Kausale Faktoren für die Abnahme der Artenvielfalt von Ameisen : Untersuchung entlang eines Höhengradienten am Mt. Kinabalu, Sabah, Malaysia

Weltweit stellen die tropischen Tieflandregenwälder die Zentren der Artenvielfalt und Biodiversität dar. Sie sind das komplexeste aller terrestrischen Ökosysteme. Zu der Frage nach den Ursachen ihrer Artenvielfalt und deren Aufrechterhaltung gibt es neben theoretischen Erklärungsansätzen bisher kaum Studien, die versuchen, die Artenvielfalt eines Taxons bedingende ökologischen Faktoren kausal zu untersuchen. Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, diese Thematik mit Hilfe eines neuen Forschungsansatzes aufzugreifen. Die Artenabnahme eines Taxons und die sie potentiell verursachenden Faktoren sollten entlang eines Höhengradienten aufgenommen werden, um im Umkehrschluß Hinweise zu finden, welche Bedingungen für die Aufrechterhaltung der Artenvielfalt entscheidend sind. Ameisen boten sich aufgrund ihrer starken Artenabnahme mit zunehmender Höhe besonders als Untersuchungsobjekt an. Sie nehmen zudem eine Schlüsselrolle im Ökosystem Tieflandregenwald ein, stellen unter den Invertebraten eine der taxonomisch mit am besten bearbeiteten Gruppen dar, und selbst einzelne Individuen können aufgrund ihrer eusozialen und seßhaften Lebensweise definitiv dem Fundort bzw. der Fundhöhe zugeordnet werden. Der grundlegende Versuchsansatz bestand darin, alle Untersuchungen vergleichend in Boden- und Vegetationsstratum durchzuführen. Dementsprechend wurden entlang des Höhengradienten in beiden Straten die Artenabnahme der Ameisen sowie abiotische und biotische Parameter aufgenommen. Weiterhin wurde eine Art (Diacamma sp.) exemplarisch herausgegriffen, um eventuelle Veränderungen ihrer Ökologie zu erfassen. Die Abnahme der Artenvielfalt von Ameisen am Boden und in der niederen Vegetation verläuft unterschiedlich. Dieser Unterschied ist jedoch nicht auf grundlegend unterschiedliche Faktoren zurückzuführen, sondern auf deren unterschiedliche Ausprägung entlang des Höhengradienten. Es handelt sich hier in beiden Straten zusammenfassend vor allem um vier Faktoren: Temperatur, Feuchtigkeit (umfaßt relative Luftfeuchtigkeit, Nebel, Regen und Staunässe), Nistraumverknappung und Nahrungsverknappung. Die in dieser Studie festgestellte signifikant positive Korrelation von Arten- und Temperaturabnahme betont die besondere Bedeutung des Parameters Temperatur. Diese wirkt einerseits durch eine Beeinträchtigung des Stoffwechsels direkt auf adulte Tiere und Brut und andererseits indirekt über die Veränderung abiotischer (Feuchtigkeit und Nistraum) und biotischer (Nahrung) Parameter. Die jeweiligen relativen Anteile von direktem und indirektem Temperatureinfluß, die mit zunehmender Höhe zur Artenabnahme führen, sind mit den vorliegenden Daten nicht quantifizierbar. Zudem verändern sich die Relationen entlang des Höhengradienten. Anhand ökologischer Überlegungen kann dennoch eine Einschätzung der jeweiligen Bedeutung der Einzelfaktoren vorgenommen werden. Der direkte Einfluß von Temperatur wird in der vorliegenden Studie mehrfach verdeutlicht. Diacamma sp. zeigt beispielsweise eine verminderte Leistungsfähigkeit durch eine signifikant geringere Bauaktivität mit steigender Höhe. Zudem scheint Diacamma sp. in der Lage zu sein, die Architektur ihrer Nester so zu verändern, daß sie thermoregulatorisch der Temperaturabnahme entgegenwirkt. Diese ethologische Flexibilität ermöglicht Diacamma sp., ihr Vorkommen über ihre physiologische Toleranz hinaus auszudehnen. Ein weiterer Hinweis auf einen direkten Temperatureinfluß ergibt sich aus der generellen Reduktion der Koloniegrößen mit zunehmender Höhe. Sie könnte unter anderem durch eine verringerte Fouragieraktivität begründet sein. Weiterhin nimmt die Nestdichte in beiden Straten in dem Höhenbereich signifikant ab, in dem die Durchschnittstemperaturen unter den ökologisch für Ameisen kritischen Schwellenwert von 20°C sinken. Der überwiegende Teil der Ameisen beider Straten nistet in thermoregulatorisch ungünstigem Nistraum (z.B. kleines Totholz, Laub, Humusschicht, Karton). Daher kann die Temperaturabnahme direkt zu einer Nistraumverknappung führen. Am Boden hat die temperaturinduzierte Zunahme von Staunässe mit steigender Höhe einen zusätzlichen negativen Effekt auf die Ressource Nistraum. Insbesondere die Schicht, in der die meisten Nester gefunden wurden (Humus-Wurzel-Schicht), ist davon betroffen. Zudem führt die signifikant an Höhe zunehmende Humus-Wurzel-Schicht dazu, daß der Oberboden im Übergang zwischen Tiefland- und unterem Bergregenwald immer weniger als Nistraum zur Verfügung steht. Im Bergregenwald hingegen treten durch vermehrten Epiphytenbewuchs für Bodenameisen neue Nistmöglichkeiten in der niederen Vegetation auf. In der Vegetation werden durch zunehmende Feuchtigkeit die Kartonnester instabil und damit in größeren Höhen unbrauchbar. Zudem trägt die temperaturabhängige Veränderung der Wuchsform des unteren Bergregenwaldes durch eine räumliche Verkleinerung des Gesamtlebensraumes zu einer Reduzierung der Nist- und Nahrungsressourcen bei. Die Nahrungsverfügbarkeit für Ameisen wird am Boden und in der niederen Vegetation ebenfalls negativ von Temperatur und Feuchtigkeit beeinflußt. Am Boden wird die Nahrungsverknappung z.B. durch den signifikant zunehmenden Nistabstand und den signifikant abnehmenden Beuteeintrag / Zeit von Diacamma sp. Kolonien deutlich. Es ist anzunehmen, daß Nahrungsmangel bei ihrer Verbreitungsgrenze von 1050 m eine wichtige Rolle spielt. Die Nahrungsverknappung für die räuberisch lebenden Bodenameisen wird vermutlich vor allem durch die Abnahme wichtiger Beutegruppen (z.B. Termiten) verursacht. Weiterhin hindert (Stau)Nässe kleine Ameisenarten (die große Mehrheit der hier gesammelten Arten) an der Nahrungssuche. In der niederen Vegetation verursacht der Wechsel des Florentyps auf Familienniveau zwischen Tieflandregenwald und Bergregenwald mit großer Wahrscheinlichkeit eine entscheidende Verknappung der Nahrungsressourcen über die Abnahme von Pflanzen mit extrafloralen Nektarien und der mit Ameisen assoziierten Trophobionten. Die Arten- und Abundanzabnahme der Ameisen verstärkt diese Tendenz wiederum durch negative Rückkopplung, da eine geringere Nachfrage das Angebot bzw. die Produktion der Nahrungssubstrate reduziert. Die vorliegenden Ergebnisse geben weiterhin Hinweise, welche Faktoren bei der Faunenverarmung in anthropogen veränderten Habitaten eine wichtige Rolle spielen können. Der größte Teil der Artenvielfalt des untersuchten primären Regenwaldes wird von kleinen Arten gestellt. Diese wiederum weisen in besonderem Maße eine Sensibilität gegenüber mikroklimatischen Veränderungen auf. Insbesondere abiotische Extreme wie Nässe und niedrige Temperaturen oder Trockenheit in Kombination mit hohen Temperaturen sind Faktoren, die sie am Fouragieren und Nisten hindern können. Daher trägt eine gut ausgebildete Laubstreu- bzw. Humusschicht grundsätzlich zur Artenvielfalt der Bodenameisen bei. Die Laubstreuschicht dient als Fouragierstratum, die Humusschicht als Hauptniststratum, und beide zusammen wiederum sind ein Schutz gegen die Austrocknung des Oberbodens. Ihre Bewahrung sowie die eines möglichst ausgewogenen Mikroklimas sind Grundvoraussetzung für die Vermeidung einer Artenverarmung. Für die niedrige Ausbreitungsgrenze von Ameisen an feucht-tropischen Höhengradienten (ca. 2300 m) scheinen spezielle Charakteristika ihrer eusozialen Lebensweise entscheidend zu sein. Hier sind insbesondere die ökologische Notwendigkeit geschützten Nistraums, energieaufwendiger Fouragierleistung und hoher Brut-Entwicklungstemperatur sowie die Unfähigkeit zur aktiven Nest- Temperaturerhöhung zu nennen. Historisch tiergeografische Gründe scheinen für die starke Abnahme der Ameisenvielfalt mit zunehmender Höhe bzw. für ihre Ausbreitungsgrenzen eine eher untergeordnete Rolle zu spielen. Temperaturabnahme allein bedingt jedoch nicht zwingend eine Artenabnahme, wie im unteren Bergregenwald an der gleichbleibenden Artenzahl des Bodenstratums deutlich wird. Die Bodenameisen müssen hier Lösungswege gefunden haben, dauerhaft mit weit unter 20°C liegenden Temperaturen, starker Nässe und geringer Sonneneinstrahlung zurecht zu kommen. Insofern können in den submontanen und montanen Bereichen der Regenwälder Höhenspezialisten vermutet werden, die jedoch nicht die subalpinen Regionen erreichen. Zusammenfassend ist festzuhalten, daß für eine hohe Artenvielfalt von Ameisen eine relativ hohe Temperatur, ausgewogen hohe Feuchtigkeit, Nistraumvielfalt und Nahrungsmenge sowie -qualität von entscheidender Bedeutung sind. Eine nähere experimentelle Analyse ihres jeweiligen relativen Gewichtes und ihrer konkreten Wirkweise auf einzelne Arten bzw. Artengruppen wäre für die Zukunft wünschenswert

