populations- und landschaftsökologie - grundlegende

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Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende Wissenschaften für den Naturschutz. Reinhard Klenke $ HELMHOLTZ CENTRE FOR ENVIRONMENTAL RESEARCH -U F Z

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Page 1: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende Wissenschaften für den Naturschutz.Reinhard Klenke

$ HELMHOLTZCENTRE FOR ENVIRONMENTAL RESEARCH - U F Z

Page 2: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Ökologie

„Unter Oecologie verstehen wir die gesammte Wissenschaft von den Beziehungen des Organismus zur umgebenden Aussenwelt, wohin wir im weiteren Sinne alle „Existenz-Bedingungen“ rechnen können. Diese sind theils organischer, theils anorganischer Natur; sowohl diese als jene sind, wie wir vorher gezeigt haben, von der grössten Bedeutung für die Form der Organismen, weil sie dieselbe zwingen, sich ihnen anzupassen.“

Ernst Haeckel 1866

0 HELMHOLTZCENTRE FOR ENVIRONMENTAL RESEARCH - UFZ

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Page 3: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

(ausgewählte)Fragestellungen der Ökologie

■ Qualitative Wechselwirkungen zwischen dem Einzelorganismus und seiner Umwelt (Autökologie)

■ Quantitative Wechselwirkungen zwischen tierischen und pflanzlicher Populationen und ihrer Umwelt sowie untereinander (Populationsökologie)

■ Aufbau biologischer Systeme und die Wechselwirkungen ihrer Glieder untereinander sowie mit ihrer Umwelt (Synökologie) .

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Page 4: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Population

■ Eine Population ist eine Gruppe von Individuen der gleichen Art, die aufgrund ihrer Entstehungsprozesse miteinander verbunden sind, eine Fortpflanzungsgemeinschaft bilden und zur gleichen Zeit in einem einheitlichen Areal zu finden sind.

■ Bei wenig mobilen Lebewesen (Pflanzen, aber auch Tieren) und bei fragmentiertem Lebensraum können Subpopulationen unterschieden werden, die u. a. in der Populationsgenetik untersucht werden.

fi9 HELMHQLTZCENTREFO R ENVIRONMENTAL RESEARCH - UFZ

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Page 5: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Populationsökologie

Ist die Untersuchung

■ der Größen und (in einem geringeren Maß)■ der Verteilungen

von Pflanzen- und Tierpopulationen sowie

der Prozesse (insbesondere der biologischen),

die diese Größen und Verteilungen bestimmen.

HELMHO LT 2CEN TR EFORENVIRONMENTALRESEARCH - UFZ

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Page 6: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

ProzesseGeburtFortpflanzung TodEinwanderung AuswanderungKooperation KonkurrenzWachstumAusbreitung Verteilung MigrationDynamikDichteabhängigkeit

Population pyramid in frequency

I (55,60] |

| (50,55] |

| (45,50] |

| (40,45] |

I (35,40] |

[ ] (30,35]

Q (25,30]

[ ] (20,25]

[ ] (15,20]

| | (10,15]

(5,10]

[0,5]

□□□

i i i r -

80 60 40 20

i i i i20 40 60 80 100

800 p

S 800

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Fffsfucs HierdCnsm /

f r 400 C AJ\A3“ ZOO

fl111340 I960 1&60 1970 1980

flg* L J C h iin jtrs in ih c frc-q u cn cy o f I h re r in a

lu U u ra l RraiLsIjiiMl c o m m u n lty in Ihe O K o v w -44> y«»rs.

(A fte r Itavv Ä J d lh e s . 1W 1 .)

0

F M

Page 6

Page 7: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

3. Symponum " D y n a m i k u n d l l m w t l t b

Page 8: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Whir*-T3il*d E ig li in H*rklcnbur-g-tfrirptirrirriTrn

Habitat Suitahilrty, Hilmar Settlements, jn d D i i l t I bütiu n o f B rce d irtg SltC£

H-ahUST S lK J t l ll tv In d e x & *n ir tv aT Hum i r ■ n h□ A ,1 P ftP 1 Hm1

G N L e.V. K ra tze b u rg Dr. R- Klenke

Page 8

Page 9: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Die Populationsökologie ist seit ihren Anfängen einen langen Weg gegangen und die Geschwindigkeit des Fortschritts war nie schneller als heute. Dennoch gibt es nur wenige, wenn überhaupt irgendwelche Populationen, von denen wir beanspruchen können, die zugrunde liegenden Ursachen ihrer Häufigkeit vollständig zu verstehen.

