Quantifizierung von Corticolous Arthropoden mit Haftfallen

Terrestrische Arthropoden spielen eine wichtige Rolle in unserer Umwelt. Arthropoden können nicht nur von wissenschaftlichem Interesse sein, sondern auch schädlich und vorteilhaft für andere trophische Werte (d. h. Kulturen, Gartenbaupflanzen, einheimische Vegetation und Nahrung für insektenfressende Organismen^1,2,3,4). So ist das Verständnis der Faktoren, die die Entwicklung und Fülle der Arthropoden beeinflussen, für Landwirte⁵, Schädlingsbekämpfungsmanager⁶, Förster⁴, Pflanzenbiologen⁷, Entomologen⁸, und Tier- und Naturschutzökologen, die die Dynamik der Gemeinschaft untersuchen und insektenfressende Organismen bewirtschaften⁹. Arthropodengemeinschaften variieren in der Artenzusammensetzung und Häufigkeit sowohl zeitlich als auch räumlich in einer Vielzahl von ökologischen Landschaften, einschließlich Pflanzengemeinschaften, Pflanzenarten, und in verschiedenen Regionen einzelner Pflanzen. Zum Beispiel haben Studien signifikante Unterschiede in den Metriken der Arthropodengemeinschaft zwischen den Wurzeln, Bole und Stielen und Laub innerhalb desselben einzelnen Baumes^10,11gezeigt. Diese Ergebnisse sind nicht überraschend, wenn man bedenkt, dass verschiedene Teile der gleichen Pflanze, z.B. Blätter im Vergleich zu Rinden eines Baumes, unterschiedliche Ressourcen liefern, für die sich Arthropoden zur Ausbeutung angepasst haben. So kann jeder Teil der Pflanze eine andere Arthropoden-Gemeinschaft unterstützen. Da Laubbehausungsarthropoden so große sozioökonomische und ökologische Auswirkungen haben können, wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, um die Gemeinschaftsmetriken sowohl mit qualitativen als auch mit quantitativen Ansätzen zu messen¹². Alternativ wurden viel weniger Anstrengungen unternommen, um Ansätze zur Quantifizierung von korticolous (Rindenbehausten) Arthropodengemeinschaften zu entwickeln.

Wie laubbewohnende Arthropodengemeinschaften können corticolous Arthropodengemeinschaften sowohl aus sozioökonomischer als auch aus ökologischer Sicht wichtig sein. Einige Waldkrankheiten, die durch corticolous Arthropoden verursacht oder erleichtert werden, können der wirtschaftlich rentablen Holzernte schaden⁴. Darüber hinaus können Corticolous Arthropoden ein wichtiger Bestandteil der Nahrungskette in Waldgemeinschaften^13,14sein. Zum Beispiel sind Waldbehausung Shropoden die primäre Nahrungsquelle für viele insektenfressende Rinden-Singvögel^15,16. Daher ist das Verständnis der Faktoren, die Gemeinschaften von korticolous Arthropoden beeinflussen, von Interesse für Förster und sowohl grundlegende als auch angewandte Ökologen.

Das Verständnis von Faktoren, die die Zusammensetzung und Fülle der Arthropodengemeinschaft beeinflussen, erfordert oft die Erfassung von Individuen. Erfassungstechniken können im Allgemeinen in qualitative Techniken kategorisiert werden, die nur das Vorhandensein einer Art für Schätzungen des Artenreichtums, des Reichtums und der Vielfalt¹⁷oder semiquantitativer und quantitativer Techniken erkennen, die einen Index oder eine Schätzung der Häufigkeit und Dichte von Individuen innerhalb einer taxonomischen Gruppe^18,19ermöglichen. Semiquantitative und quantitative Techniken ermöglichen es den Forschern, ein bestimmtes Probengebiet zu schätzen oder zumindest konsequent zu beproben und die Wahrscheinlichkeit der Detektion zu schätzen oder anzunehmen, dass die Nachweiswahrscheinlichkeit nicht gerichtet und angemessen ist, um die Fähigkeit des Forschers, räumliche oder zeitliche Variationen in Überfluss zu erkennen, nicht zu verschleiern. Semiquantitative und quantitative Techniken zur Quantifizierung von corticolous arthropoden umfassen Saug- oder Vakuumproben eines bestimmten Bereichs^20,21,22, systematische Zählung von sichtbaren Arthropoden^18,23, klebrige Fallen²⁴, verschiedene Trichter- oder Topffallen^8,25, und Eingangs- oder Emergentlöcher^26,27.

