5 research outputs found
Community assembly and coexistence in communities of arbuscular mycorrhizal fungi
Arbuscular mycorrhizal fungi are asexual, obligately symbiotic fungi with unique morphology and genomic structure, which occupy a dual niche, that is, the soil and the host root. Consequently, the direct adoption of models for community assembly developed for other organism groups is not evident. In this paper we adapted modern coexistence and assembly theory to arbuscular mycorrhizal fungi. We review research on the elements of community assembly and coexistence of arbuscular mycorrhizal fungi, highlighting recent studies using molecular methods. By addressing several points from the individual to the community level where the application of modern community ecology terms runs into problems when arbuscular mycorrhizal fungi are concerned, we aim to account for these special circumstances from a mycocentric point of view. We suggest that hierarchical spatial structure of arbuscular mycorrhizal fungal communities should be explicitly taken into account in future studies. The conceptual framework we develop here for arbuscular mycorrhizal fungi is also adaptable for other host-associated microbial communities
Bestimmung biotischer und abiotischer Faktoren, die die Bodenstrukturbildung in einem Flusssystem beeinflussen, basierend auf beobachtenden und experimentellen Versuchsansätzen
Flagogna reach endures various disturbances, mainly due to the natural
dynamics of the river system. As described in Bertoldi et al., (2009), river
flow with water levels of approximately 200 cm (as measured in the local
Villuzza gauge), will cause an interaction between the river flow and the
various vegetated patches within the reach. Further increase of water level
(above 300 cm) will cause severe vegetation disturbance, most importantly
erosion on fluvial island margins and the uprooting of mature trees which will
later disperse within the reach serving as fluvial island nucleation points.
We used both field measurements (dendrochronology) and historical sources
(river stage records, oblique photographs, and aerial image analysis) to
construct the historical changes of different age patches within the reach. We
found that both approaches sufficiently support each other and help us to
specifically identify the time of uprooted trees establishment and how they
developed or eroded through certain temporal sequence. We also found that the
aerial image analysis is a valuable tool and statistically correct in
supporting our current analysis. We managed to use the various tools to
understand the phases of island development within the reach. Our oldest
sampling area, for example, showed the evolution of fluvial islands before the
dispersal of uprooted trees, right after the establishment of uprooted trees,
and then followed the evolution from pioneer, building and finally established
island as its current state. We also found that historically, the dispersal of
uprooted trees does not guarantee that these pioneer islands develop into
established islands. Our data showed (Chapter 2) that various island age
groups can take different rates of development constrained by the particular
dynamics experienced within each of the different age groups. The permanence
of fluvial islands in such dynamic system has been known to be relatively
unstable, with islands usually incapable of sustaining more than a decadal
temporal range (Wyrick and Klingeman, 2011). This study showed how at least in
our period of study (~40 years) uprooted trees can be deposited and developed
into established island and how the development of younger islands (building
and pioneer islands) will mainly be constrained by the coming flood pulses and
their magnitude. We understood from our system that the aggrading process and
relative distance of vegetated island patches to the water table is an
important factor which ensures a gradual evolution of fluvial islands. We also
understood that disturbances like flood and flow pulses will be able to reset
the development of fluvial islands. We found that as fluvial islands develop
through time, so does the surface soil structure (Chapter 3). In fact our
system reaches ~80% macroaggregate content within 40 years. We found that the
rate of growth was constrained differently; such that in the short to medium
term it was highly varied and mostly depended on the organic carbon content,
fungal variables and also pH. With islands developing in the medium to long
term, soil structure was mainly correlated with the accumulation of nitrogen
and increases of fungal hyphae and plant roots displaying a two phase
development of fluvial islands. Our findings emphasize the possible role of
fungal variables, especially AMF, for contributing towards soil structure
development. This implied the role of AMF in maintaining soil stability and to
an extent, functioning as one of the protective components against soil
erosion. Nevertheless, the analysis could not derive causality between these
two components. Our greenhouse experiment was conducted to partially answer
our question about the role of AMF in sustaining flow stress which would cause
soil erosion. A simplified system of a hydraulic flume was used to identify
the role of AMF in alleviating the effect of soil erosion due to flow shear
stress. We found that at least in one of the test plants we used, did the
addition of AMF inoculum decrease soil erosion. We found this result, despite
the fact that AMF inoculum addition did not increase aboveground or
belowground biomass of the plants. Interestingly, in contrast to previous
findings, our results shown that root biomass can actually increase soil
erosion. This finding is most likely related to the high correlation between
the coarse root length with root biomass rather than the effect of finer root
length. AMF extraradical hyphal length was able to decrease soil erosion
(Chapter 4). This showed for the first time a direct role of AMF towards the
alleviation of soil erosion due to concentrated flow. Synthesis In conducting
field work, especially work that covers a huge variance due to the underlying
decadal time scale, it is important to be able to compile information from
various sources, confirmed through statistical approaches (Chapter 2). This
would enable us to pin point the exact time when high impact processes change
the system. In our case, the use of both historical and field data to study
the vegetation change and island deposition time along our studied reach,
helped us to understand the dynamics within the region with greater precision.