(Michael Begon, Martin Mortimer & David J. Thompson 1997)

0 HELMHQLTZC EN TREFO R ENVIRONMENTAL RESEARCH - UFZ

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Page 10: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Wachstum

N t+ 1 = N t + B - D + I - E

N - Number

t - time

B - Birth

D - Death

I - Imigration

E - Emmigration

HELMHOLTZC EN TR EFO R ENVIRONMENTAL RESEARCH - UFZ

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Page 11: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Wachstum

dN „ „ N ,

= N • r • (1 ------------------------)

dt K

N - Populationsgröße t - Zeitpunkt r - Wachstumsrate

K - Umweltkapazität

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Page 12: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Der Populationsökologie wird in dendeutschsprachigen Ländern keine besondereAufmerksamkeit geschenkt, obwohl ihre zentraleStellung innerhalb der Ökologie generell anerkanntwird.

(Alfred Seitz & Jakob Müller 1996)

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Page 13: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

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Page 14: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Wachstum

Cormorant population development Denmark + Germany

ooooCO

ooog

<D.Q oE oi—» n­c

J _ , OW ©§ g

OoooCNJ

oooo

r = 0.300 ±0.009 ***K = 62 230 ± 1876 nests ***

s e Residuals: 2 1 1 1 o n 2 3 d f

N (t) =KN0er

K +N o ( e r - 1)

lim = N (t) = Kt

r = 0.077 ± 0.484 **K = 1 457 ± 772 nests ***

: 247.6 on 32 dfseResiduals"f T T T T m 1 1 1 1 1 1 1 1 I I

T T T T T T

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

Klenke, R., Bregnballe, Th., Sterup, J., Jepsen, N. & Knief, W. (in preparation): Development of cormorant colonies in relation to landscape factors and population density.

Great cormorant(Phalacrocorax carbo sinensis)

The growth pattern mostly fits quite well to the VERHULST function of logistic growthThree phases

S low growth: 1940 - 1970

M oderate: 1970 -1980

Explosion: 1980 - .. .

NtrK

= Nest num ber

= T im e

= G rowth rate

= Breeding capacity

| Page 14

Page 15: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Aussterben und WiederkommenOtter records and sightings in Saxony

1684-2007

D premium paymenls EI sighlinos I road kilLs 5 others ü unknown

O llen in Saxony: \ Sinr> of Succe^sTul f o u i l k ' l K l'u i I l iLü u i

r i ik i . I r r rar Mb ^ K j IEiIi t b H h m r r i l ln r r VL i w j 1.^ \iHrn «elf«, iitfcll «IlHwr. Ikmd liniWr, ju l K.Ijiih Jlmk

Eurasian otters(Lutra lutra

Hy, 4 Deel ine and recovery of the otter population in Saxony documented indirectly on basis of cJciiili records nnd observations. Data from Schriften des Sächsischen Fixefteieiveteitts 1—51 (Fiedler 19% ), published observations (Kubasch 1996b), and reported Otters founddead since ihe 1950s (Kubasch 1996b; Zinke 1996), complcted with unpublished data from Saxon museums for Natural History compiled by die Saxon State Olliee for die Environment and Geology Dresden

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Page 16: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Innerartliche Konkurrenz und Populationsdynamik

10

IM

Zeit (Stunden} Jahr

{d>

OX’c£.-Q■nQ.■Ht­

Ta_

a -

b -

c -

d - e -

logistisch, monoton gedämpft logistisch,gedämpfte Oszillation linear,gedämpfte Oszillation chaotischstabiler Grenzzyklus

1915 1920 1925 1930 1935 1940 Jahr

3,11 Beobachtungen von Populatiorsschwankungen: a} «on H e re ile n (nach Pearl 1927), b; von Schafen auf Tasmanien (nach Davidson 1938), c) des Samenfcälers Oaltosotsfoicfjyfi macuia fus. eines Vorratsschädl.ngs (nadft Ulida 1967), d) der Kohlmeise (Farus rnajo/) in Holland (nach Kluyver 1 9 5 1 ). f.j des Wassertiohs D a p h n ia (nach Prall 1943).

