Diversität von Geometriden (Lepidoptera) und Gefäßpflanzen entlang von Habitatgradienten am Südwest-Kilimanjaro

Diversity of geometrid moths and vascular plants along habitat gradients on southwest Kilimanjaro

Auf 63 Untersuchungsflächen am Südwesthang des Kilimanjaro wurden Zusammenhänge zwischen der Geometriden-Diversität und floristischer Diversität, Vegetationsstruktur und abiotischen Faktoren untersucht. Besonderes Interesse galt der Bergwaldregeneration, die auf 16 Flächen zwischen 2000 und 2350 m Höhe untersucht wurde. Entlang eines Höhentransektes, das sich vom unteren Kulturland bei 1200 m durch die Bergregenwaldstufe bis in die Ericaceenstufe in Höhen von 3700 m erstreckte, wurde die ÄnderunAuf 63 Untersuchungsflächen am Südwesthang des Kilimanjaro wurden Zusammenhänge zwischen der Geometriden-Diversität und floristischer Diversität, Vegetationsstruktur und abiotischen Faktoren untersucht. Besonderes Interesse galt der Bergwaldregeneration, die auf 16 Flächen zwischen 2000 und 2350 m Höhe untersucht wurde. Entlang eines Höhentransektes, das sich vom unteren Kulturland bei 1200 m durch die Bergregenwaldstufe bis in die Ericaceenstufe in Höhen von 3700 m erstreckte, wurde die Änderung der Lebensgemeinschaften in Abhängigkeit von Höhenlage und Nutzungsintensität erfasst. Der Fang der Geometriden erfolgte an Leuchttürmen zwischen 19 und 22 Uhr, im zentralen Untersuchungsgebiet auch mit sieben automatischen Lichtfallen. Zum Anlocken der Falter wurden 15 W- Schwarzlichtröhren verwendet. Um die Leuchttürme herum wurden 400 m2 große Untersuchungsflächen ausgewiesen, auf denen alle Gefäßpflanzen nach Schichten getrennt erfasst und die Vegetationsstruktur aufgenommen wurde. Im zentralen Untersuchungsgebiet wurden an Leuchttürmen in 59 Fängen 118 Morphospezies und 2603 Falter aus der Familie Geometridae gefangen, mit den weniger effektiven Lichtfallen in 203 Fängen 77 Morphospezies und 662 Individuen. Die auf den zentralen Untersuchungsflächen aufgenommenen höheren Pflanzen verteilten sich auf 44 Familien und 98 Morphospezies. Die Artenzusammensetzung der Geometridenzönosen wie auch der Gefäßpflanzen änderte sich im Regenerationsverlauf. Die Artenzahl der Gefäßpflanzen nahm auf den Flächen insgesamt, in Baum-, Strauch- und Krautschicht, der Gruppe der Epiphyten und in den artenreichsten Pflanzenfamilien im Regenerationsverlauf von großen Lichtungen über junge und alte Sekundärwälder zu naturnahen Wäldern zu. Die Diversität der Geometridenzönosen, gemessen mit Fishers Alpha und Hurlbert Rarefaction, sowie die mit Chao 1 extrapolierte Gesamtartenzahl nahm dagegen ab. Die Werte von Fishers Alpha lagen bei sehr niedrigen Werten zwischen 3,4 und 17,8. Die Vegetationsstruktur korrelierte nur schwach mit der Zusammensetzung der Geometridenzönosen. Die Deckung der Moosschicht, ein Indikator für feuchte Verhältnisse, zeigte dabei die stärkste Korrelation. Im Höhentransekt wurden auf den Offenland-, Agroforst- und Waldflächen mit 212 Leuchtturmfängen insgesamt 304 Morphospezies und 8468 Einzeltiere aus der Familie der Geometridae gefangen. Wie im zentralen Untersuchungsgebiet war Mimoclystia corticearia (Larentiinae) die häufigste Art, gefolgt von Darisodes oritropha (Ennominae). Häufig waren auch Chiasmia fuscataria (Ennominae) aufgrund eines Massenvorkommens am unteren Waldrand sowie Chloroclystis derasata (Larentiinae). Bei den auf 51 Untersuchungsflächen durchgeführten Vegetationsaufnahmen wurden 451 Gefäßpflanzenarten aus 116 Familien erfasst. Die Gesamtartenzahlen der Gefäßpflanzen auf den Flächen schwankte zwischen 5 und 53. Sie zeigte auf den Wald- und Offenlandflächen keine Korrelation mit der Höhe, während sie auf den Agroforstflächen mit steigender Höhe signifikant zunahm, was auf die extensivere Nutzung