Rove beetle (Coleoptera: Staphylinidae) assemblages in human modified forest habitats

Absztrakt

Az urbanizáció kedvezőtlen hatásainak megszüntetése vagy enyhítése az egyik legnagyobb kihívás az emberiség számára. Vizsgálatunkban az urbanizáció holyvákra gyakorolt hatását vizsgáltuk Debrecenben és környékén. Három eltérő mértékű emberi zavarásnak kitett terület holyvaegyütteseit hasonlítottuk össze egy urbanizációs grádiens mentén (természetközeli erdő-kertvárosi erdő-városi erdős park. A holyvák fajszáma a természetközeli állapotú erdőben volt a legnagyobb, míg a városi erdős parkban a legalacsonyabb. Az erdei élőhelyekhez kötődő specialista fajok száma szignifikánsan nagyobb volt a természetközeli és kertvárosi erdőkben, mint a városi erdős parkban. Eredményeink megerősítik a növekvő zavarási hipotézist és az élőhely specialista hipotézist, amik szerint a teljes fajszám és az erdei specialisták fajszáma az emberi zavarástól mentes természeközeli állapotú erdőben a legnagyobb. A nedvességkedvelő fajok száma szignifikánsan csökkent, míg a melegkedvelő fajoké növekedett a természetközeli erdőtől a városi parkerdő irányába. A bomló szubsztrátot kedvelő (szaprofág) holyvák fajszáma, a növényi törmeléklakók fajszáma, a gombakedvelők fajszáma és a hangyakedvelő holyvák fajszáma csökkent a zavarás növekedésével. A városi és kertvárosi területek holyvegyütteseinek fajösszetétele jobban hasonlított egymáshoz, mint a természetközeli állapotú erdő holyváinak fajösszetételéhez. Eredményeink azt mutatják, hogy az urbanizáció hatására a természetközeli erdőre jellemző mikroélőhelyek eltűnnek, csökken a mozaikosság és mindez a specialista holyvafajokat érinti a leghátrányosabban. Őshonos kocsányos tölgyes állományok és telepített, azonos korú őshonos (kocsányos tölgy) és tájidegen (akác, erdeifenyő és vöröstölgy) ültetvények holyvaegyütteseit vizsgáltuk avarrostás mintavétellel. Eredményeink azt mutatják, hogy a holyvák faj- és egyedszáma szignifikánsan kisebb volt az ültetvényekben, mint az őshonos tölgyes állományokban. A holyvák teljes fajszáma nagyobb volt az őshonos ültetvényekben, mint a tájidegen ültetvényekben. A nedvességkedvelő és a bomló anyagokat kedvelő holyvák faj- és egyedszáma szintén szignifikánsan kisebb volt az ültetvényekben, mint az őshonos kocsányos tölgyesben. Továbbá mind a nedvességkedvelő mind pedig a bomló anyagokat kedvelő holyvák faj- és egyedszáma szignifikánsan nagyobb volt az őshonos ültetvényekben, mint a tájidegen ültetvényekben. Az NMDS ordináció (Bray-Curtis hasonlóság függvény alapján) azt mutatta, hogy az őshonos kocsányos tölgy holyvaegyüttese jelentősen elkülönült az ültetvények holyvaegyütteseitől. Eredményeink az mutatták, hogy az őshonos állományok helyére telepített tájidegen fafajok hatással vannak a talajlakó holyvaegyüttesekre és 40 évvel a tarváságást követően sem képesek regenerálódni. Ugyanakkor fontos megemlíteni, hogy az őshonos fafajokkal történő telepítések megfelelőbb körülményeket biztosítanak a holyvák számára, mint a tájidegen ültetvények. Az erdőkezelések során eltávolított speciális élőhelyek (kidőlt fák, gombák, fészkek) csökkentik a természetes élőhelyek heterogenitását, ami leginkább a ritka, specialista fajok fennmaradását veszélyeztetik. Az erdőszegélyeknek fontos szerepe van a biodiverzitás fenntartásában. A szegélyhatás hipotézis szerint a biologiai sokféleség az erdőszegélyben nagyobb, mint a szomszédos élőhelyeken. Vizsgálatunk során holyvaegyütteseken teszteltük a szegélyhatás hipotézist talajcsapdás mintavétellel. Három eltérő élőhelytípusban (erdő-erdőszegély-gyep) vizsgáltuk a holyvaegyütteseket. Eredményeink mutatták, hogy a holyvák egyedszáma az erdőben volt a legnagyobb és a gyepben volt a legkisebb. A holyvák fajszáma az erdőszegélyben volt a legnagyobb, de nem volt szignifikáns különbség az erdő és az erdőszegély holyváinak fajszáma között. A főkoordináta analízis (PCoA, Bray-Curtis hasonlóság függvény alapján) azt mutatta, hogy az erdőszegély és az erdő holyvaegyütteseinek összetétele jobban hasonlított egymásra, mint a gyep holyvaegyüttesére. Az IndVal módszer alapján kimutattunk nyolc nyílt élőhelyhez kötődő és három erdőhöz kötődő karakterfajt. Továbbá nyolc erdőszegélyhez kötődő karakterfajt (Tasgius winkleri, Falagrioma thoracica, Tasgius melanarius, Olophrum assimile, Platydracus fulvipes, Pella limbatus, Quedius limbatus, Oxypoda longipes) is kimutattunk, amelyek jelzik a szegélyek holyvaegyütteseket befolyásoló hatását. Eredményeim alapján látható, hogy az erdőszegélyek fontos szerepet játszanak a holyvák sokféleségének megőrzésében, ezért érdemes figyelmet fordítani az intenzív erdőgazdálkodás során létrejövő strukturálatlan, jellegtelen erdőszegélyek heterogenitásának növelésére.


