Die Zukunft: krankheitsresistente Apfelsorten

Zusammenfassung Integrierte und biologische Anbauverfahren gewinnen zunehmend an Bedeutung. Die Anwendung von Pflanzenschutzmitteln gestaltet sich zunehmend schwieriger bezüglich ihrer Bereitstellung als auch im Hinblick auf zunehmende Umweltsensibilität der Bevölkerung. Im Obstbau ist eine der Alternativen der Anbau resistenter Sorten, die mit weit weniger Pflanzenschutzaufwand produziert werden können. Eines der Ziele der Pillnitzer Obstzüchtung war die Kombination von hoher Fruchtqualität mit guter Ertragsleistung und Resistenz gegenüber Krankheiten und Schädlingen. Resistente früh, mittel und spät reifende Sorten, die Re-Sorten^®, konnten ausgelesen werden. Sie garantieren einen hohen Resistenzgrad unter Feldbedingungen, sie sind aber nicht immun. Dreifachresistente Sorten mit Widerstandsfähigkeit gegenüber Schorf, Mehltau und Feuerbrand sind: Remo, Regia, Rewena und Rebella. Rebella besitzt weiterhin Resistenz gegenüber Rindenbrand, Rote Spinne und abiotische Stressfaktoren. Obwohl in Mitteleuropa seit 1984 verschiedentlich Resistenzdurchbrüche an schorfresistenten Sorten mit M.-floribunda-Resistenz (V_f) beobachtet wurden, blieben die Sorten mit anderer genetischer Basis befallsfrei, so u. a. Reglindis (V_A), Reka (V_r) oder Regia (V_r). Als künftiges Ausgangsmaterial für die Züchtung wurde in der Genbank Obst nach weiteren Resistenzträgern unter den Malusarten und alten Apfelsorten gesucht, das in Zukunft durch Pyramidisierung von Resistenzgenen bei der Züchtung neuer Sorten zu mehr Stabilität unter Feldbedingungen beitragen kann.     

Für eine Verdopplung der Ca-Gehalte der Äpfel sind auch unter günstigen Bedingungen mindestens 12 Spritzungen mit Kalziumchlorid erforderlich

Zusammenfassung Siebenjährige Apfelbäume der Sorten Elstar, Gala, Karmijn de Sonnaville, Pinova und Pilot wurden 2003 von Juni bis September 12-mal mit 400 l/ha CaCl₂-Lösungen gesprüht. Kontrollen (Fu) waren Bäume, die nur mit Fungiziden (Discus, Dithane Ultra oder Kumulus) behandelt wurden. Bei den Behandlungen FuCa wurde den Fungiziden CaCl₂ (ansteigend von 5–25 g/l) zugegeben. Die Behandlungen FuCaTe enthielten zusätzlich das Netzmittel Plantacare 1200 UP, um die Benetzung der Früchte (Oberflächenspannung 29–30 mN/m) zu verbessern. Die Ca-Konzentrationen in den Kontrollfrüchten (Schale plus 5 mm Fruchtfleisch) variierten von 3,6 (Elstar) bis 9,0 mg/100 mg Frischsubstanz (Pilot). Durch die Fruchtdüngung (FuCa) stiegen die Konzentrationen auf 6,3 bzw. 13,3 mg/100 g Frischsubstanz (FS). Zugabe des Netzmittels (FuCaTe) erhöhte die Ca-Gehalte weiter auf 6,8 bzw. 14,9 mg/100 g FS. Bezogen auf die Behandlung Fu entspricht das einer Erhöhung der Ca-Konzentrationen der Früchte auf 163 bzw. 193%. Der Tensideffekt auf die Ca-Konzentrationen der Früchte wird auf die schnellere Penetration des CaCl₂ infolge besserer Benetzung zurückgeführt, da ein Einfluss auf die Retention der Spritzbrühe ausscheidet. Von der applizierten Ca-Dosis in Höhe von 26 kg/ha wurden nur 2,3 kg in den Früchten (50 t/ha) wieder gefunden, was einer Wiederfindungsrate von 8,8% entspricht. Die beobachtete Erhöhung der Ca-Konzentrationen der Früchte durch 12 Spritzungen dürfte in der Nähe des maximal Möglichen liegen, da die Witterungsbedingungen günstig und die Ca-Konzentrationen der Spritzbrühen hoch waren.     

