Untersuchungen zur Diversität larvaler Trichoptera-Artengemeinschaften im Speyerbach bei Neustadt (Pfalz)

Jedes Lebewesen stellt, um existieren und sich fortpflanzen zu können, bestimmte Ansprüche an seine Umgebung. Die Summe dieser Ansprüche wird als ökologische Nische bezeichnet. Leben Arten zusammen in einer Artengemeinschaft, müssen sich ihre Nischen unterscheiden, da sonst die schwächere Art verdrängt werden würde.
Die zentrale Frage dieser Arbeit ist, wie sich Köcherfliegen einer Artengemeinschaft in ihren Umweltansprüchen unterscheiden, um langfristig koexistieren zu können.
Dazu wurden im Speyerbach (bei Neustadt/ Weinstraße) im Pfälzerwald an sieben Stellen im Februar 2013 in einen Zeitraum von zwei Wochen Köcherfliegenlarven gesammelt und bestimmt. Mit Hilfe weiterer Funde im Pfälzerwald und der Software Maxent wurde ein Modell ihrer ökologischen Nische erstellt und mit einander verglichen.
Insgesamt konnte gezeigt werden, dass sich die Nischen in bestimmten Umweltansprüchen unterscheiden und so eine Koexistenz möglich ist.

Leseprobe:

Textprobe:
Kapitel 1.3, Untersuchungsgebiet:
Als Untersuchungsgebiet dieser Arbeit dient der Speyerbach. Er ist ein Fließgewässer 3. Ordnung vom Typ 5.1 (feinmaterialreiche silikatische Mittelgebirgsbäche). Der ökologische Zustand entspricht im oberen Speyerbach der Klasse 2 (gut), im mittleren und unteren Teil nur noch der Klasse 4 (unbefriedigend), was vor allem an der erheblich veränderten Gewässermorphologie liegt (Westermann et al., 2010). Der untersuchte Abschnitt liegt zwischen Lambrecht (Pfalz) und Neustadt (Weinstraße) (Abb. 2). Dieser Abschnitt wurde gewählt, da hier eine gute Zugänglichkeit gewährleistet ist. Ab Neustadt läuft der Speyerbach größtenteils umzäunt in einem Sandsteinbett und teilweise kanalisiert unter der Stadt, sodass es nur schwierig bis gar nicht möglich ist, an das Bachbett zu gelangen. Der untersuchte Abschnitt ist circa 4,5 km lang und entspricht dem Lebensraum des Rhithrals. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich der Abschnitt teilweise innerhal b und teilweise außerhalb des Pfälzerwalds befindet. Der Speyerbach entspringt im Pfälzerwald, verlässt diesen am östlichen Rand und mündet bei Speyer in den Rhein, woher er auch seinen Namen hat. Somit entwässert er den Pfälzerwald in Richtung Osten (Förster, 2012). Der Pfälzerwald liegt im Süden von Rheinland-Pfalz und erstreckt sich auf einer Fläche von 135.590,44 Hektar (Landesamt für Umwelt, Wasserwirtschaft und Gewerbeaufsicht Rheinland-Pfalz, 2010). Er wird im Norden vom Nordpfälzer Bergland und im Süden von den Vogesen begrenzt, sowie im Nordwesten von Kaiserslautern und im Südosten von Neustadt an der Weinstraße (Geiger, 2010). Er liegt in der gemäßigten Klimazone zwischen dem atlantischen und dem kontinentalen Klimatypen (Geiger, 2010).
1.4, Species distribution models und Maxent:
Modelle zur Artenverbreitung (species distribution models, SDMs) finden in vielen Bereichen Anwendung, vor allem in der Umweltforschung, der Ökologie, der Biogeographie und dem Naturschut z (Elith et al., 2011). Sie verknüpfen die räumliche Information über das Vorkommen einer Art in einem untersuchten Gebiet mit den dort auftretenden Umweltfaktoren (Franklin, 2009). Dadurch liefern sie sowohl Informationen über die ökologische Nische als auch über eine mögliche Eignung des Gebiets als Lebensraum für die untersuchte Art (Franklin, 2009). Zusammen mit extrapolierten Klimadaten kann auch eine potentielle Verbreitung der Art für die Zukunft beziehungsweise die Vergangenheit modelliert werden. Das Vorkommen einer Art wird entweder in Form von Präsenz-Absenz (presence-absence) oder nur in Präsenz (presence-only) erfasst, wobei die letztere die einfachere Form ist. Die Verwendung von presence-only Datensätzen hat jedoch auch Nachteile: Zum einen weiß man nicht, wie häufig eine Art in einem Gebiet vorkommt (Elith et al., 2011), zum anderen hat die Wahl der Untersuchungsstelle im Gebiet einen größeren Einfluss als bei Präsenz-Absenz-Datensätzen (Phillips et al., 2009). Dur ch das Verwenden von presence-only Daten ist es hingegen möglich, ältere Aufnahmen, die das Vorkommen einer Art belegen - zum Beispiel aus Museen oder Herbarien - für ein Modell nutzbar zu machen (Elith et al., 2011). Ein Programm, das mit solchen presence-only Daten arbeitet, ist Maxent (Phillips, Anderson & Schapire, 2006). Maxent ist seit 2004 kostenfrei verfügbar und wird seitdem in vielen Anwendungsbereichen verwendet (Elith et al., 2011). Das Ziel von Maxent ist es, die Wahrscheinlichkeit einer potentiellen Verbreitung einer Art in einem bestimmten Gebiet zu schätzen (Phillips, Anderson & Schapire, 2006), sowie die ökologische Nische einer Art zu modellieren. Das Programm arbeitet nach der Maximum-Entropie-Methode, von der es seinen Namen hat, und der Bayesschen Statistik (Phillips, Anderson & Schapire, 2006). Dafür benötigt es die Angaben über die Fundorte (Längen- und Breitenangabe im .asc-Format) und ein Raster an Umweltdaten für das je