scholarly journals CityScapeLab Berlin: A Research Platform for Untangling Urbanization Effects on Biodiversity

2020 ◽  
Vol 12 (6) ◽  
pp. 2565 ◽  
Author(s):  
Moritz von der Lippe ◽  
Sascha Buchholz ◽  
Anne Hiller ◽  
Birgit Seitz ◽  
Ingo Kowarik

Urban biodiversity conservation requires an understanding of how urbanization modulates biodiversity patterns and the associated ecosystem services. While important advances have been made in the conceptual development of urban biodiversity research over the last decades, challenges remain in understanding the interactions between different groups of taxa and the spatiotemporal complexity of urbanization processes. The CityScapeLab Berlin is a novel experimental research platform that allows the testing of theories on how urbanization affects biodiversity patterns and biotic interactions in general and the responses of species of conservation interest in particular. We chose dry grassland patches as the backbone of the research platform because dry grasslands are common in many urban regions, extend over a wide urbanization gradient, and usually harbor diverse and self-assembled communities. Focusing on a standardized type of model ecosystem allowed the urbanization effects on biodiversity to be unraveled from effects that would otherwise be masked by habitat- and land-use effects. The CityScapeLab combines different types of spatiotemporal data on (i) various groups of taxa from different trophic levels, (ii) environmental parameters on different spatial scales, and (iii) on land-use history. This allows for the unraveling of the effects of current and historical urban conditions on urban biodiversity patterns and the related ecological functions.

2021 ◽  
Vol 12 (1) ◽  
Author(s):  
Gaëtane Le Provost ◽  
Jan Thiele ◽  
Catrin Westphal ◽  
Caterina Penone ◽  
Eric Allan ◽  
...  

AbstractLand-use intensification is a major driver of biodiversity loss. However, understanding how different components of land use drive biodiversity loss requires the investigation of multiple trophic levels across spatial scales. Using data from 150 agricultural grasslands in central Europe, we assess the influence of multiple components of local- and landscape-level land use on more than 4,000 above- and belowground taxa, spanning 20 trophic groups. Plot-level land-use intensity is strongly and negatively associated with aboveground trophic groups, but positively or not associated with belowground trophic groups. Meanwhile, both above- and belowground trophic groups respond to landscape-level land use, but to different drivers: aboveground diversity of grasslands is promoted by diverse surrounding land-cover, while belowground diversity is positively related to a high permanent forest cover in the surrounding landscape. These results highlight a role of landscape-level land use in shaping belowground communities, and suggest that revised agroecosystem management strategies are needed to conserve whole-ecosystem biodiversity.


2020 ◽  
Vol 20 (4) ◽  
Author(s):  
Johanna Chemnitz ◽  
Christian von Hoermann ◽  
Manfred Ayasse ◽  
Sandra Steiger

Abstract There is growing evidence that a wide range of insect sex pheromones are condition dependent and play a fundamental role in mate choice. However, the effectiveness of pheromonal communication might not only depend on internal factors of the sender, but also on attributes of the microhabitat, in which the signaler chooses to emit its chemical signal. For example, the degree of anthropogenic land use might affect how successful the signal is transmitted, as land use has been shown to affect animal communities and the complexity of biotic interactions. To test the hypothesis that parameters of the microenvironment determine males’ ability to attract females via their sex pheromone, we used the burying beetle Nicrophorus vespilloides Herbst (Coleoptera: Silphidae) as our model system. We exposed 144 males across differently managed forest stands and analyzed the impact of 29 environmental parameters. Our data revealed that human land use intensity had no effect on a male’s attractiveness. However, the harvested tree biomass positively affected the proportion of competitors attracted. Furthermore, we found that soil characteristics were important factors determining the amount and body size of females a male was able to attract. Consequently, we present evidence that the environmental context of a signaling male influences the effectiveness of chemical signaling either because it affects the transmission process or the prevailing abundance of potential signal receivers. Thus, our results demonstrate that males need to make careful decisions about the location where they emit their pheromone, as this choice of microhabitat has an impact on their fitness.


Toxins ◽  
2021 ◽  
Vol 13 (6) ◽  
pp. 413
Author(s):  
Justin D. Liefer ◽  
Mindy L. Richlen ◽  
Tyler B. Smith ◽  
Jennifer L. DeBose ◽  
Yixiao Xu ◽  
...  