Eintritt für Selbstpflücke, ein Kontinent ohne Frigopflanzen und ‘Elsanta‘

Zusammenfassung Die im Wachstum begriffene australische Erdbeerindustrie ist geprägt durch optimale Klimabedingungen und einfachen Zugang zu den Ressourcen, hohe Intensivierung und — wie in Kalifornien — hohe Erträge über 30 t/ha. Der Markt ist fast autark, Im- und Exporte frischer Erdbeeren spielen keine Rolle. Mit einem derzeitigen Produktionsvolumen von 40.000 t/Jahr auf ca. 1.300 ha wird eine Ausweitung auf 71.000 t bis zum Jahre 2008 angestrebt. Dies entspricht — bei ca. 20 Mio. Einwohnern Australiens — einer Steigerung des Erdbeerkonsums von 2,0 kg auf ca. 2,7 kg/Kopf und Jahr im Jahr 2008. Der gegenwärtige Erdbeerkonsum in Deutschland liegt bereits bei ca. 2,7 kg/Kopf und Jahr, wobei die Erdbeerimporte von ca. 120.000 t die Eigenproduktion von ca. 100.000 t auf 10.420 ha Anbaufläche — im Gegensatz zu Australien — übersteigen. Die drei australischen Hauptanbaugebiete konzentrieren sich auf Queensland im Nordosten, Perth im Westen und Victoria im Südosten Australiens. Der überwiegend einjährige Anbau erfolgt mit 45.000–66.000 Grünpflanzen/ha als Einzel- oder Doppelreihe in Dammkultur und Mulchfolie mit integriertem Fertigationsschlauch. Nach telefonischem Verkauf erfolgt die Lieferung im Kühl-LKW direkt an die Supermärkte oft weit entfernter Großstädte. Als tagneutrale Erdbeersorten dominieren mit 90% amerikanische Sorten wie Selva, Camarosa und Camino Real aus Kalifornien sowie Sweet Charlie und Festival aus Florida. Interessante Neuzüchtungen aus dem Jahre 2003 sind Rubygem, Sugarbaby, Brighteyes und Harmony aus Queensland als Kurztagssorten. Zusammen mit tagneutralen Sorten aus dem südlichen Züchtungsprogramm in Victoria stieg ihr Marktanteil in den letzten drei Jahren von 8% auf 10%. Primäre Zuchtziele des nördlichen Züchtungsprogramms in Queensland sind Kurztagssorten mit frühem Reifebeginn und hohem Ertrag über 1,2 kg/Pflanze. Das südliche Züchtungsprogramm um Victoria zielt dagegen sowohl auf Kurztagssorten als auch Tagneutralität sowie eine zusätzlich lange Ernteperiode über mindestens 10 Wochen. Während die Zuchtziele der äußeren Fruchtqualität wie Fruchtgröße, Fruchtfestigkeit und Glanz mit denen Deutschlands übereinstimmen, unterscheiden sich die der inneren Fruchtqualität wie süßer Geschmack bei gleichzeitiger Säurearmut und hoher Fruchtfleischfestigkeit.     

Coincidences between different landscape ecological zones and growth forms of Cembran pine (Pinus cembra L.) in subalpine habitats of the Central Alps

The forgotten depots of the European Nutcracker (Nucifraga c. caryocatactes) often lead to the development of tufts of Pinus cembra. In many cases the other individuals of such tufts are not suppressed by the fittest one, rather there is an intraspecific coexistence up to the senescent stage of the trees. There are fusions of separate trunks, and so frequently the individual history of older trees can only be reconstructed by studying sutures, crown structures or trunk cross sections. Different types of trunk fusions are worked out. By means of transect counting the occurrence of these multiple trunk trees is documented quantitatively in different landscape ecological zones of the Engadin region (the Grisons, Switzerland). The data base is 3024 counted microsites of Pinus cembra individuals arising from seeds, including 5272 living individuals. These multiple trunk trees significantly play an important role in the landscape ecological zones of recent glacier recession and at the alpine timberline. Their growth forms have a higher biomechanical stability.     

