Ecological keystones in ecosystems (keystone species)

Pisaster ochraceus
http://www.marine.gov/pisaster.htm
Ecological keystones in ecosystems
(keystone species)
Seminar Biodiversität 18.11.2008, Katja Böhm
Inhalt
Begriffsklärung keystone species
Aspekte des „keystone-species“-Konzepts
Top-down vs. Bottom-up
Interaktionstärke und sekundäre Extinktion
Beispiel 1: Seeotter in den Kelpwäldern vor den Semichi Islands,
Alaska
 Beispiel 2: Großcarnivoren als Stellvertreter für Biodiversität im
südlichen Afrika
 Literaturangabe



Begriffklärung
„A keystone species is one whose impacts
on its community or ecosystem are large
and greater than would be expected from its
relative abundance or total biomass.“
(Robert T. Paine)
Merkmale einer „Schlüsselart“
 bezüglich ihrer Funktion einzigartig und unersetzbar
 Signifikante Effekte bei Entfernung bezüglich Abundanz von anderen
Arten des Ökosystems bzw. Entstehung einer Lebensgemeinschaft
mit anderer Artzusammensetzung  sekundäre Extinktionen
 häufig/selten, trophisch generalistisch o. spezialisiert, Herbivoren,
Prädatoren, Parasiten
 Schlüsselfunktion kontextgebunden
Aspekte des „keystone species“-Konzept
Bottom-up vs. Top-down
 Bottom-up
- Lebensgemeinschaftsstruktur von Faktoren wie Nährstoffgehalt o.
Beuteverfügbarkeit abhängig  Population einer trophischen Ebene
durch Konkurrenz stärker als durch Prädation beeinflusst
 Top-down
- Struktur der unteren trophischen Ebenen von Konsumenten der
höheren trophischen Ebene abhängig
Frage: Stärke der Beeinflussung der Lebensgemeinschaft durch
Schlüsselarten oder anderer Faktoren?
Einfluss der Interaktionsstärke bzw. der Stellung
im Nahrungsnetz auf sekundäre Extinktionen
allg.: sekundäre Extinktionen abh. von Artabundanz,
Interaktionsstärke, trophische Stellung im Nahrungsnetz, Struktur
der Gemeinschaft
Paper: Christianou, Ebenman (2005) Keystone species and vulnerable
species in ecological communities: strong or weak interactors?
 Modelllebensgemeinschaft mit drei trophischen Ebenen und drei
Species pro Ebene
 Stärke der jeweiligen Interaktion verschieden  maximale Anzahl
an starken Interaktionen = 3
 Konstanz als Kriterium für lang anhaltende Koexistenz von
interagierenden Arten  Berechnung permanenter Nahrungsnetze
mit bestimmten Interaktionsmustern und Populationsparametern
 Berechnung der Populationsdichten über die Zeit in Abhängigkeit
von den Populationsentwicklungen der jeweils mit einer Art
interagierenden Arten und deren Interaktionsstärken
Ziel der Betrachtungen:
Auswahl einiger Nahrungsnetzmodelle mit bestimmten
Interaktionsmustern und Überprüfung der Populationsentwicklung nach
dem Entfernen einer Art
Ergebnisse der Betrachtungen:
Folgende Schlüsselartenkategorien verursachen die höchsten
sekundären Extinktionsraten:
1.
2.
3.
seltene basale u. intermediäre Arten mit starker Interaktion mit
vielen Konsumenten (4e)
häufige basale u. intermediäre Arten mit schwacher Interaktion
mit ihren Konsumenten (4b u. 4d)
Häufige intermediäre Arten mit starker Interaktion mit vielen
Ressourcen (4f)
Christianou, Ebenman (2005) Keystone species and vulnerable species
in ecological communities: strong or weak interactors?
Beispiel 1: Seeotter in den Kelpwälder vor
den Semichi Islands, Alaska
www.mybackoffice.ch/modellbau/images/Dio_Al/Aleutians_map.jpg
http://i.pbase.com/g4/16/585616/2/63234999.6D1eLqva.jpg
http://www.orgs-evolution-knowledge.net/
Index/Tapestry/Kelp.jpg
Geschichte:
 vor ca. 100 Jahren lokal ausgerottet
 seit Anfang 1990 wieder angesiedelt
 Versuch der Wiederherstellung der Kelpwälder durch die
Anwesenheit des Seeotters
Kelpwald:
• überwiegend bestehend aus Braun- und Rotalgen
• Vergleich als submarines Gegenstück der Regenwälder mit hoher
Artenvielfalt
Problem:
Durch Fehlen des Seeotters massive Ausbreitung deren bevorzugter
Beute, des Seeigels, welcher wiederum sich von den im Kelpwald
vorkommenden Algen ernährt
 Verschwinden des Kelpwaldes und dessen Artenvielfalt
Lösung:
Wiederansiedlung des Seeotters zur Reduzierung der Herbivoren
(Nahrungsbedarf täglich beträgt 15-20% seiner Körpermasse)
Beispiel 2: Großcarnivoren als
Stellvertreter für Biodiversität im
südlichen Afrika
In welchem Maße eigenen sich die Großcarnivoren
als Stellvertreterarten für den
Biodiversitätsschutz im südllichen Afrika?