Ciguatera poisoning (CP) poses a significant threat to ecosystem services and fishery resources in coastal communities. The CP-causative ciguatoxins (CTXs) are produced by benthic dinoflagellates including Gambierdiscus and Fukuyoa spp., and enter reef food webs via grazing on macroalgal substrates. In this study, we report on a 3-year monthly time series in St. Thomas, US Virgin Islands where Gambierdiscus spp. abundance and Caribbean-CTX toxicity in benthic samples were compared to key environmental factors, including temperature, salinity, nutrients, benthic cover, and physical data. We found that peak Gambierdiscus abundance occurred in summer while CTX-specific toxicity peaked in cooler months (Feb–May) when the mean water temperatures were approximately 26–28 °C. These trends were most evident at deeper offshore sites where macroalgal cover was highest year-round. Other environmental parameters were not correlated with the CTX variability observed over time. The asynchrony between Gambierdiscus spp. abundance and toxicity reflects potential differences in toxin cell quotas among Gambierdiscus species with concomitant variability in their abundances throughout the year. These results have significant implications for monitoring and management of benthic harmful algal blooms and highlights potential seasonal and highly-localized pulses in reef toxin loads that may be transferred to higher trophic levels.


Diversity ◽  
2019 ◽  
Vol 11 (12) ◽  
pp. 234 ◽  
Author(s):  
Eric A. Griffin ◽  
Joshua G. Harrison ◽  
Melissa K. McCormick ◽  
Karin T. Burghardt ◽  
John D. Parker

Although decades of research have typically demonstrated a positive correlation between biodiversity of primary producers and associated trophic levels, the ecological drivers of this association are poorly understood. Recent evidence suggests that the plant microbiome, or the fungi and bacteria found on and inside plant hosts, may be cryptic yet important drivers of important processes, including primary production and trophic interactions. Here, using high-throughput sequencing, we characterized foliar fungal community diversity, composition, and function from 15 broadleaved tree species (N = 545) in a recently established, large-scale temperate tree diversity experiment using over 17,000 seedlings. Specifically, we tested whether increases in tree richness and phylogenetic diversity would increase fungal endophyte diversity (the “Diversity Begets Diversity” hypothesis), as well as alter community composition (the “Tree Diversity–Endophyte Community” hypothesis) and function (the “Tree Diversity–Endophyte Function” hypothesis) at different spatial scales. We demonstrated that increasing tree richness and phylogenetic diversity decreased fungal species and functional guild richness and diversity, including pathogens, saprotrophs, and parasites, within the first three years of a forest diversity experiment. These patterns were consistent at the neighborhood and tree plot scale. Our results suggest that fungal endophytes, unlike other trophic levels (e.g., herbivores as well as epiphytic bacteria), respond negatively to increasing plant diversity.


2010 ◽  
Vol 22 (6) ◽  
pp. 742-748 ◽  
Author(s):  
Tancredi Caruso ◽  
Ian D. Hogg ◽  
Roberto Bargagli

AbstractBiotic communities in Antarctic terrestrial ecosystems are relatively simple and often lack higher trophic levels (e.g. predators); thus, it is often assumed that species’ distributions are mainly affected by abiotic factors such as climatic conditions, which change with increasing latitude, altitude and/or distance from the coast. However, it is becoming increasingly apparent that factors other than geographical gradients affect the distribution of organisms with low dispersal capability such as the terrestrial arthropods. In Victoria Land (East Antarctica) the distribution of springtail (Collembola) and mite (Acari) species vary at scales that range from a few square centimetres to regional and continental. Different species show different scales of variation that relate to factors such as local geological and glaciological history, and biotic interactions, but only weakly with latitudinal/altitudinal gradients. Here, we review the relevant literature and outline more appropriate sampling designs as well as suitable modelling techniques (e.g. linear mixed models and eigenvector mapping), that will more adequately address and identify the range of factors responsible for the distribution of terrestrial arthropods in Antarctica.


