle Bedeutung der Totholzheterogenität für die Vielfalt xylobionter Arten. Um ihre Effizienz zu steigern, sollten Schutzstrategien für xylobionte Arten neben einer bestimmten Totholzmenge daher generell Totholz verschiedener Baumarten bei unterschiedlicher Besonnung auf Landschaftsebene anreichern. Die effektivsten Baumarten-Kombinationen sollten dabei Laub- und Nadelholz sowie Weich- und Hartholzarten berücksichtigen. Neben den dominierenden Baumarten sollte zudem ein besonderes Augenmerk auf heimischen, subdominanten, wirtschaftlich irrelevanten und seltenen Baumarten liegen.…