Pisaster ochraceus

1. Pisaster ochraceus http://www.marine.gov/pisaster.htm

2. Ecological keystones in ecosystems (keystone species) Seminar Biodiversität 18.11.2008, Katja Böhm

3. 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

4. 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)

5. 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

6. Aspekte des „keystone species“-Konzept

7. 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?

8. 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

9. Ziel der Betrachtungen: Auswahl einiger Nahrungsnetzmodelle mit bestimmten Interaktionsmustern und Überprüfung der Populationsentwicklung nach dem Entfernen einer Art

10. Ergebnisse der Betrachtungen: Folgende Schlüsselartenkategorien verursachen die höchsten sekundären Extinktionsraten: • 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)

11. Christianou, Ebenman (2005) Keystone species and vulnerable species in ecological communities: strong or weak interactors?

12. Beispiel 1: Seeotter in den Kelpwälder vor den Semichi Islands, Alaska

13. www.mybackoffice.ch/modellbau/images/Dio_Al/Aleutians_map.jpgwww.mybackoffice.ch/modellbau/images/Dio_Al/Aleutians_map.jpg

14. http://i.pbase.com/g4/16/585616/2/63234999.6D1eLqva.jpg http://www.orgs-evolution-knowledge.net/ Index/Tapestry/Kelp.jpg

15. 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

16. 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)

17. Beispiel 2: Großcarnivoren als Stellvertreter für Biodiversität im südlichen Afrika

18. 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)

19. Kategorien von echten Stellvertreteransätzen • 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

20. Dalerum, Somers, Kunkel, Cameron (2008) The potential for large carnivores to act as biodiversity surrogates in southern Africa

21. Dalerum, Somers, Kunkel, Cameron (2008) The potential for large carnivores to act as biodiversity surrogates in southern Africa

22. 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

23. 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

24. 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!

25. 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

26. 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!

27. Literatur: • http://www.britannica.com/EBchecked/topic/461736/Pisaster-ochraceus • 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