2018 ◽  
Author(s):  
Όλγα Τζωρτζακάκη

Η αστικοποίηση αποτελεί μία από τις κυριότερες αιτίες αλλαγής χρήσεων γης, κατακερματισμού των ενδιαιτημάτων και απώλειας βιοποικιλότητας. Παρ’ όλα αυτά, οι αστικές περιοχές δεν πρέπει να θεωρούνται «οικολογικές έρημοι». Αντιθέτως, μπορούν να υποστηρίξουν πλούσιες βιοκοινότητες, υπό την προϋπόθεση ότι διατηρούνται ψηφίδες κατάλληλων ενδιαιτημάτων. Προκειμένου να σχεδιάσουμε κατάλληλες πρακτικές διαχείρισης με στόχο τη μείωση της απώλειας της βιοποικιλότητας στις αστικές περιοχές, απαιτείται πρώτα να προσδιορίσουμε τους κύριους παράγοντες που διαμορφώνουν τις βιοκοινότητες.Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε η απόκριση της βιοποικιλότητας στην αστικοποίηση στην Πάτρα, σε μία μεσαίου μεγέθους πυκνοδομημένη Μεσογειακή πόλη. Για να κατανοήσουμε καλύτερα τις αποκρίσεις ειδών που ανήκουν σε διαφορετικές ταξινομικές ομάδες και συνεπώς, διαφέρουν ως προς τον τρόπο που χρησιμοποιούν το περιβάλλον τους, μελετήθηκαν οι ομάδες των πουλιών, των πεταλούδων και των νυχτερίδων, καθώς θεωρούνται καλοί δείκτες των περιβαλλοντικών αλλαγών. Μελετήθηκαν τα πρότυπα ποικιλότητας και η δομή της βιοκοινότητας, με σκοπό να προσδιοριστεί πώς αυτά επηρεάζονται από τη σύνθεση του τοπίου (κάλυψη γης) και από συγκεκριμένα χαρακτηριστικά του ενδιαιτήματος.Το αστικό τοπίο περιγράφηκε με μία διαβάθμιση της αστικοποίησης: η περιοχή μελέτης στρωματοποιήθηκε σε τρεις ζώνες μειούμενης αστικοποίησης και συγκεκριμένα, στην αστική (δόμηση > 50%), την ημιαστική (30-50% δόμηση) και την περιαστική ζώνη (δόμηση < 30%). Η εκτίμηση της δομημένης επιφάνειας βασίστηκε στη χρήση των δεδομένων του Urban Atlas.Οι θέσεις καταγραφής επιλέχθηκαν με τυχαίο τρόπο και ήταν ισότιμα κατανεμημένες κατά μήκος της διαβάθμισης της αστικοποίησης. Οι καταγραφές των πουλιών πραγματοποιήθηκαν την άνοιξη και το χειμώνα, σε 90 θέσεις, με σημειακές καταγραφές διάρκειας 10 λεπτών. Οι καταγραφές των πεταλούδων πραγματοποιήθηκαν την άνοιξη σε 45 θέσεις, με τη μέθοδο των γραμμικών διαδρομών μήκους 300m. Ομοίως, για τις νυχτερίδες χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος των γραμμικών διαδρομών μήκους 300m στις ίδιες θέσεις όπως και για τις πεταλούδες, και οι καταγραφές έγιναν μετά την αναπαραγωγική τους περίοδο για δύο συναπτά έτη.Η σύνθεση του τοπίου (κάλυψη γης) υπολογίστηκε εντός μίας ζώνης επιρροής γύρω από κάθε θέση καταγραφής, χρησιμοποιώντας ως υπόβαθρο το Google Earth. Οι κύριοι τύποι κάλυψης γης στην περιοχή μελέτης ήταν τα κτήρια, οι αδιαπέρατες επιφάνειες (καλυμμένεςαπό τσιμέντο), η ξυλώδης βλάστηση, οι ανοιχτές εκτάσεις που καλύπτονται από γρασίδια και πόες και τα υδάτινα σώματα. Επιπλέον, για τις πεταλούδες καταγράφηκαν και χαρακτηριστικά του ενδιαιτήματος που είναι γνωστό ότι τις επηρεάζουν, όπως ο αριθμός των φυτικών ειδών, η αφθονία των ανθέων και των φυτών-ξενιστών, καθώς και το ύψος της βλάστησης. Αντιστοίχως, για τις νυχτερίδες καταγράφηκαν η θερμοκρασία, η σχετική υγρασία, ο αριθμός των στύλων φωτισμού και η απόσταση από το κοντινότερο υδάτινο σώμα, καθώς αυτές οι παράμετροι μπορεί να επηρεάζουν τη δραστηριότητα των νυχτερίδων.Η σύγκριση της ποικιλότητας μεταξύ των ζωνών αστικοποίησης πραγματοποιήθηκε με μη παραμετρικούς ελέγχους. Η επίδραση της κάλυψης γης και των χαρακτηριστικών του ενδιαιτήματος στην ποικιλότητα των πουλιών και των πεταλούδων εξετάστηκε με Γενικευμένα Γραμμικά Μοντέλα (GLMs), ενώ στην ποικιλότητα των νυχτερίδων με Γενικευμένα Γραμμικά Μικτά Μοντέλα (GLMMs). Η σχέση μεταξύ της δομής της βιοκοινότητας και της κάλυψης γης και των χαρακτηριστικών του ενδιαιτήματος διερευνήθηκε με Διακρίνουσα Ανάλυση Πλεονασμού (RDA).