This was later used to justify our sampling approaches (Chapter 3). We were
able to strongly conclude, that in a dynamic system such as the Tagliamento
River, soil structure can develop significantly through time. Various
variables which contributed to the development showed a shift through time. In
the short term, soil structure development was mainly driven by organic carbon
and fungal variables. In the longer term, the role of organic carbon was
decreased and total nitrogen and plant roots played a more significant role
for soil structure development. Nevertheless, fungal variables contributed to
the development throughout the whole period. This motivated us to conduct a
greenhouse experiment accompanied with a direct soil erosion test, which
showed that the role of fungal variables, especially through AMF extraradical
hypae, is significant and important to aid soil sustainability. In fact, root
variables can increase soil erosion when focusing on the role of coarse
proportion of the biomass (Chapter 4). Future perspective The result of this
dissertation requires further extensive study especially to properly
disentangle the relative contributions of AMF and plant roots in sustaining
against the effect of soil erosion due to flow shear stress. This can be done
by conducting a relatively shorter greenhouse experiment to enable us to see
the contribution of soil aggregation towards soil stability. This would enable
us to see a clear correlation between soil erosion, soil structure, AMF hyphal
length, and plant roots variables. Further measurements of root colonization
would also be required for better understanding of AMF role within the
process.Der Einflussbereich des Flagogna (ein Teilabschnitt des Tagliamento-Flusses)
muss vielen Störungen standhalten, die hauptsächlich auf die natürliche
Dynamik des Flusssystems zurückzuführen sind. Flüsse, die mit einer Fließhöhe
von 200 cm (gemessen in der lokalen Messstation von Villuzza) verlaufen,
verursachen eine Interaktion zwischen der gefĂĽhrten Wassermenge und
bewachsener Abschnitte innerhalb des Einflussbereiches (Bertoldi et al.,
2009). Ein zusätzlicher Anstieg des Wasserlevels über 300 cm würde indes zu
schweren Vegetationsstörungen führen. Zu den bedeutsamsten Folgen solcher
Störereignisse gehören die Erosion an Rändern von fluvialen Inseln sowie das
Entwurzeln ausgewachsener Bäume, die nach anfänglicher Dispersion im
Einflussbereich zu Initiationskernen zukĂĽnftiger fluvialer Inseln werden
können. Im Rahmen unserer Studien wurden sowohl Feldmessungen
(Dendrochronologie) als auch historische Quellen (Flussabschnitt-spezifische
Datensätze, Schrägbilder und Analysen von Luftaufnahmen) genutzt, um die
Entstehung und die sukzessive Veränderungen der fluvialen Inseln im
Einflussbereich des Flagogna zu rekonstruieren. Wir fanden heraus, dass die
Ergebnisse, die durch beide Ansätze gewonnen wurden, zu gleichen
Schlussfolgerungen fĂĽhren und uns somit die zeitliche Einordnung der
Etablierung von entwurzelten Bäumen als fluviale Inselinitiationskerne und
deren Erosion oder Weiterentwicklung zu fluvialen Inseln ermöglichen. Zudem
zeigte sich, dass die Analyse der historischen Luftaufnahmen ein wertvolles,
statistisch auswertbares Werkzeug fĂĽr unsere Analysen war. Die verschiedenen
Methoden halfen uns die Phasen der Inselentwicklung innerhalb des Flagogna
Einflussbereiches zu verstehen. Unser ältestes Beprobungsgebiet zeigte z.B.