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Page 17: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Größe von Tierpopulationen Absolute Häufigkeit

LINCOLN-PETERSEN-Index

2 Wiederholungen, kurz aufeinander folgendeinfachviele Grundvorraussetzung (7)keine Information über Güte der Schätzung (Varianz)

H l =

Nn1, n2 m2 - N

m2 IN =nL • n2

n m2 2

- Anzahl gefangener Tiere zum Zeitpunkt ti und ^ Anzahl wiedergefangener, markierter Tiere

- Populationsgröße

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Page 18: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Grundannahmen von Lincoln-Petersen1) Die Population muß geschlossen sein, d.h.:

1.1) Es gibt keine Zugänge zur Population (keine Zuwanderungen und keine Geburten);1.2) Es gibt keine Verluste aus der Population (keine Abwanderungen und keine Todesfälle).

2) Die markierten Tiere verlieren ihre Markierungen nicht.

3) Die markierten Individuen mischen sich vollständig unter die unmarkierten.

4) Die Fangerfahrung hat keine Auswirkungen auf das Verhalten der Tiere, d.h.:4.1) Markierte Exemplare werden nicht leichter als unmarkierte gefangen („Trap happiness“);4.2) Markierte Exemplare werden nicht schwerer als unmarkierte gefangen („Trap shyness“).

5) Die Wahrscheinlichkeit, in einer Stichprobe gefangen zu werden, variiert nicht individuell.

6) Zwischen verschiedenen Erfassungszeitpunkten darf sich die Fangwahrscheinlichkeit nicht verändern.

7) Markierte und unmarkierte Tiere haben die gleiche Überlebenswahrscheinlichkeit.

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Page 19: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Größe von Tierpopulationen Absolute Häufigkeit

Richard CormackGreat BritainOpen Population Models

George A F Seber New Zealand Open Population Models Author of the standard book:Estimation of animal abundance and related parameters

Kenneth P. BurnhamUnited StatesClosed Population Models

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Kemwth H. Fc4 x L

Kenneth H. Pollock Australia Closed & Open Population Models

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Page 20: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Größe von Tierpopulationen Absolute Häufigkeit

Open Population ModelsDie Größe darf sich während der Schätzung (in begrenztem Maß)

verändernDemografische Immigration und Emmigration (Geburten und Sterbefälle)

sind erlaubt

Closed Population ModelsDie Größe der Population darf sich während der Schätzung nicht

verändern (weder geographische noch demographische Immigration, Emmigration)

Robust Design ModelsEine Kombination aus Open Population und Closed Population

Modellansätzen EIN B L IC K IN C I E EUKUNFT I M A R K -R EC A P TU R E EX P E R IM E N T E TUR SCHATZUNG D ER A6IJNDANT UND Ü B ER LEB EN S RATEN IN K LE IN S A U G E R -

POPWLAT IONEN

Klftnks, ReinhardP ö p u la t I o n s ö V o lo g io v pn K l e i n e ü<jg e r a r t e n 9 _ 14VI , B e i t r . U n iv . H a l l e 1 9 9 0 / 3 4 ( P AE)

Page 20

Page 21: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Größe von Tierpopulationen Absolute Häufigkeit

S a m p lin g o f D N A

Sampling Design & Technique

» Short e nough to assume c bs ure* jp Tg enaqgh ta rc c w c ngn pe/taptu re rotes» Ca rtader b a b g y And behavor fc.gv mark ing

behawa r| a f langet s pec »es, e ffe d a f weather aandrbans, - nd yCr! success rate befare deoding thc n nmber a f a m pling occas »ns, the samp ig sc neue, thc a m pling t me, and thc study area

» A a rm tat» n study can he ip determ me thc required n umber a fsa mphngoccaswinsand sampling p cm nts/tran stets