Ant Diversity Patterns Across Tropical Elevation Gradients: Effects of Sampling Method and Subcommunity

Local diversity may be influenced by niche assembly processes involving competition for limited resources, or by niche conservatism and the length of time clades have had to diversify. Mid‐elevation peaks in ant diversity on wet forest elevational gradients are most consistent with niche conservatism effects. However, it is possible that subsets of the ant community vary in the degree to which niche assembly processes are important, and this may be revealed by sampling methods that bias toward particular subsets. A previous study of ant‐elevation patterns in Middle American wet forest relied on Winkler sampling, a method that samples much of the ant community that occurs in leaf litter and rotten wood on the forest floor. Here, we evaluate richness patterns at the same sites as the previous study, using two alternative methods: baiting and beating. Baiting attracts ants to a concentrated resource and might be expected to attract a community more shaped by competitive interactions. Diversity patterns at baits were nearly identical to patterns from Winkler samples, for all ants combined and for the genus Pheidole, which are abundant omnivorous ants that are among the most common at baits. There was no evidence that stronger competitive effects influenced the shape of the diversity curve. Beating samples capture ants that forage on low vegetation, a distinct arboreal community with lower phylogenetic diversity than litter ants and inhabiting a more variable microclimate. Arboreal ants differed from litter ants in having a less distinct mid‐elevation peak, with less of a decline from 500 m to sea level. The lowland decline in litter ant diversity may be caused by the recent upslope shift in temperature associated with the current interglacial period. Arboreal ants may be buffered from this effect by adaptation to canopy life, tolerating broader extremes of temperature, or by high rates of dispersal from warmer regions

Outcome after stroke attributable to baseline factors-The PROSpective Cohort with Incident Stroke (PROSCIS)

