Impact of perennial and anual crops on arthropod communities – dynamics and driving forces within agro – ecosystems

Untersuchungen mit Bodenfallen zum Einfluss der Kulturarten auf die Dynamik von Arthropodengesellschaften werden vorgestellt. Sie betreffen vier perennierende Kulturen (extensives Grünland, Chinaschilf und die Baum­arten Pappel und Weide) sowie die Wintergerste als annu­elle Frucht. Die Kulturarten prägten die Diversität (Shannon-Weaver-Index) der Arthropodengesellschaften, wobei die Diversität der Baumkulturen statistisch meist von der Diversität in den Ackerbaukulturen unterschieden war. Dieser Befund war auf zeitliche Änderungen im Artenbestand (Artenidentität) sowie der Arten­dominanz (Dominanzidentität) zurück zu führen und belegt eine hohe Dynamik des Arthropodenauftretens inner­halb und zwischen den Kulturen. Über die Kultur­arten werden zeitlich und örtlich getrennte Teilpopula­tionen ausgebildet. Mögliche Triebkräfte für die Anpassung der Arthropodengesellschaften an die Fruchtarten wurden über die Erfassung des Energiestatus der Anbau­systeme analysiert. Grundlage waren Bewirtschaftungsdaten, die Pflanzenerträge sowie begleitende Informationen zum Anfall von Biomasse. Die Kennzahl „landwirtschaftlicher Energiegewinn“ fasst diese Einflüsse auf energetischer Ebene zusammen. Der Rückfluss von Biomasse in das Anbausystem wurde als „ökosystemarer Energiegewinn“ beschrieben. Beide Parameter beschreiben das Auftreten der Arthropoden in den Kulturen. Ansteigender landwirtschaftlicher Energiegewinn wirkte sich negativ aus, ökosystemarer Energiegewinn bewirkte das Gegenteil. Weiterhin konnte eine Zuordnung der Arthro­poden in funktionale Gruppen die Arten- und Dominanz­unterschiede der Arthropodengemeinschaften in den Kulturen erklären. Sie beruhen auf der Notwendigkeit der Energiedissipation und berühren den Energiefluss über die Trophiestufen. Die Stellung der Arthropodenarten im Nahrungsnetz wird modifiziert. Aus den Befunden ist ersichtlich, dass Energie basierte Daten Hinweise auf den Biodiversitätsstatus der Anbausysteme geben. Sie können Grundlage für die Ableitung indirekter Status- und Wirkungsindikatoren sein. Daneben fördern die Befunde das Verständnis über Ökosystemprozesse und zu den Inhalten des Begriffes „Intensität“ im Kontext der Bewertung ökologischer Nachhaltigkeit.Investigations with pitfall traps into the influence of crop species on the dynamics of arthropod communities are presented. They included four perennial crops (extensive grassland, miscanthus and poplar and willow tree species) as well as winter barley as annual crop. The cultivars determined the diversity (Shannon-Weaver-Index) of arthropod communities, whereby the diversity of the tree species was mostly statistically different from the diver­sity in agricultural crops. This finding was due to temporal changes in the species stock (species identity) and the species dominance (dominance identity) and demonstrates high dynamics of arthropod presence within and between crops. The crop species lead to tempo­rally and locally separated metapopulations. Possible driving forces stimulating the adaptation of arthropod communities to crops were analyzed by recording the energy status of the cropping systems. It was based on management data, plant yields and accompanying information about biomass accumulation. The term “agricultural energy gain” summarizes these influences on the energy level. The return of biomass to the cultivation system was described as “ecosystem energy gain”. Both para­meters elucidate the arthropod presence within the crops. Increasing agricultural energy gain was negatively related in contrast to the energy gain of the entire eco­system. Furthermore, the splitting of arthropods into functional groups helped to explain the species and dominance variation of arthropod communities between crops. This is based on the need for energy dissipation and influences the energy flow across trophic levels. The position of arthropod species within the food web gets modified. The results show that energy-based data serve to evaluate the biodiversity status of cropping systems. They can be the basis for derivation of indirect status or impact indicators. In addition, the findings promote the understanding of ecosystem processes and the meaning of “intensity” in the context of ecologically sustainable land use