TU Darmstadt / ULB / TUprints

Recovery dynamics of ants in the Ecuadorian Chocó

Hönle, Philipp Otto (2022):
Recovery dynamics of ants in the Ecuadorian Chocó. (Publisher's Version)
Darmstadt, Technische Universität,
DOI: 10.26083/tuprints-00020413,
[Ph.D. Thesis]

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Item Type: Ph.D. Thesis
Status: Publisher's Version
Title: Recovery dynamics of ants in the Ecuadorian Chocó
Language: English
Abstract:

A question of global importance is if, and how fast, ecosystems can naturally recover to regain their previous biodiversity and ecosystem functions. Given the decrease of old-growth forest cover in tropical landscapes, previously disturbed forests and their ability to recover are gaining importance. This is especially relevant for biodiversity hotspots, which are areas with many endemic species under severe threat through human activities. However, current knowledge on the recovery potential and underlying processes is limited, especially for animals. Ants constitute one of the most abundant insects in tropical ecosystems and are of paramount importance for ecosystem functioning, making them ideal indicators for disturbance and recovery processes. In my thesis, I therefore investigated the recovery of ant communities in the Ecuadorian Chocó, which is part of the Tumbes-Chocó-Magdalena biodiversity hotspot. By using a chronosequence approach spanning 0 – 34 years of recovery, I explored the recovery of ant communities after forest clearance for agriculture, and if legacy effects from past land-use (cacao plantations and pastures) affect the recovery. In my first study, I found that ant communities recover quickly in approximately less than four decades, with former cacao plantations having a slight advantage over former pastures. My second study is devoted to stratification patterns during recovery, as stratification strongly affects insect communities and abundance. For instance, ant communities in the leaf litter constitute different sets of species than those on tree trunks. However, the role of such stratification patterns during recovery is barely known. I sampled ants in three strata (ground, leaf litter, lower tree trunk) and assembled a comprehensive dataset with a total of 183 assemblages (three strata in 61 plots, comprising 283 species). I assessed the ants’ species composition, 13 morphological traits (measured from over 600 specimens), and functional and phylogenetic diversity to compare their recovery trajectories. My results supported the hypothesis that the ants’ reassembly is influenced by recovery age and, most importantly, differs among strata. By providing a curated ant collection of the Chocó region, my research represents a valuable resource for future work of this underexplored region. The collecting effort resulted in the description of two new trap-jaw ant species, Odontomachus davidsoni (third study) and Strumigenys ayersthey (fourth study). These species are morphologically outstanding, and possibly endemic to the Chocó. The discovery of new, conspicuous species highlights the biological relevance of the Chocó as threatened biodiversity hotspot. Most importantly, my study demonstrated that the small-scale agricultural areas in the region have a high recovery potential, suggesting that conservation measures in the area have good chances to succeed in preserving biodiversity.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

Es ist von globaler Bedeutung wie schnell sich Ökosysteme nach einer Störung regenerieren, und dabei ihre vorige Biodiversität und Ökosystemfunktionen erreichen. Angesichts der stetigen Abnahme von Primärwaldflächen in tropischen Landschaften steigt die Bedeutung des Regenerationspotenzial von degradierten Habitaten. Besonders wichtig ist dies für sogenannte Biodiversitäts-Hotspots, also Regionen mit hohen Vorkommen an endemischen Arten die gleichzeitig in ihrer Existenz durch menschliche Habitatdegeneration bedroht sind. In dieser Dissertation untersuche ich daher die Regenerationsprozesse von Ameisengemeinschaften im ecuadorianischen Chocó, welcher zu dem Tumbes-Chocó-Magdalena Biodiversitäts-Hotspot gehört. Ameisen gehören zu den häufigsten Insekten in tropischen Habitaten, und erfüllen eine Vielzahl von unersetzlichen Ökosystemfunktionen. Dies macht sie daher zu idealen Indikatoren für Störungs- und Regenerationsprozessen. Um die Ameisenregeneration zu erforschen, nutze ich in meiner ersten Studie eine Chronosequenz welche 0 – 34 Jahre von natürlicher Regeneration abdeckt, und betrachte wie schnell die Ameisengemeinschaften das Primärwaldniveau erreichen und ob die ehemalige Landnutzung auf diesen Flächen (Kakaoplantagen und Weiden) eine Rolle in ihrer Regeneration spielt. Tatsächlich zeige ich, dass die Ameisen relativ schnell in weniger als 4 Jahrzehnten das Primärwaldniveau erreichten, wobei ehemalige Kakaoplantagen tedenziell schneller sind als Weiden. Meine zweite Studie widmet sich der Stratifizierung während der Regeneration. Stratifizierung hat großen Einfluss auf Insektengemeinschaften: In der Streuschicht des Waldes leben beispielsweise andere Ameisenarten als auf Baumstämmen. Allerdings ist nur wenig bekannt, welche Rolle diese Stratifizierung in der Regeneration spielt. Ich sammelte daher Ameisen aus drei unterschichtlichen Strata (Boden, Streuschicht, unterer Baumstamm), und stellte ein umfassendes Datenset mit 183 Ameisengemeinschaften zusammen (drei Strata in 61 Plots, ingesamt 283 Arten). Dabei wurde die Artkomposition, 13 morphologische Eigenschaften (gemessen an über 600 Individuen) und funktionelle und phylogenetische Diversität der Ameisen erfasst, und anschließend ihre Regenerationsdynamiken betrachtet. Meine Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass die Regeneration der Ameisengemeinschaften sowohl durch das Regenerationsalter als auch durch die Stratifizierung beeinflusst wird. Meine Arbeit stellt eine wichtige Ressource für künftige Forschungsarbeiten dar, da zusätzlich zu meinen quantitativen Forschungsarbeiten eine kurierte Ameisensammlung der bislang nur wenig erforschten Chocó-Region aufgebaut wurde. Dies führte auch zu der Entdeckung und Beschreibung von zwei neuen Schnappkieferameisenarten, Odontomachus davidsoni (dritte Studie) und Strumigenys ayersthey (vierte Studie). Die neuen Arten sind morphologisch außergewöhnlich, und wahrscheinlich endemisch im Chocó. Dies zeigt die Relevanz und das Potenzial des Chocó als Biodiversitäts-Hotspot. Die bedeutendste Erkenntnis meiner Forschung ist, dass die kleinen, lokalen Agrikulturflächen ein hohes Regenerationspotenzial besitzen, und damit Umweltschutzmaßnahmen in der Region gute Chancen auf Erfolg in der Erhaltung der Biodiversität besitzen.

German
Place of Publication: Darmstadt
Collation: 184 Seiten
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 590 Tiere (Zoologie)
Divisions: 10 Department of Biology > Ecological Networks
Date Deposited: 23 Feb 2022 13:20
Last Modified: 23 Feb 2022 13:21
DOI: 10.26083/tuprints-00020413
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-204136
Referees: Blüthgen, Prof. Dr. Nico ; Heethoff, PD Dr. Michael
Date of oral examination: 10 January 2022
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/20413
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