Background The impact of risk factors on poor outcome after ischemic stroke is well known, but estimating the amount of poor outcome attributable to single factors is challenging in presence of multimorbidity. We aim to compare population attributable risk estimates obtained from different statistical approaches regarding their consistency. We use a real-life data set from the PROSCIS study to identify predictors for mortality and functional impairment one year after first-ever ischemic stroke and quantify their contribution to poor outcome using population attributable risks. Methods The PROSpective Cohort with Incident Stroke (PROSCIS) is a prospective observational hospital-based cohort study of patients after first-ever stroke conducted independently in Berlin (PROSCIS-B) and Munich (PROSCIS-M). The association of baseline factors with poor outcome one year after stroke in PROSCIS-B was analysed using multiple logistic regression analysis and population attributable risks were calculated, which were estimated using sequential population attributable risk based on a multiple generalized additive regression model, doubly robust estimation, as well as using average sequential population attributable risk. Findings were reproduced in an independent validation sample from PROSCIS-M. Results Out of 507 patients with available outcome information after 12 months in PROSCIS-B, 20.5% suffered from poor outcome. Factors associated with poor outcome were age, pre-stroke physical disability, stroke severity (NIHSS), education, and diabetes mellitus. The order of risk factors ranked by magnitudes of population attributable risk was almost similar for all methods, but population attributable risk estimates varied markedly between the methods. In PROSCIS-M, incidence of poor outcome and distribution of baseline parameters were comparable. The multiple logistic regression model could be reproduced for all predictors, except pre-stroke physical disability. Similar to PROSCIS-B, the order of risk factors ranked by magnitudes of population attributable risk was almost similar for all methods, but magnitudes of population attributable risk differed markedly between the methods. Conclusions Ranking of risk factors by population impact is not affected by the different statistical approaches. Thus, for a rational decision on which risk factor to target in disease interventions, population attributable risk is a supportive tool. However, population attributable risk estimates are difficult to interpret and are not comparable when they origin from studies applying different methodology. The predictors for poor outcome identified in PROSCIS-B have a relevant impact on mortality and functional impairment one year after first-ever ischemic stroke

What Do Computer Scientists Tweet? Analyzing the Link-Sharing Practice on Twitter

Twitter communication has permeated every sphere of society. To highlight and share small pieces of information with possibly vast audiences or small circles of the interested has some value in almost any aspect of social life. But what is the value exactly for a scientific field? We perform a comprehensive study of computer scientists using Twitter and their tweeting behavior concerning the sharing of web links. Discerning the domains, hosts and individual web pages being tweeted and the differences between computer scientists and a Twitter sample enables us to look in depth at the Twitter-based information sharing practices of a scientific community. Additionally, we aim at providing a deeper understanding of the role and impact of altmetrics in computer science and give a glance at the publications mentioned on Twitter that are most relevant for the computer science community. Our results show a link sharing culture that concentrates more heavily on public and professional quality information than the Twitter sample does. The results also show a broad variety in linked sources and especially in linked publications with some publications clearly related to community-specific interests of computer scientists, while others with a strong relation to attention mechanisms in social media. This refers to the observation that Twitter is a hybrid form of social media between an information service and a social network service. Overall the computer scientists’ style of usage seems to be more on the information-oriented side and to some degree also on professional usage. Therefore, altmetrics are of considerable use in analyzing computer science

Gene transcripts associated with muscle strength: a CHARGE meta-analysis of 7,781 persons

