Showing papers by "Volkmar Wolters published in 2020"

Deep drilling reveals massive shifts in evolutionary dynamics after formation of ancient ecosystem

Abstract: The scarcity of high-resolution empirical data directly tracking diversity over time limits our understanding of speciation and extinction dynamics and the drivers of rate changes. Here, we analyze a continuous species-level fossil record of endemic diatoms from ancient Lake Ohrid, along with environmental and climate indicator time series since lake formation 1.36 million years (Ma) ago. We show that speciation and extinction rates nearly simultaneously decreased in the environmentally dynamic phase after ecosystem formation and stabilized after deep-water conditions established in Lake Ohrid. As the lake deepens, we also see a switch in the macroevolutionary trade-off, resulting in a transition from a volatile assemblage of short-lived endemic species to a stable community of long-lived species. Our results emphasize the importance of the interplay between environmental/climate change, ecosystem stability, and environmental limits to diversity for diversification processes. The study also provides a new understanding of evolutionary dynamics in long-lived ecosystems.

Convergent evolution of specialized generalists: Implications for phylogenetic and functional diversity of carabid feeding groups

Abstract: Closely related species are often assumed to be functionally similar. Phylogenetic information is thus widely used to infer functional diversity and assembly of communities. In contrast, evolutionary processes generating functional similarity of phylogenetically distinct taxa are rarely addressed in this context.To investigate the impact of convergent evolution on functional diversity (FD) and phylogenetic diversity (PD), we reconstructed the phylogenetic structure of carabid trophic groups. We then analyzed the mandible shapes using geometric morphometrics to link specialization in functional morphology with feeding specialization among herbivores, generalist carnivores, and specialized consumers of Collembola.Our results show that carabid feeding groups are paraphyletic. Herbivory evolved at least twice and specialization to Collembola predation at least three times. Species within feeding groups share a remarkably similar mandible morphology, which evolved convergently. While specialized mandibles of herbivores and collembolan specialists represent an adaptation to their main food source, the particular mandible morphologies do not necessarily reflect the degree of food specialization within feeding groups. Only a few species with a specialized herbivorous mandible may occasionally feed on animals, but the range of specific food resources in generalist carnivore species is large, despite an almost identical mandible shape.Thus, convergent evolution in specialized feeding groups reverses the relationship between PD and functional similarity compared with generalist carnivores. We conclude that phylogenetic relationship is a poor proxy of FD in carabids. Moreover, the inconsistencies between relatedness, morphological adaptation, and ecological function require caution in the characterization of functional groups. Rather than assuming general relationships between PD and FD, we suggest integrating the analysis of evolutionary processes into functional community analyses.

The suitability of sown wildflower strips as hunting grounds for spider-hunting wasps of the genus Trypoxylon depends on landscape context

Abstract: Subsidized wildflower strips aim at counteracting insect species loss in agricultural landscapes. Little is known yet about their effects on insects that not only feed on pollen and nectar but also hunt for arthropod prey for larval nutrition. Here, we provide new evidence that wildflower strips may benefit the provisioning of larval prey for spider-hunting wasps. Woody semi-natural habitats in central Germany were selected as trap-nest locations along independent gradients in distance to wildflower strips and percentage of grassland in the surrounding landscape. From these nests, spider individuals hunted by wasps of the genus Trypoxylon (Crabronidae) were collected. In addition, spiders were collected in the associated wildflower strips and the similarity between spider communities in nests and in flowering strips was calculated. The similarity of spider communities decreased with the distance to the next wildflower strips, but the percentage of surrounding grasslands modulated this relationship. This concurred with an observed positive effect of grassland on spider species richness in trap nests, especially if wildflower strips were distant from the nests. In contrast, landscape context did not affect spider species richness in wildflower strips. In conclusion, our results suggest that wildflower strips are used by Trypoxylon wasps for hunting spiders as prey for larvae, yet only if strips are close to nesting habitats and well connected by high shares of grassland. Our results substantiate the importance of wildflower strips for species richness and trophic interactions in agroecosystems.