The aim of this study was to investigate the effects of human modified habitats on rove beetle assemblages by pitfall trapping and leaf litter sifting methods in forested areas. Species composition and distribution of rove beetles proved to be an important indicator in the disturbance researches. In the dissertation the scientific results are the following: First, in the urbanization study we compared the rove beetle assemblages along an rural-suburban-urban gradient. The overall species richness of rove beetles was the highest in the undisturbed rural area, while it decreased towards suburban area to the urban one with higher human disturbances. The number of forest specialist species was higher in the rural and suburban areas, than in the urban one. Thus, the increasing disturbance hypothesis and the habitat specialist hypothesis were proved. Moreover there were 6 hypotheses (hygrophilous species hypothesis, thermophilous species hypothesis, saprophilous species hypothesis, phytodetriticol species hypothesis, myrmecophilous species hypothesis, mycetophilous species hypotheses) examined based on ecological demands of rove beetle species. The number of hygrophilous species was the highest in the rural area, while the richness of thermophilous species was higher in the urban one. The richness of species directly or indirectly feeding on decaying organic materials was also the highest in the rural area compared to the urban one. Our results showed that the overall species richness of rove beetles could be an important indicator, but it is not the most appropriate indicator of the effects of urbanization and accompanying disturbance. Therefore, it is necessary to examine habitat affinity and ecological demands of the species, which can give more information what habitat properties and environmental variables change drastically during urbanization. Second, rove beetle assemblages of four monospecific plantations with native (English oak) and non-native tree species (black locust, Scots pine, red oak) were compared to each other and to mature oak forest as control. Results showed that the total number of individuals and species were higher in the mature forest than in the plantations. During reforestation of native forest with non-native tree species the substrate materials and microhabitats (decaying materials, fungi, nests) for the rove beetles are eliminated and these alterations mitigate the heterogeneity of habitats. This impoverishment in heterogeneity has effects on the ground-dwelling meso- and macroinvertebrates. GLM analyses showed that both number of hygrophilous and decaying material dependent individuals and species were the highest in the mature forest compared to the plantations. Moreover, our results also confirmed that reforestation with native species provide more suitable habitat for rove beetles than non-native plantations. However, it seems that rove beetle assemblages could not recover after 40 years of reforestation with native species due to their specific ecological demands. The most influencing environmental factors of distributions of rove beetles were the ground temperature, soil moisture and pH. Rove beetle assemblages of the native forest and plantations were clearly separated from each other, suggesting that 30 - 40 years of reforestation is not enough to the total recolonization of plantations by rove beetles. Third, the forest edges have important role in the maintenance of biodiversity. Thus, it is necessary to know more details about the ecological mechanisms in forest edge. The edge effect hypothesis was tested on rove beetles using pitfall traps in forest-forest edge-grassland habitat complex. The number of rove beetle individuals was the highest in the forest habitat and it was the lowest in the grassland, while the number of rove beetle species was higher in the forest edge, but there was no significant difference between the forest interior and forest edge. However, based on IndVal method, there were eight significant rove beetle character species (Tasgius winkleri, Falagrioma thoracica, Tasgius melanarius, Olophrum assimile, Platydracus fulvipes, Pella limbatus, Quedius limbatus, Oxypoda longipes), which indicate an edge effect. Moreover, eight grassland characteristic rove beetle species and three forest character rove beetle species were identified. Principal coordinates analysis (PCoA) based on a Bray-Curtis index of dissimilarity showed that the composition of the assemblages of the forest interior and edge were more similar to each other than to the grassland.

Leírás
Kulcsszavak
staphylinidae, holyva, diversity, urbanization, reforestation, edge effect, diverzitás, urbanizáció, újraerdősítés, szegély hatás
Forrás