die Evolution der fluvialen Inseln vor und nach der Inkorporation von
entwurzelten Bäumen sowie deren darauffolgende Entwicklung, Aufbau und finale
Etablierung (im Zustand, wie wir sie heute vorfinden können). Wir konnten
ebenfalls belegen, dass die Verbreitung von entwurzelten Bäumen kein Garant
dafür ist, dass Pioniereinseln sich auch entwickeln und etablieren können. Wie
unsere Daten zeigen, können verschiedene Altersklassen von Inseln
unterschiedliche Entwicklungsraten aufweisen, die entsprechend der
Kräfteeinwirkungen innerhalb der jeweiligen Altersklassen vorgegeben werden
(Kapitel 2). Die Beständigkeit der fluvialen Inseln in solchen dynamischen
Systemen ist relative kurz, da solche Inseln selten länger als eine Dekade
ĂĽberdauern (Wyrick and Klingeman, 2011). In unserer Studie konnten wir zeigen,
dass im Zeitrahmen unserer Untersuchungen (ca. 40 Jahre) entwurzelte Bäume
sich in Einflussbereichen ablagern und zu etablierten Inseln entwickeln können
und das die Entwicklung junger, fluvialer Inseln (sich aufbauende und
Pionierinseln) hauptsächlich durch eintretende Flutungspulse und deren Stärke
begrenzt wird. Eine wichtige Erkenntnis unserer Studien war, dass der Prozess
des Aggradierens sowie die relative Entfernung von bewachsenen
Inselabschnitten zum Wasserspiegel entscheidende Faktoren sind, die die
graduelle Evolution von fluvialen Inseln gewährleistet. Des Weiteren
unterstrichen unsere Ergebnisse die Bedeutsamkeit von Störungen wie
Ăśberflutungen und Flutungspulsen fĂĽr die ZurĂĽcksetzung des
Entwicklungsstadiums von fluvialen Inseln. Hier zeigte sich, dass sich
fluviale Inseln und im Speziellen ihre Bodenoberflächenstruktur über die Zeit
hinweg entwickeln (Kapitel 3), wobei Bodenproben unseres Testsystem bis zu 80%
Makroaggregatanteile innerhalb einer Zeitspanne von 40 Jahren erreichen
konnten. Die Wachstumsrate von Inseln in unserem Testsystem wurde durch
verschiedenste Faktoren beeinflusst. Für kurz- bis mittelfristige Zeiträume
waren die Wachstumsraten höchst variabel und hauptsächlich durch den Anteil an
organischem Kohlenstoff, Pilzhyphenlänge sowie Boden-pH beeinflusst. Für
mittel- bis langfristige Zeiträume verbesserte sich die Bodenstruktur mit
steigenden Gehalten von Bodenstickstoff, Pilzhyphen und Pflanzenwurzeln; dies
spiegelt den zwei Phasen-Charakter der Entstehung von fluvialen Inseln wider.
Unsere Ergebnisse unterstreichen zudem die potenziell bedeutsame Rolle von
Pilzen, hier im Speziellen von arbuskulären Mykorrhizapilzen (AMF), für die
Entwicklung von Bodenstruktur auf fluvialen Inseln. Somit sind AMF potenziell
bedeutsam für den Erhalt von Bodenstabilität sowie dem Schutz vor Bodenerosion
in unserem Testsystem; hierbei konnte jedoch keine Kausalität nachgewiesen
werden. Die Durchführung unseres Gewächshausexperiments diente der
Beantwortung der Frage, inwieweit AMF und Pflanzenwurzeln die
Widerstandsfähigkeit von Boden gegenüber dem Stressfaktor Wasserfluss und
damit einhergehender Bodenerosion verbessern können. Ein simplifiziertes Model
eines Schwemmkanals wurde hierfĂĽr genutzt. Im Gegensatz zu frĂĽheren
Untersuchungsergebnissen zeigen unsere Daten, dass eine höhere Wurzelbiomasse
zu verstärkter Bodenerosion führen kann. Dies liegt wahrscheinlich am hohen
Anteil der groben Wurzeln an der Gesamtwurzelbiomasse der Testpflanzen, die
eine eher geringe Menge an Feinwurzeln aufwiesen. FĂĽr eine unserer getesteten
Pflanzenarten senkte die Inokulation mit AMF die Bodenerosion, obwohl AMF
weder ĂĽber- noch unterirdischen Biomassenzuwachs bewirken konnte. Diese
Ergebnisse stellen den ersten Nachweis fĂĽr einen positiven Einflusses von AMF
auf die Minimierung von Bodenerosion dar (Kapitel 4). Synthese Bei der
DurchfĂĽhrung von Feldstudien, besonders bei Arbeiten die eine groĂźe Zeitspanne
umfassen, ist es entscheidend Informationen aus verschiedensten Quellen
zusammenzutragen und diese durch statistische Analysen zu untermauern (Kapitel
2). Dies ermöglicht die zeitliche Eingrenzung von Ereignissen mit hohem
Einfluss auf Systemänderungen. In unserem Testsystem erwies sich der Einsatz
von historischen und Felddaten als besonders wertvoll fĂĽr die Studie von
Vegetationsänderungen und Inselablagerungen entlang des Einflussbereiches des
Flagogna und verbesserte unser Verständnis der dynamischen Prozesse in dieser
Region. Diese Erkenntnisse bildeten später die Grundlage für unsere
Probennahmen (Kapitel 3). Mit den gesmmelten Proben konnten wir nachweisen,
dass sich in einem dynamischen System wie dem Fluss Tagliamento Bodenstruktur
signifikant über die Zeit hinweg entwickeln kann. Für kurzfristige Zeiträume
wird die Bodenstrukturentwicklung hauptsächlich durch organischen Kohlenstoff
und Pilzhyphenlänge bestimmt. Für längerfristige Zeiträume wird die Rolle von
organischem Kohlenstoff zunehmend bedeutungslos, während Bodenstickstoff,
Pilzhyphenlänge sowie Pflanzenwurzeln an Einfluss gewinnen. Jedoch schien der
Pilzfaktor eine beständige Rolle für die Bodenstrukturentwicklung für junge
als auch alte Inseln zu spielen. Diese Erkenntnis fĂĽhrte zur DurchfĂĽhrung
unseres Gewächshausexperimentes, bei dem Bodenerosion direkt gemessen wurde.