Wege zu einem effizienten Waldnaturschutz in Deutschland

Abstract: Waldnaturschutz hat viele Facetten und Handlungsfelder. Die Stellungnahme ist fokussiert auf den Erhalt uberlebensfahiger und sich austauschender Populationen aller heimischen Waldarten und unterbreitet Vorschlage fur einen effizienten Waldnaturschutz sowie zur Honorierung diesbezuglicher Leistungen. Empfehlungen fur einen effizienten Waldnaturschutz auf verschiedenen Ebenen der Biodiversitat: Empfehlungen fur die Ebene der genetischen Vielfalt: Sensibilisierung der Waldbewirtschafterinnen und Waldbewirtschafter fur die Relevanz genetischer Vielfalt und fur die Unterstutzung geeigneter Masnahmen der In-situ-Erhaltung genetischer Ressourcen Weiterentwicklung des genetischen Monitorings von Populationsstrukturen der Waldbaume Fortfuhrung von Ex-situ-Masnahmen zur Erhaltung forstgenetischer Ressourcen gefahrdeter Geholzarten Erhohung der genetischen Vielfalt gefahrdeter Waldarten durch Forderung seltener gene­tischer Cluster Mehr Forschung zu den genetischen Strukturen von Waldbaumen und anderen Wald­organis­men und ihre damit verbundene Anpassungsfahigkeit an sich andernde Umwelt­bedingungen Empfehlungen fur die Ebene der Artenvielfalt: Verstarkte Ausrichtung des Waldnaturschutzes auf Artenkorbe aus Ziel- und Indikatorarten Vermehrter Einsatz attraktiver Schirmarten in der Kommunikation, um bei Praktikern und in der Offentlichkeit das Interesse fur komplexe und verborgene Lebensgemeinschaften zu wecken Ansiedlung regional ausgestorbener Arten in wiederhergestellten Lebensraumen Besserer Schutz und Forderung von Arten, die Lebensraum fur andere Arten schaffen (Oko­system-Ingenieure) inklusive einer Verringerung sozialer und/oder okonomischer Konflikt­potenziale uber Kompensationszahlungen und Konfliktmanagement Verstarkte Forderung von Baumarten, die besonders vielfaltige Wirtspflanzen-Funktionen erfullen wie Eiche, Zitterpappel, Hainbuche und die Weidenarten, sowie aller gefahrdeten einheimische Baumarten Empfehlungen fur die Ebene der Einzelbaume: Vorrangiger Erhalt von Habitatbaumen mit vielen und seltenen Mikrohabitaten als Langzeit­habitate Auswahl von fakultativen Habitatbaumen neben obligatorischen Habitatbaumen mit Gros­hohlen, Horsten oder sonstigen Fortpflanzungs- und Ruhestatten der besonders geschutzten Arten in einer Art und Weise, dass moglichst viele und diverse Mikrohabitate auf der Flache bereitgestellt werden Gezieltes Belassen gebrochener, geworfener oder altersbedingt abgestorbener Einzelbaume als kostengunstige und naturschutzfachlich hochwertige Ausgangsbasis fur die Entwicklung von wertvollen Totholzstrukturen Borkenkaferpravention in Naturschutzwaldern wenn moglich nicht durch teures und fur die Artenvielfalt schadliches Entrinden, sondern durch Schlitzen der Borke Starkere Forderung der Totholzdiversitat im Totholzmanagement Forderung von Totholz vor allem im Tiefland, in Laubwaldern, in starken Dimensionen und auf besonnten Flachen Gezielte Habitatforderung in Naturschutzvorrangflachen, die nicht Prozessschutzflachen sind, durch aktive Induktion von Habitatbaumen, Anreicherung von Totholz oder den Einsatz von Feuer Empfehlungen fur die Ebene der Lebensraumvielfalt: Starkere Berucksichtigung fruher und spater Sukzessionsstadien in Schutzgebietskonzepten zur Forderung der an diese Waldentwicklungsstadien gebundenen Arten Ausbau von Masnahmen zum Erhalt bzw. zur Entwicklung lichter Waldstrukturen Erhalt bzw. Wiederherstellung seltener azonaler Waldgesellschaften Erhalt bzw. Wiederherstellung kulturgeschichtlich gepragter, naturschutzfachlich wertvoller Waldnutzungsformen und daraus entstandener Waldtypen Forderung von Mischbestanden standortheimischer Baumarten