This is the author accepted manuscript. The final version is available from the publisher via the DOI in this record.Background: Lower muscle strength in midlife predicts disability and mortality in later life. Bloodborne factors, including growth differentiation factor 11 (GDF11), have been linked to muscle regeneration in animal models. We aimed to identify gene transcripts associated with muscle strength in adults. Methods: Meta-analysis of whole blood gene expression (overall 17,534 unique genes measured by microarray) and hand-grip strength in four independent cohorts (n=7,781, ages: 20-104 years, weighted mean=56), adjusted for age, sex, height, weight, and leukocyte subtypes. Separate analyses were performed in subsets (older/younger than 60, male/female). Results: Expression levels of 221 genes were associated with strength after adjustment for cofactors and for multiple statistical testing, including ALAS2 (rate limiting enzyme in heme synthesis), PRF1 (perforin, a cytotoxic protein associated with inflammation), IGF1R and IGF2BP2 (both insulin like growth factor related). We identified statistical enrichment for hemoglobin biosynthesis, innate immune activation and the stress response. Ten genes were only associated in younger individuals, four in males only and one in females only. For example PIK3R2 (a negative regulator of PI3K/AKT growth pathway) was negatively associated with muscle strength in younger (=60 years). We also show that 115 genes (52%) have not previously been linked to muscle in NCBI PubMed abstracts Conclusions: This first large-scale transcriptome study of muscle strength in human adults confirmed associations with known pathways and provides new evidence for over half of the genes identified. There may be age and sex specific gene expression signatures in blood for muscle strength.Wellcome TrustFHS gene expression profiling was funded through the Division of Intramural Research (Principal Investigator, Daniel Levy), National Heart, Lung, and Blood Institute, National Institutes of Health, Bethesda, MD. Dr. Murabito is supported by NIH grant R01AG029451. Dr. Kiel is supported by NIH R01 AR41398. The Framingham Heart Study is supported by National Heart, Lung, and Blood Institute contract N01-HC-25195.The InCHIANTI study was supported in part by the Intramural Research Program, National Institute on Aging, NIH, Baltimore MD USA. D.M. and L.W.H. were generously supported by a Wellcome Trust Institutional Strategic Support Award (WT097835MF). W.E.H. was funded by the National Institute for Health Research (NIHR) Collaboration for Leadership in Applied Health Research and Care (CLAHRC) for the South West Peninsula. The views expressed in this publication are those of the authors and not necessarily those of the NHS, the NIHR or the Department of Health in EnglandThe infrastructure for the NESDA study (www.nesda.nl) is funded through the Geestkracht program of the Netherlands Organisation for Health Research and Development (Zon-Mw, grant number 10-000-1002) and is supported by participating universities and mental health care organizations (VU University Medical Center, GGZ inGeest, Arkin, Leiden University Medical Center, GGZ Rivierduinen, University Medical Center Groningen, Lentis, GGZ Friesland, GGZ Drenthe, Scientific Institute for Quality of Healthcare (IQ healthcare), Netherlands Institute for Health Services Research (NIVEL) and Netherlands Institute of Mental Health and Addiction (Trimbos Institute).The Rotterdam Study is funded by Erasmus Medical Center and Erasmus University, Rotterdam, Netherlands Organization for the Health Research and Development (ZonMw), the Netherlands Organisation of Scientific Research NWO Investments (nr. 175.010.2005.011, 911-03-012), the Research Institute for Diseases in the Elderly (014-93- 28 015; RIDE2), the Ministry of Education, Culture and Science, the Ministry for Health, Welfare and Sports, the European Commission (DG XII), and the Municipality of Rotterdam. The authors are grateful to the study participants, the staff from the Rotterdam Study and the participating general practitioners and pharmacists. The generation and management of RNA-expression array data for the Rotterdam Study was executed and funded by the Human Genotyping Facility of the Genetic Laboratory of the Department of Internal Medicine, Erasmus MC, the Netherlands. We thank Marjolein Peters, MSc, Ms. Mila Jhamai, Ms. Jeannette M. Vergeer-Drop, Ms. Bernadette van Ast-Copier, Mr. Marijn Verkerk and Jeroen van Rooij, BSc for their help in creating the RNA array expression databaseSHIP is part of the Community Medicine Research net of the University of Greifswald, Germany, which is funded by the Federal Ministry of Education and Research (grants no. 01ZZ9603, 01ZZ0103, and 01ZZ0403), the Ministry of Cultural Affairs as well as the Social Ministry of the Federal State of Mecklenburg-West Pomerania, and the network ‘Greifswald Approach to Individualized Medicine (GANI_MED)’ funded by the Federal Ministry of Education and Research (grant 03IS2061A). The University of Greifswald is a member of the 'Center of Knowledge Interchange' program of the Siemens AG and the Caché Campus program of the InterSystems GmbH