höher gelegener Standorte zurückzuführen ist. Die Artenzahlen vaskulärer Epiphyten, der Aspleniaceen und Rubiaceen waren in mittleren Höhen zwischen 2200 und 2400 m am höchsten, während die Diversität der Baum- und Strauchschicht und der Leguminosen maximale Werte auf den unteren Flächen erreichte. Auch die Diversität der Geometriden war auf den unteren Flächen mit Fishers Alpha-Werten von maximal 40,2 am höchsten. Sie fiel im Transekt auf den Offenlandflächen gleichmäßig ab, während auf den Waldflächen im Bereich zwischen 1800 und 3100 m ­ abgesehen von dem Bereich des zentralen Untersuchungsgebietes ­ die Diversität bei Werten zwischen 8,3 und 12,5 annähernd konstant blieb. Die Analyse der Beta-Diversität und der Gesamtdiversität einzelner Höhenbereiche zeigte, das die Geometridenzönosen zwischen 2000 und 3000 m sehr homogen sind. Die Höhenlage erwies sich als „Master“-Variable, die einen starken Einfluss auf die Vegetationszusammensetzung wie auch die Zusammensetzung und Diversität der Geometridenzönosen hatte. In Bezug auf Geometriden sind insbesondere die feuchten Bergregenwälder am Kilimanjaro wenig divers. Dies kann auf die Insellage des Vulkans inmitten trockener Savannen, sein geringes Alter und die insgesamt arme afrikanische Lepidopterenfauna zurückgeführt werden. Neben dem Schutz der Bergregenwälder, der für die Aufrechterhaltung der Phytodiversität des Kilimanjaro wie auch für die Sicherung der Wasserversorgung Nordtansanias unerlässlich erscheint, sollte auch die traditionelle Agroforstwirtschaft erhalten bleiben, da sie eine hohe Diversität sowohl an Geometriden als auch an Pflanzenarten gewährleistet.show moreshow less
The relationship between the diversity of geometer moths and floristic diversity, vegetation structure and abiotic site factors was studied at 63 plots on the southwestern slopes of Mt. Kilimanjaro. Forest regeneration was investigated on 16 plots between 2000 and 2350 m a.s.l.. Furthermore, an altitudinal transect was established starting at 1200 m in agricultural land and extending through the montane forest belt into the ericaceous belt at 3700 m. Along this transect, changes in composition aThe relationship between the diversity of geometer moths and floristic diversity, vegetation structure and abiotic site factors was studied at 63 plots on the southwestern slopes of Mt. Kilimanjaro. Forest regeneration was investigated on 16 plots between 2000 and 2350 m a.s.l.. Furthermore, an altitudinal transect was established starting at 1200 m in agricultural land and extending through the montane forest belt into the ericaceous belt at 3700 m. Along this transect, changes in composition and diversity of moth and plant communities were studied in relation to altitude and human influence. Geometer moths were caught manually between 7 and 10 p.m. using light towers. In the central study area, seven light traps were additionally deployed. Moths were attracted by 15W-blacklight lamps. Around the light towers and traps, plots of 400-m2 were established. On these plots, vascular plants were recorded according to vegetation layers and the physiognomy of the vegetation. In the central study area, a total of 118 morphospecies and 2603 individual geometer moths were caught during 59 catches at the light towers. The less effective light traps yielded 63 morphospecies and 662 individuals during 203 catches. 