* Ca Ifcd aitfy frts ti y depas S r-d a m p+cs f f passjbtel

* Jse a dtspaab e co « 1m ta d fa r matst am pics f jc., feces, urme, salnu] and tä te , m casc of fcoes, oniy thc requ ired amou nt of feca I matenal fram the sam pielrf pass be|

»C alfedas manysampfcs as passrble

Presematiöfl £ Ejrtrsrtion

*■ Perfarm a p b t study’ Use bw retenrton plasbctufaesta reduce the ioss

of DNA*• i f na p ta t study can ibe perfarmeci. use

prese native b uffer le g ., ethanal, fysc buffer af e*tr» :tD n|

» ff na p ta t Study r a r Ibe perfarmed, use a srlra me mb a n « p unhcatian ted i ntque !cg,, J Az m p lots af (ftagen I

» fa b w ngoraiE precaubons ta prevent cantamrurban:

> Wa rk im a separate Lab that ts free af coocerrtrated DNA a f the target spec es

> Use a f negative contrab in each extraeban tu manrtar m ntrni irutian

> JJse i c r(E ö res starrt p nette bps du ring all working sfcas

> Ü ia nge g aves frequentyJ'Exlract an ly lew sampfcsot anceje.g ., 10 l i

sam p*es|>L k b d all tubes a t eac h step to avotd ca rrfusta n

af sam p+es> üaen tu bes cararfu y wrth aut ta j: hing thc d

ar inner imm ta prexenrtcantaminarbrg gbves |e g ., by js mg saft lssues fa r apenin^

> Prevent drap e t ca rrtam inatton by maving used opettc te s an ly overtne f g e t t u p e

>C ean the used bene h, rac ks and pipettes witii UV light and AITKethanol

T * - |w * IH W ia ir M i i r c < n w i

H m v t u O i c m n u t ü c n n h p i n ^ H t m r .

in N w l n v f m w ( i n k Llic M u k ItecjpfLire

P o p u la tio n S iz t K stini;irii)ii—A R e v i e w <tf

A i j i l ih lc M vlIioJ- Illn-tr:LTlv.{ tw j C u c Slndv

M ic r o s i i t u l i t u G e n o ty p in g

» A'ja d c ross conts t n stn n of sam oes by fbltawing lygantE precauüons |see “P leservatu n & Lxtradia n*l

’ Use k w retenba n p Laaüc tu bes ta re d u s the lass af DNA

’ Use h^gh-ftielity hat Start pa ym trasc ercymes to inc rease arm Irfkabo n sjccess

* Perfarm a p ta t studyta select the mast;palymarp h m arken wrth b w genatyp ing erra r rata s

» Use a small nun be r af nurkers ta just recz ve asuflFc *rrtly small pra babilrtyof tdentrty 4 PI; relax PI thres hakis when erra r rata ies becom ing Larigerl

* ü e ne rate a canscnsus g e n a ty p v a several repetmons to mnirnse genatpip ing erra re

* i ta it ta sc rcen sam oes fa r the ir qualrty wrth 2-2 rrarkers perfarm ing 2 -2 re p e t to ns

» rtam a« b w qualrty sam ptas* Praceed wrth screen ing a f mare rrarkers

andio s repeat remainng sam ples wrth the angiral narkers

* Lsta nute ipelim inary alM ic dro pout rate, false alles rate and the n um her a f req uired repeUtjans

’ Dec -de, accarding ta the resutts, a teleacreptaton ru es leg ., 1 ssntn^p far netcraxygaus; 2 4 s gntings far haenazyga us|

* d i eck the m nsensus ge na typ es far m snatched genatfles, IM M and 2 M M , and vertfy them v a nepetrtians

’ d iec± d s ts e t far remaimnig e no rs

Estl m ating P opu la tion S lia Basod on G tn o ty p e Dataȣfwcjk,on pass of bu lagral m farm aton but

ab o statstcaltp, whether theassumpbon af c 'PS ure ts likdy met

»Checkibr equal captu re prabablrty and consider l o o g a mfa rn u ta o ta select an ap prop rata model acca urrti ng fa r varatians in catdiabiirty1