Eine Reihe von räumlichen und zeitlichen Faktoren werden gedacht, um Variation in corticolous Arthropoden Gemeinschaften^{führen 11,14,28,29}. Zum Beispiel, Textur der Baumrinde wird gedacht, um die Gemeinschaftsstruktur der Baum-Wohnung Arthropoden^{beeinflussen 14}. Aufgrund der vielfältigeren Oberfläche der Stämme von Bäumen mit mehr gefurchen Rinde, Bäume mit mehr gefurchen Rinde werden gedacht, um eine größere Vielfalt und Fülle von Arthropoden¹⁴zu unterstützen.

Mit diesem Artikel berichten wir über einen neuen semiquantitativen Ansatz zur Aufzählung von corticolous Arthropoden, der verwendet werden könnte, um Hypothesen über Variationen in korticolous Arthropodengemeinschaften über Zeit und Raum hinweg mit ausreichender Präzision zu beschreiben und zu testen, um Unterschiede zwischen Baumarten zu erkennen. Mit klebrigen Fallen an den Stämmen der Bäume befestigt, verglichen wir die Fülle, Gesamtlänge (ein Ersatz für Körpermasse), Reichtum, und Vielfalt der Arthropoden-Gemeinschaft auf dem Bole der weißen Eiche (Quercus alba), Schweinenuss Hickory (Carya Glabra), Zuckerahorn (Acer saccharum), Amerikanische Buche (Fagus grandifolia), und Tulpenpappel (Liriodendron Tulpe)Bäume, die in der Textur variieren.

Diese Studie wurde in den ökologischen Abschnitten ozark und Shawnee Hills des Shawnee National Forest (SNF) im Südwesten Illinoiss durchgeführt. Im Juli 2015 identifizierten wir 18 (9 dominierte Eichen-/Hickory- und 9 von Buchen/Ahorn dominierte) Standorte mit der USFS-Standabdeckungskarte für die SNF (allveg2008.shp) in ArcGIS 10.1.1. In den xeric-Gebieten waren die vorherrschenden Arten Schweinenuss-Hickory und weiße Eiche und in mesischen Gebieten waren die dominierenden Arten amerikanische Buche, Zuckerahorn und Tulpenpappel. Um die Bole-Arthropoden-Gemeinschaft unter baumarten zu vergleichen, identifizierten wir an jeder Datenerfassungsstelle die drei der fünf (weiße Eiche, Schweinenuss-Hickory, Zuckerahorn, amerikanische Buche und Tulpenpappel) fokalen Artenbäume >17 cm Durchmesser in Brusthöhe (d.b.h.) am nächsten zur Mitte eines 10 m Radialkreises. Wenn weniger als drei geeignete Bäume vorhanden waren, wurde der Kreis erweitert und der nächstgelegene Baum, der den Kriterien entspricht, ausgewählt. Für jeden ausgewählten Baum haben wir vier klebrige Fallen in Brusthöhe installiert, eine in jeder Himmelsrichtung: Norden, Süden, Osten und Westen.

Unter den 18 Standorten sammelten wir Arthropodendaten aus den Boles von 54 einzelnen Bäumen (12 Schweinenuss-Hickories, 15 weiße Eichen, 8 amerikanische Buchen, 12 Zuckerahorne und 7 Tulpenpappeln). Wir gruppierten Arthropoden nach einer vereinfachten Gildenklassifikation nach diagnostischen morphologischen Merkmalen, die auf eng verwandte Aufträge aus aktuellen phylogenetischen Aufzeichnungen hindeuten, ähnlich denen von “operativen taxonomischen Einheiten”^30,31 (Anhang A). Basierend auf dieser Klassifizierung haben wir Vertreter von 26 Gilden in unseren Fallen gefangen genommen, die jeweils 9 Tage lang an Ort und Stelle waren (Anhang A). Da sich unsere Studie auf tropische Wechselwirkungen zwischen Baumarten, Korticolousarthropoden und Rindenvögeln konzentrierte, entfernten wir alle Arthropoden kleiner als 3 mm aus der Analyse, da ihre Bedeutung als Nahrungsressource für Rindenvögel minimal ist. Wir verwendeten ein gemischtes Modell, das entweder Arthropodenlänge (Ersatz für Körpermasse), Fülle, Shannon-Vielfalt und, Reichtum als abhängige Variable, Baumarten und Aufwand (Anteil der mit Fallen bedeckten Baum) als feste Variablen und Standort als Zufallsvariable umfasste. Da alle Traps aus einem einzelnen Baum als eine Stichprobe kombiniert wurden, wurden einzelne Bäume nicht als Zufallsvariable einbezogen.