Η αστικοποίηση είχε αρνητική επίδραση στα πουλιά, τις πεταλούδες και τις νυχτερίδες κατά αύξουσα σειρά. Η ποικιλότητα των πουλιών αυξήθηκε κατά μήκος της διαβάθμισης της αστικοποίησης και ήταν μέγιστη στην περιαστική ζώνη. Η ποικιλότητα ήταν σημαντικά υψηλότερη το χειμώνα σε σχέση με την άνοιξη. Οι ανοιχτές πράσινες εκτάσεις βρέθηκαν ότι είναι πολύ σημαντικές για τα πουλιά και ιδιαίτερα για τα φωλεάζοντα είδη, πιθανώς λόγω του μεγάλου αριθμού ειδών των αγροτικών πουλιών που καταγράφηκαν στην περιοχή μελέτης κατά την αναπαραγωγική περίοδο. Επίσης, η κάλυψη από ξυλώδη βλάστηση είχε θετική επίδραση στη βιοκοινότητα το χειμώνα, πιθανότατα επειδή αποτελείται κυρίως από δασικά είδη. Οι αδιαπέρατες επιφάνειες ήταν επίσης σημαντικές για τα διαχειμάζοντα πουλιά, ενδεχομένως επειδή το χειμώνα τα πουλιά σχηματίζουν μεγαλύτερες και πιο κινητικές ομάδες προς αναζήτηση τροφής.Η ποικιλότητα των πεταλούδων ήταν γενικώς χαμηλή στην αστική και την ημιαστική ζώνη, ενώ παρουσίασε σημαντική αύξηση στην περιαστική ζώνη. Η σύνθεση του τοπίου είχε ισχυρή επίδραση στην ποικιλότητα, ενώ η επίδραση των χαρακτηριστικών του ενδιαιτήματος ήταν αμελητέα. Συγκεκριμένα, η ποικιλότητα και η δομή της βιοκοινότητας είχε αρνητική σχέση με τις δομημένες επιφάνειες, αλλά θετική με την κάλυψη από ξυλώδη βλάστηση. Ωστόσο, η αύξηση της κάλυψης από ξυλώδη βλάστηση δεν συνεπάγεται και ταυτόχρονη αύξηση στην ποικιλότητα των πεταλούδων. Τα αποτελέσματα αυτά υποδεικνύουν ότι πιθανώς υπάρχουν άλλοι περιοριστικοί παράγοντες για τις πεταλούδες, που ενδεχομένωςσχετίζονται με το μέγεθος και την απομόνωση των πράσινων ψηφίδων στην αστική και την ημιαστική ζώνη, ή ότι τα υπάρχοντα ενδιαιτήματα δεν είναι κατάλληλα γι’ αυτές.Η αστικοποίηση βρέθηκε ότι επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό τις νυχτερίδες, καθώς η ποικιλότητα στην περιοχή μελέτης ήταν γενικώς χαμηλή. Το ανθρωπόφιλο είδος Pipistrellus kuhlii κυριαρχούσε στη βιοκοινότητα, καθώς αποτέλεσε το 70% της συνολικής δραστηριότητας. Βρέθηκε μία θετική σχέση μεταξύ της δομημένης επιφάνειας και της δραστηριότητας των νυχτερίδων, προφανώς επειδή το είδος P. kuhlii τρέφεται γύρω από στύλους φωτισμού σε αστικές περιοχές. Άλλα είδη ήταν γενικώς σπάνια και καταγράφηκαν κυρίως κοντά σε σώματα νερού, γεγονός που υποδεικνύει τη σημασία των τελευταίων ως περιοχές τροφοληψίας για τις νυχτερίδες. Επιπλέον, η δραστηριότητα των νυχτερίδων ήταν σημαντικά υψηλότερη κατά το δεύτερο έτος της μελέτης. Ωστόσο, επειδή τα πρότυπα δραστηριότητας μπορεί να επηρεάζονται από χωρικές και χρονικές διακυμάνσεις διαφόρων περιβαλλοντικών παραμέτρων και της αφθονίας των εντόμων, περαιτέρω έρευνα αναμένεται να αυξήσει τη γνώση μας για την παρουσία των υπόλοιπων ειδών στην περιοχή και τους παράγοντες που τα επηράζουν.Τα αποτελέσματα της διατριβής αυτής επισημαίνουν τις αρνητικές επιπτώσεις των πυκνά δομημένων περιοχών στη βιοποικιλότητα, καθώς και την ανάγκη για αποτελεσματική διαχείριση των υπαρχόντων αστικών χώρων πρασίνου. Είναι επείγον να παραχθεί ένα ξεκάθαρο και επικαιροποιημένο σχέδιο πόλης, το οποίο θα δύναται να ελέγξει αποτελεσματικά και να παρεμποδίσει την άναρχη επέκταση των δομημένων εκτάσεων. Τα μέτρα διαχείρισης θα πρέπει πρωτίστως να στοχεύουν στην αύξηση του μεγέθους των πράσινων ψηφίδων, της συνδεσιμότητάς τους και της καταλληλότητας των ενδιαιτημάτων, καθώς και στην αποκατάσταση των υδάτινων σωμάτων και τη διατήρηση των φυσικών χαρακτηριστικών τους.