Großcarnivoren: Carnivoren über 20 kg Körpergewicht als Adulte
 Streifenhyäne (Hyaena hyaena), Tüpfelhyäne (Crocuta crocutta),
Gepard (Acinonyx jubatus), Leopard (Panthera pardus),
Löwe (Panthea leo), Afrikan. Wildhund (Lycaon pictus)
Kategorien von echten Stellvertreteransätzen
1.
2.
Stellvertreterarten zur Identifizierung geeigneter Gebiete für
Schutzmaßnahmen  umbrella-species bzw. focal-species
Stellvertreterarten zur Kontrolle der Auswirkungen von Zerstörung
und Schutzmaßnahmen exemplarisch für andere
Systemkomponenten  Indikatorarten
Desweiteren: Flagship-Species- Konzept
 Arten mit hoher Anziehungskraft für Öffentlichkeitsarbeit und
Spendeneintreiben
Dalerum, Somers, Kunkel, Cameron (2008) The potential for large carnivores
to act as biodiversity surrogates in southern Africa
Dalerum, Somers, Kunkel, Cameron (2008) The potential for large carnivores
to act as biodiversity surrogates in southern Africa
Großcarnivoren als „keystone species“
 große Überlappungen beim Beutespektrum innerhalb der
Carnivorengemeinschaft  untereinander ersetzbar?
Aber: dennoch Präferenzen in Bezug auf Beutegröße
(Studie Kruger Nationalpark 2008)
 Auswirkungen auf Beutepopulationen abhängig vom sympatrischen
Vorkommen verschiedener Carnivoren
 Funktion als „keystone“-Einfluss nur bei Vorhandensein der
vollständigen taxonomischen Gemeinschaft
Großcarnivoren als „umbrella“- bzw. „focal species“
Hypothese: Schutz einer Art mit großem Terretorium führt zum Schutz
sympatrischer Arten mit kleinerem Terretorium
Vorteil der Großcarnivoren  größten Terretoriumansprüche unter
terrestrischen Säugetieren
Nachteil der Großcarnivoren  unspezifisch in Habitatansprüchen
Ergänzung um Fokusarten: Anzahl von Arten mit sich ergänzenden
Habitatansprüchen
 Carnivoren hierfür ungeeignet durch große Überlappungen in der
Akzeptanz möglicher Habitate
Großcarnivoren als Indikatorarten
 ungeeignet  siehe Verwendung als „umbrella species“
Aber: sensitiv in Bezug auf Aufsplitterung der Landschaft
 Indikator für ungeteilte Landschaften unter der Voraussetzung, dass
die Populationen selbsttragend existenzfähig sind!
Schlussfolgerungen aus den vorgestellten Konzepten:
 Rolle als Schlüsselart nur durch komplett vertretene Gemeinschaft
der Großcranivoren
 selbsttragende Populationen als Indikator für ungeteilte Landschaft
 Diversität innerhalb der Carnivorengmeinschaft als Indikator für
Beutediversität
 internationale Spenden zum Aufbau des Ökotourismus auf Ebene
der lokalen Kommunen
 empirisch zu testender Zusammenhang zwischen
Carnivorenbiodiversität und allgemeiner Biodiversität
Großcarnivoren als „flagship species“
 Arten mit hoher Anziehungskraft z.B. Löwe
 globaler Geldfluss in die Förderung lokaler Kommunen
 Umwandlung in ein persönliches Schutzinteresse der
einheimischen Bevölkerung über Ökotourismus und Führung von
Trophäenjagden
 Förderung Nachhaltigkeit des Carnivorenschutzes und damit
weiterer Arten!
Literatur:
 http://www.britannica.com/EBchecked/topic/461736/Pisasterochraceus
 http://www.washington.edu/research/pathbreakers/1969g.html
 http://www.marine.gov/pisaster.htm
 http://diepresse.com/home/techscience/wissenschaft/354859/index.
do
 Ökologie; Colin R. Townsend, Michael E. Begon, John Harper;
Springer, 2003
 Paper
 Dalerum, Somers, Kunkel, Cameron (2008) The potential for large
carnivores to act as biodiversity surrogates in southern Africa
 Christianou, Ebenman (2005) Keystone species and vulnerable
species in ecological communities: strong or weak interactors?
 Konar (2000) Limited effects of a keystone species: trends of sea
otters and kelp forests at the Semichi Islands, Alaska