98 plant species were recorded on the same plots. Species composition of the geometer moth and vascular plant communities reflected different forest regeneration stages. In the course of forest regeneration, the number of vascular plant species increased in the tree-, shrub- and herblayers. There was also an increase in the number of species of epiphytes, pteridophytes and Rubiaceae in the course of forest regeneration, while the diversity of geometer moth communities decreased when using Fisher’s Alpha, Hurlbert Rarefaction, or Chao 1 as species estimator. Values for Fisher’s Alpha varied between 3.4 and 17.8. Vegetation structure was only weakly related to species composition of geometer moths, with the moss layer ­ indicating humid site conditions ­ showing the strongest correlations. The plots along the altitudinal transect were divided into open habitat, agroforestry and forest plots, where 212 catches with light towers yielded 304 morphospecies and 8468 individual Geometridae. Overall, the most abundant moth was Mimoclystia corticearia (Larentiinae). It was followed by Darisodes oritropha (Ennominae), Chiasmia fuscataria (Ennominae), a species very common on the lower forest boundary at Machame gate, and Chloroclystis derasata (Larentiinae). A total of 51 vegetation surveys identified 51 taxa and 116 families of vascular plants. Between five and 53 species of vascular plant species were recorded per plot. The phytodiversity of forest and open habitat showed no correlation with altitude, whereas the agroforestry plots were correlated positively with elevation, as cultivation was less intensive at higher altitudes. The diversity of epiphytes, Aspleniaceae and Rubiaceae peaked at mid-elevation between 2200 and 2400 m, whereas the diversity of the tree- and shrublayer and the Leguminosae decreased with altitude. The diversity of geometer moth communities was also highest at low altitudes, where Fisher’s Alpha reached a maximum of 40,2. Fisher’s Alpha decreased steadily in open habitats with elevation, whereas it’s value remained stable in the forest between 1800 m and 3100 m, except for the very heterogeneous central study area between 2100 and 2300 m. Further analyses of beta-diversity and diversity within different altitudinal belts confirmed a very homogeneous composition of moth communities between 2000 and 3000 m. Elevation proved to be a key parameter strongly influencing both the composition of vegetation and moth communities. Additionally, changes in the diversity of Euphorbiaceae, Pteridophyta and woody plants as well as the tree cover explained a small proportion of Geometer moth diversity. The diversity of geometer moths on Mt. Kilimanjaro, and particularly of its wet montane rain forests, is extremely low. This can be explained with the isolation of the forests in the middle of dry savannas, the young age of the volcano as well as the low diversity of African Lepidoptera in general. In addition to the protection of the montane rain forests in order to preserve phytodiversity and a steady water supply in northern Tanzania, emphasis should be given to the conservation of traditional agroforestry practice, as this practice preserves a high diversity of both plant and geometer moth species.show moreshow less

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Metadaten
Institutes:Geowissenschaften
Author: Jan C. Axmacher
Advisor:Prof. Dr. Klaus Müller-Hohenstein
Granting Institution:Universität Bayreuth,Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Date of final exam:25.06.2003
Year of Completion:2003
SWD-Keyword:Agroforstwirtschaft; Biodiversität; Indikator; Kilimandscharo; Regeneration; Spanner; Störung; Sukzession; Tropischer Regenwald; Vegetation
Tag:Gefäßpflanzen; Geometridae; Habitat; Habitatgradient; Pflanzengeographie
Geometridae; agroforestry; biodiversity; montane rain forest; regeneration
Dewey Decimal Classification:550 Geowissenschaften
RVK - Regensburg Classification:WI 8859
RVK - Regensburg Classification:WI 2050
RVK - Regensburg Classification:WI 6280
URN:urn:nbn:de:bvb:703-opus-352
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):02.07.2003