»Use an error ncarparatMigeshnatran m add, takipg inta aem urrt that some erra e are still undetaded

• Asse^ f theassumpöans a ftn e m oddare v n a te d

»C o isber that some e ira r patterns araspects a fth e capture pneess mgrrt üeomrtted by th e madel

» Da not aerept the po puiaHon sce esh nutia n ■ in ritlr k%

F igm ? J . Flow -chart and stummarj7 o f points that should bc oonstidered if rton-invastive samplcs with low gcnorj'ping succostst rate and high gcnotvping ciror rate arc used for gcnctic capturc-m ark-recapturc anah^is..

Lampa S, Henle K, Klenke R, Hoehn M, Gruber B (2013): How to overcome genotyping errors in non-invasive genetic mark-recapture population size estimation—A review of available methods illustrated by a case study. Journal of Wildlife Management (Impact Factor: 1.64). 10/2013; DOI:DOI: 10.1002/jwmg.604Page 21

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Page 22: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Prädation von markierten Flundern durchden Kormoran

Use of Coded Wire tags for estimation of predationEstimated weekly Proportion of flounder coded wire tags per pellet with 95% confidence intervals in 2004.

May

Wcdk and monUh

June

Page 22

Page 23: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Surv

ival

rat

e

“The central biological problem is not survival as such, but design for survival.”

Williams 1966Mortalität:Alters- und jahresabhängige Überlebensraten

Dependency from Age Time

Ü b e r le b e n s ra te

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Leben *ijahr

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l 1 D‘-a O -i* l)J) J k r(*,)!

miti {i ♦ n - (1. /) }♦ 5>1 = 1

n i v .

Klenke, R. (1991): Zur Sterblichkeit vom Mäusebussard Buteo buteo (L.) in Abhängigkeit von Todesursache, Alter und Jahr. - In: Stubbe, M. [Hrsg.]: Populationsökologie von Greifvogel und Eulenarten 2. Wiss. Beitr. Univ. Halle 1991/4. Halle/S. S. 199-218.

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Page 24: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Metapopulationstheorie

Page 25: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Metapopulationstheorie

Eine Metapopulation beschreibt eine Gruppe von Teilpopulationen (Subpopulationen), die untereinander einen eingeschränkten Individuen- und Genaustausch haben.

Dabei besteht die Möglichkeit, dassSubpopulationen aussterben (lokale Extinktion) und an gleicher oder anderer Stelle Subpopulationen durch Neu- bzw. Wiederbesiedlung entstehen (lokale Kolonisation).

Das Aussterben von Subpopulationen kann durch Immigration von Individuen aus anderen Subpopulationen verhindert werden (rescue-effect).

4 HELMHOLTZCENTRE FORENVIRONMENTALRESEARCH - UFZ

Page 26: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Metapopulationstheorie

Modell einer Metapopulation des Europäischen Laubfrosches (Hyla arborea)

Opt. = Optimalhabitat N = Nebenkolonien TB = Trittsteinbiotope

Page 26

Page 27: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Metapopulationstheorie

In der klassischen Metapopulationstheorie ist der Lebenszyklus einer Teilpopulation relativ unabhängig von dem der anderen Teilpopulationen.

Ein eventuelles Aussterben ist die Konsequenz von demographischer Stochastik (Fluktuationen der Populationsgröße durch zufällige demographische Ereignisse)

Je kleiner eine Population ist, desto größer ist das Risiko auszusterben

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Page 27

Page 28: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Stochastic patch occupancy models (SPOMs)

Ilkka Hanski

Ein wichtiges Hilfsmittel für die praktische Anwendung der Metapopulationstheorie sind mathematische Modelle Besondere Bedeutung kommt dabei der Einbeziehung von umweltbedingten Zufällen (Stochastik) zu

CENTRE FORENVIRONMENTALRESEARCH - UFZ

Page 28

Page 29: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Hab

itat

Com

pens

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n Ne

twor

k R

econ

nect

ion

Scenario Building and Map PreparationCurrentStatus

SeveralSmallFull Ar*a

PlannedRoad

WildlifeCrossing

SeveralSmallRaducadATh3

SingleLargeRaducadÄTh3

Page 29

Page 30: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Results: Network Reconnection

no roadPtOpÜfKft t* p iic h « .