unter besonderer Beachtung der seltenen Baumarten; zur Erreichung dieses Ziels ist eine deutliche Reduktion hoher Schalenwildbestande erforderlich Langfristige Sicherung der Habitatkontinuitat von Altwaldresten uber „okologische Nach­hal­tigkeitseinheiten“ aus uralten, alten, mittelalten und jungen Bestanden Empfehlungen fur die Ebene der Landschaftsvielfalt: Systematische Schutzgebietsplanung fur eine differenzierte Landnutzung mit einer aus­reichenden Zahl segregativer Elemente in einer uberwiegend integrativen Matrix unter Berucksichtigung der Kriterien Naturnahe, Seltenheit, Gefahrdung, Habitattradition und Grose Konsequentes Umsetzen des Prinzips „Natur Natur sein lassen“ in Prozessschutzgebieten auf Basis wissenschaftlicher Erkenntnisse und unter intensiver Kommunikation mit der Bevol­ke­rung; Beschrankung von Sanitarhieben auf tatsachliche Konfliktsituationen Verteilung eines begrenzten Flachenkontingents fur Naturschutzvorrangflachen in einer Wald­landschaft eher auf mehrere hochwertige Teilflachen als Ausweisung einer grosen Flache Reduktion negativer Effekte von Fragmentierung durch einen starkeren Fokus auf die Auswei­tung qualitativ hochwertiger Habitatflachen als auf deren raumliche Anordnung Starkere Berucksichtigung gerichteter Standortsveranderungen durch Klimawandel und Eintrage aus der Luft bei der Ausweisung zukunftiger Naturschutzvorrangflachen Instrumente zur Honorierung von Naturschutz im Wald Vertragsnaturschutz im engeren Sinne, d. h. Anbieter und Nachfrager konnen sowohl die Leistungen als auch die Modalitaten der Vergutung frei verhandeln, hat bisher in Deutschland bestenfalls ein Nischendasein. Hinderungsgrunde reichen von der Dominanz des Ordnungsrechts im Bereich des Naturschutzes im Wald, der Knappheit an Zeit und finanziellen Mitteln, mangelnden Kenntnissen, mangelnder Flexibilitat der Forderverfahren, fehlender Kontinuitat der Programminhalte und Finan­zierung, fehlendem gegenseitigen Vertrauen bis hin zum Risiko, das bisherige Bewirtschaftungsrecht des Waldes zu verlieren. Fur ein Honorierungssystem, das diese Hinderungsgrunde uberwindet und okonomische Anreize zur Durchfuhrung von Naturschutzmasnahmen im Wald setzt, schlagen wir folgende Eckpfeiler vor: Die Mittelbereitstellung sollte von den jahrlichen Haushaltsverhandlungen des Bundes und der Lander losgelost werden. Eine erfolgversprechende Losung ware die Einrichtung einer Wald­naturschutzstiftung auf Zuwendungsbasis. Es sollte von einer masnahmenorientierten auf eine ergebnisorientierte Honorierung umge­stellt werden. Die Bestimmung geeigneter Indikatoren zur Leistungskontrolle ist aber zum Teil noch Gegenstand der naturwissenschaftlichen Forschung. Vertrage sollten auch fur kurzere Zeitraume (≤ 10 Jahre) vereinbart werden konnen oder Ausstiegsoptionen enthalten. Bei beiderseitiger Zufriedenheit sollten sich die Vertrage automatisch verlangern. Die Zahlungshohen sollten nach der Hohe des erreichten bzw. des angestrebten Natur­schutz­niveaus gestaffelt werden. Daraus ergibt sich fur Waldbesitzer der Anreiz, zum einen ein erreichtes Naturschutzniveau zu bewahren und zum anderen einen eingeschlagenen Pfad zur Erreichung von Naturschutzzielen weiter zu verfolgen. Das Risiko, nach Auslaufen eines Naturschutzvertrages nicht mehr zur alten Bewirtschaftung zuruckkehren zu konnen, liese sich durch eine „Versicherungslosung“ abdecken. Ist die Ruckkehr zur alten Bewirtschaftung aufgrund der Ansiedlung einer geschutzten Art nicht moglich, erhalten die betroffenen Waldbesitzer eine vorab festgelegte Zahlung. Ausschreibungsverfahren, bei denen die nachgefragte Leistung definiert und der Preis das Entscheidungskriterium ist, wurden mogliche Mitnahmeeffekte marginalisieren.