Hier zeigte sich, dass der Pilzfaktor (hier im Speziellen die extraradikale
Hyphenlänge von AMF) signifikant bedeutsam ist für die Bodenstabilität. Im
Gegensatz dazu kann der Pflanzenfaktoren (hier im Speziellen die groben
Wurzelanteile des gesamten Wurzelsystems) Bodenerosion verstärken (Kapitel 4).
Zukunftsperspektiven Die Ergebnisse dieser Dissertation mĂĽssen durch
zusätzliche intensive Studien erweitert werden, um den relativen Beitrag von
AMF und Pflanzenwurzeln fĂĽr die Widerstandskraft des Bodens gegen die
Flussscherkräfte der Bodenerosion zu ermitteln. Dies könnte in einem relativ
kurzen Gewächshausexperiment erreicht werden, bei dem die Bedeutung von
Bodenaggregation für die Bodenstabilität bewertet werden sollte. Somit könnte
eine Korrelation zwischen Bodenstruktur, Bodenerosion, AMF Hyphenlänge und
Pflanzenfaktoren ermittelt werden. Die Erhebungen von Wurzelkolonisationsdaten
würde zusätzlich das Verständnis für die Rolle von AMF innerhalb dieses
Prozesses verbessern
Increasing Abundance of Silky Sharks in the Eastern Indian Ocean: Good News or a Reason to be Cautious?
The silky shark (Carcharhinus falciformis) is the most common shark landed in Indonesian waters, including in the Indian Ocean. However, even though they are frequently caught, there is a lack of information on the population and abundance of silky sharks in the Indian Ocean. Cilacap and Tanjung Luar are two of Indonesia’s shark fishery hotspots, both located on the edge of the Indian Ocean, which is a part of the Indonesian Fisheries Management Area (FMA) 573. The fishers from both places usually have fishing grounds in that particular fisheries management area. This research aims to update the abundance, and to investigate the factors, which influence catches of silky shark in the FMA 573 based on monthly enumeration during 2015–2016. This study found that standardized catch-per-unit-effort (CPUE) or abundance indices of silky shark in the Indonesian FMA 573 increased from 2015 to 2016. We suggested that fish immigration and decreasing fishing pressure may affect the fish abundance. Fisheries management is required to regulate the fishing pressure, such as controlling the number of boats/licenses and the number of trips or fishing gear, as well as initializing spatial and temporal fishing closure
Using SMS surveys to understand songbird ownership and shark product consumption in Indonesia
The unsustainable use of wildlife increases the risk of species extinction. In biodiversity-rich Indonesia, information on the scale of wildlife use is limited and requires further study. To address this, we explored the potential of text messaging (short message service; SMS) surveys to investigate levels and spatial patterns of domestic wildlife use, using songbird keeping and shark consumption as case studies because of their widespread occurrence in all 34 Indonesian provinces. We sent 340,000 messages for each survey during October–November 2018 and incentivized responses with a mobile data package as reward. We obtained survey response rates of 1.4% (songbird ownership) and 1.5% (shark consumption). Our results revealed an estimated 175.7 million songbirds being kept by 35% (80.4–86.6 million) of the Indonesian population and 33.5 million people (14% of the Indonesian population) to have consumed shark products in their lifetime. We identified hotspots of songbird ownership in several provinces in Java, corroborating previous findings, and new ones in the North Sumatra province, for example. The provinces of Maluku, Aceh and East Nusa Tenggara had the highest numbers of reported shark consumers per 1,000 people. Responses indicated a wide variety of shark products being consumed, highlighting the need for in-depth research to understand the explanatory factors behind these practices. These findings demonstrate the potential of SMS surveys to be a cost-effective approach for conducting large-scale studies on wildlife consumption patterns over a short period of time