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*1

lrt»w ild life Crossing G2

FviOpQfKfi P< wcvipW ppRh«aj

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Page 31: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Metapopulationstheorie

DispersalkernelDie Beziehungen zwischen den Patches werden durch verschiedene Faktoren bestimmt:

EntfernungAusbreitungsvermögendes betrachtetenOrganismusLandschaftKlimatischeBedingungen

Page 32: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Unentwickelte Berglandschaft in Colorado

Page 33: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Landschaft ist ein Begriff, den jeder kennt - oder zumindest zu kennen glaubt. Kaum ein anderer Begriff jedoch wird in den Wissenschaften und im allgemeinen Sprachgebrauch mit so unterschiedlichen Sinngehalten verwendet wie dieser.

Steinhardt 2004

$ HELMHOLTZCENTRE FORENVIRONMENTALRESEARCH - UFZ

Page 33

Page 34: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Landschaften

Natur (landschaft) Kulturlandschaft Agrarlandschaft Stadtlandschaft Gartenlandschaft Flußlandschaft Berglandschaft Sächsische, (Thüringische, Braunschweigische, Feldberger, Ostfriesische, ....) Landschaft Fußball-Landschaft Musik­landschaft

Page 34http://www.fussball-l9ndschaft.de/

Uli i m u n r n . N T A LRESEARCH - UFZ

Page 35: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Drei Sichtweisen der ÖkologieMensch

Aus der menschlichen Perspektive ist Landschaft in funktionale Einheiten gruppiert, die eine Bedeutung für den Menschen haben.

Geobotanik

Blickt auf die räumliche Verteilung abiotischer und biotischer Komponenten der Umwelt auf Basis der „Bodenlandschaft“ wie sie durch Ansprüche von Pflanzen definiert ist.Sieht die Verteilung von Vegetationseinheiten auf Basis von Pflanzengesellschaften, Wald, Prairie, Acker, Trockenrasen, etc.

Pflanzen sind standortgebunden, Verbreitung findet passiv statt.

ZoologieDiese Perspektive steht konzeptionell in Beziehung zur menschlichen Perspektive. Allerdings besteht eine substantieller Unterschied darin, dass eine direkte oder abschätzbare artspezifische Scala zur Anwendung kommt.

Tiere (mit Ausnahmen) können ihren Standort aktiv wechseln und verschiedene Ansprüche an verschiedenen Orten befriedigen. ^

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Page 35

Page 36: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Gruppe (cluster) von Ökosystemen, typische wiederkehrende Muster (pattern), in Hintergrund (matrix) eingebettet.

Page 37: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Die wesentlichen Muster-Elemente sind Flecken (patches) und Korridore (corridors), die zu Netzwerken verbunden sein können.

Page 37

Page 38: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Topische DimensionKlenke, R., Biedermann, M., Keller, M., Lämmel, D. Schorcht, W., Tschierschke, A., Zillmann, F. &. Neubert, F. (2004): Habitatansprüche, Strukturbindung und Raumnutzung von Vögeln und Säugetieren in forstwirtschaftlich genutzten und ungenutzten Kiefern- und Buchenwäldern. - Beitr. Forstwirtsch. u. Landsch.ökol. 38(2): 102-110.

topical (points and plots of some 100-1000 m2)- Vegetation, woody debris- small mammal captures (e.g. Apodemus flavicollis)- use of resources on different parts of trees by song birds

(e.g. Tits Parus spec. and Nuthatch Sitta europea)

nanochoric (plots and units of some ha)

- breeding sites/territories of song birds- biodiversity hot spots- home ranges of

Middle spotted woodpeckers (Dendrocopos medius)

^ 4 ÄBr

a astü

microchoric (some km2) and choric (landscape, some 100 km2)

- home ranges of Black woodpecker (Dryocopus martius)- home ranges Barbastelle bat (Barbastella barbastellus)

Page 38

Page 39: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Animal Ecology: Behaviour, Habitat, and Resource Use

LegendObservationSectorCrownStanding Dead W ood Understorey TrunkLaying Crown

Forest Bird Microhabitat Use

Stratum Upper Crown

Middle Crown

Lower Crown

Upper Trunk

Middle Trunk

Lower Trunk

Understorey

Dead Wood

Ground

Managed Beech Forest Unmanaged Beech Fore

i

Zillmann, F. (2004): Untersuchungen zur Struktur- und Habitatnutzung durch Vögel. Diplomarbeit am Institut für Biologie und Vergleichende Zoologie der Humboldt­Universität Berlin.