2021 ◽  
Vol 42 (3(SI)) ◽  
pp. 806-811
Author(s):  
N.F. Khodri ◽  
◽  
T. Lihan ◽  
M.A. Mustapha ◽  
T.M. Taher ◽  
...  

Aim: This research assessed the distribution of leopard to predict the habitat suitability in Taman Negara National Park and adjacent forest area. Methodology: Environmental factors for habitat suitability were derived from geographical information system (GIS) data such as elevation, slope, land-use, distance from urban and distance from river. Leopard presence data from 1993 to 2008 were integrated with the environmental parameters using maximum entropy (MaxEnt) modeling to assess habitat suitability across the study area. Results: The results showed that distance from river contributed the most (39.3%) in the habitat suitability modeling followed by distance from urban (31.4%), elevation (12.3%), land use types (10.1%), and slope (6.9%). Distance from river and urban showed highest contribution that influenced leopard distribution in which most suitable habitat occurred in proximity with river and further from urban. Habitat suitability of leopard were distributed among 48% over 2,218,389 ha of the study area. Interpretation: The findings of this study provides knowledge on how the species move and exploit different habitat niches for more effective conservation management. It provide models for future wildlife conservation and urban planning.


2016 ◽  
Vol 29 (4) ◽  
pp. 1573-1582 ◽  
Author(s):  
Chunlüe Zhou ◽  
Kaicun Wang

Abstract Surface air temperature Ta is largely determined by surface net radiation Rn and its partitioning into latent (LE) and sensible heat fluxes (H). Existing model evaluations by comparison of absolute flux values are of limited help because the evaluation results are a blending of inconsistent spatial scales, inaccurate model forcing data, and imperfect parameterizations. This study further evaluates the relationships of LE and H with Rn and environmental parameters, including Ta, relative humidity (RH), and wind speed (WS), using ERA-Interim data at a 0.125° × 0.125° grid with observations at AmeriFlux sites from 1998 to 2012. The results demonstrate ERA-Interim can roughly reproduce the absolute values of environmental parameters, radiation, and turbulent fluxes. The model performs well in simulating the correlation of LE and H with Rn, except for the notable correlation overestimation of H against Rn over high-density vegetation (e.g., deciduous broadleaf forest, grassland, and cropland). The sensitivity of LE to Rn in the model is similar to that observed, but that of H to Rn is overestimated by 24.2%. Over the high-density vegetation, the correlation coefficient between H and Ta is overestimated by over 0.2, whereas that between H and WS is underestimated by over 0.43. The sensitivity of H to Ta is overestimated by 0.72 W m−2 °C−1, whereas that of H to WS in the model is underestimated by 16.15 W m−2 (m s−1)−1 over all of the sites. The model cannot accurately capture the responses of evaporative fraction [EF; EF = LE / (LE + H)] to Rn and environmental parameters. This calls for major research efforts to improve the intrinsic parameterizations of turbulent fluxes, particularly over high-density vegetation.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document