I f f * M L L M r i U L I LProportion used [in %]

ENVIRONMENTALRESEARCH - UFZ

Page 39

Page 40: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

StudyDesig

........................ B ^ n H a n — ,2003 Ma pQ uest.co m, I nc.; © 20CT

Navigation Technobqies

Page 41: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Num

ber

of Hi

tsGIS and Landscape

GIS Citation in Internet

1960 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009

Year

Page 41

Larson JS (1972):Man and wildlife in modern north-eastern landscape. Agricultural Science Review 10 (1): 1-&

Hawes RA, Hudson RJ (1976): Method of regional landscape evaluation for wildlife. Journal of Soil and Water Conservation 31 (5): 209-211

Rogers PM, Myers K (1980): Animal distributions, landscape classification and wildlife management, Cota-Donana, Spain. Journal of Applied Ecology 17 (3): 545-565

? HELMHO LT 2CEN TR EFORENVIRONMENTALRESEARCH - UFZ

Page 42: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Landscape Structure: Animal Distribution as Reaction of Composition and Configuration

Topography

I

Raptors(Nests)

SubdivisionQ Honey Buzzard

O Black Kite

x O R e d Kite

O White-tailed Eagle

/ \ Goshawk

Sparrowhawk

Q Common Buzzard

Q Lesser Spotted Eagle

Q Osprey

Q Kestrel

Q Hobby

X RavenKlenke, R. & Ulbricht, J. (2000): Beeinflussen Zerschneidungen die Verteilung von Greifvögeln im Raum? - In: Stubbe, M. [Hrsg.]: Populationsökologie von Greifvögeln und Eulen 4: 69-99.

60 < Age > 60 years

Pinus Larix Picea Abies Douglasia other Conifers Quercus Fagusother Hardwood Softwood not digitised no data

Circular ShapeIndex

■■ m ,__,U 1- 3□ 3 -6□ 6 -9□ 9-12□ 12-14n 14-17m E F0R

ENVIRONMENTAL RESEARCH - UFZ

Page 42

Page 43: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Landscape Configuration: Distances

Distance between raptor nests and next country road

EC

2400

2000

1600

<Do 1200 c ( 0

a—'W

Q 800

400

Rare eagle species nest further from roads

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Species ^Klenke, R. & Ulbricht, J. (2000): Beeinflussen Zerschneidungen die Verteilung von Greifvögeln im Raum? - In: Stubbe, M. [Hrsg.]: Populationsökologie von Greifvögeln und Eulen 4: 69-99.

Min-Max 25%-75%

n Median valueIELMHOLTZ

CENTRE FOR ENVIRONMENTAL RESEARCH - UFZ

dian valif f i H

Page 43 I______h __________

0

Page 44: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Eurasian otters

Conservation Action Plan: Habitat Survey and Evaluation

(Lutra lutra)

i - Ratingt - Type o f Water fRunning Hafer, Lake, Pond)mfb - Grid Cell u - Area in ha / Lenph in hux, - Atithmttic Meon a f rite Rating fo r eaeii Type of Water .Vr - Portion o f A reo or Length o f euch Type o f Water on rite G>id Ceti in Relation to

the Area respeetn ehr Leitgth o f each T\pe o f Water in the M/itoie stm veed AreaI. - Index specific for the Type o f Wen

- SntiabdfJy Index

Correlation: r = 0.735, p < 0.05, n = 47

Saxony

B | 8p QDOK

Klenke, R. (2002): Habitat Suitability and Apparent Density of the Eurasian Otter (Lutra lutra) in Saxony (Germany). - In: Dulfer R.; Conroy, J.H.; Nel, J. & Gutleb, A.C. [Hrsg.]: Otter Conservation - an Example for a Sustainable Use of Wetlands. Proceedings VIIth International Otter Colloquium. IUCN OSG. Bull. 19A (spec. Edition). March 14-19, 1998. Trebon. Czech

S. 167-171.

ENVIRONMENTALRESEARCH - UFZ

Page 45: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Animal Ecology: Habitat Use

Analysis of habitat use with wildlife telemetry

MinimumConvexPolygon(MCP)

Core Areas of Activity(50%-kernel)

Settlements Water bodies

Pastures / Meadows Bogs

FieldsConiferous forests Hedges / Avenues

Mixed forests Gardens / Cemeteries

Kettle Holes Dirt paths / Roads

Brooks / Rivers Glades / Forest aisles

Mixed coniferous forests Deciduous forests

Mixed desiduous forests

Electivity Index (M ev1961/Krebs 1989)

EL observed — expected i observedi+ expected i

i= la n d u sec la ss

-1.0 -o.STKlenke, R., Biedermann, M., Keller, M., Lämmel, D. Schorcht, W., Tschierschke, A., Zillmann, F. &. Neubert, F. (2004): Habitatansprüche, Strukturbindung und Raumnutzung von Vögeln und Säugetieren in forstwirtschaftlich genutzten und ungenutzten Kiefern- und Buchenwäldern. - Beitr. Forstwirtsch. u. Landsch.ökol. 38(2): 102-110.

MLC0.0 0.5ENVIRONMENTALRESEARCH - UFZ

1 . 0

Page 45

Page 46: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Habitat Modelling: White-tailed Eagle

Habitat variablesHSIF

X (area o f water)within 10 km around each _

cell

HSIßlog l0 (area o f forest)

within each cell

HSI,Darea o f settlements within each cell

Requisites / Resources Overall Habitat Suitability

Food

Reproduction

Disturbance / Fragmentation

© Peter Wernicke

Compensatory relationship

HSI=((HSIf • HSIr )05 • HSId)W.5

Possible other relationships Limiting factors Cumulative relationships Spatial relations

Naturschutz

f r « * * « öl trn Epjh 1*m f f dH Mhr*-uaKi f *j*f r, 14k g VacptmT-m

Ulbricht, J. & Klenke, R. (1998): Effect of nature conservation on endangered bird species: White-tailed Eagle, Osprey and Cra Vorpommern, NE-Germany. - In: Farina, A., Kennedy, J. & Bossü, V. [Hrsg.]: Proc. VII International Congress of Ecology, 19.-:

Page 46

ENVIRONMENTAL

I ^ ^ W F S b r s s f i f S . 435.

Page 47: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Short Time DynamicsKlenke, R., Tschierschke, A., Gruber, B., Lampa, S., Hempel, U., Geissler, S., Helm, C., Hofmann, C., Kalbitz, J., Kaulfuss, J., Liu, Z. & Henle, K. (2008): Räumliche und zeitliche Aktivitätsmuster von Fischottern (Lutra lutra Linnaeus, 1758) anhand von frischen Markierungsfunden in einer Teichlandschaft. Säugetierkdl. Inf. 6 (37): 209-226

Density [spraints/ha] | 10-0.2

Page 48: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Visualising Time and Space: Long Term Growth

1940

H w

The core area of the colonies in Denmark and Germany is situated at the estuaries of the Baltic coast and the bigger lakes in North-eastern Germany

Colonies

0

Ci _

0

*

5 %25 %50 %75 % - i -

95 %

/ \ / Rivers - -

Countries

95 % quantile

75% quartile

median

25% quartile

x 5 % quantile

Page 49: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Space Related Information

Statistical Programming Environment

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L M H 0 L T 2CENTRE FORENVIRONMENTALRESEARCH - UFZ

Page 49

Page 50: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

Semi natural forest with coarse woody debris (Müritz National Park)

W HELMHOLTZCENTRE FOR ENVIRONMENTAL RESEARCH - UFZ

Page 51: Populations- und Landschaftsökologie - Grundlegende

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