Changes in anthropogenic impervious surfaces,precipitation and daily streamflow discharge: a historical perspective in a mid-atlantic subwatershed

Aerial photography provides a historical vehicle for determining long-term urban landscape change and, with concurrent daily streamflow and precipitation records, allows the historical relationship of anthropogenic impervious surfaces and streamflow to be explored. Anthropogenic impervious surface area in the upper Accotink Creek subwatershed (near Annandala, Virginia, USA) was mapped from six dates of rectified historical aerial photography ranging from 1949 to 1994. Results show that anthropogenic impervious surface area has grown from approximately 3% in 1949 to 33% in 1994. Coincident to this period, analysis of historical mean daily streamflow shows a statistically significant increase in the streamflow discharge response (per meter of precipitation) associated with normal and extreme daily precipitation levels. Significant changes were also observed in the frequency of daily streamflow discharge at given volumes above and below the historical daily mean. Simultaneously, the historical magnitude, frequency and pattern of precipitation values 0 mm, 6.0 mm and 35.0 mm show either no statistically significant change or influence on streamflow. Historical changes in streamflow in this basin appear to be related to increases in anthropogenic impervious surface cover. Historical aerial photography is a viable tool for revealing long-term landscape and ecosystem relationships, and allows landscape investigations to extend beyond the temporal and spatial constraints of historical satellite remote sensing data.This revised version was published online in May 2005 with corrections to the Cover Date.     

Sind Obstanlagen geeignete Nahrungs- und Nisthabitate für Wildbienen?

Zusammenfassung Wildbienen sind inzwischen eine allgemein anerkannte Option für die Bestäubung im Obstbau. Ihre Funktion als Bestäuber wird vor allem dann erheblich an Bedeutung gewinnen, wenn die Zahl der Imker und der Honigbienenvölker weiter zurückgeht. Wir untersuchten die Bedeutung von Obstanlagen als Nahrungs- und Nisthabitate für Wildbienen in der Obstversuchsanlage Klein-Altendorf bei Bonn. In dieser Obstversuchsanlage und in ihrer unmittelbaren Umgebung wurden während der Vegetationsperiode 2002 und 2003 insgesamt 59 Wildbienenarten nachgewiesen. Während der Obstblüte wurden 25 Bienenarten erfasst, davon 21 in der Obstanlage. Eine Biotoptypenkartierung ergab, dass weder die Obstversuchsanlage noch ihre Umgebung im Umkreis von einem Kilometer ausreichend Nistmöglichkeiten für Wildbienen boten und somit eine spontane Besiedlung nahezu ausgeschlossen war. Während der Obstblüte waren erheblichen Ressourcen an Pollen und Nektar vorhanden. Kirschblüten enthielten im Mittel der untersuchten Sorten Sam, Oktavia, Schneiders, Regina und Kordia pro Blüte 12,5 µl Nektar, wobei Blüten der Sorte Sam mit 16 µl am meisten Nektar enthielten. Die Anzahl Pollenkörner pro Blüte lag im Durchschnitt der Kirschsorten bei 74.000, wobei die Sorte Sam mit 99.000 die meisten Pollen hatte. Apfelblüten produzierten im Mittel der Sorten Gala, Elstar, Golden Delicious und Jonagold 8,5 µl Nektar, wobei die Sorte Jonagold mit 17 µl den meisten Nektar enthielt. Die durchschnittliche Pollenproduktion einer Apfelblüte lag bei 46.000; die meisten Pollen (72.000) enthielten Blüten der Sorte Gala. Eine Modellrechnung zeigt, dass in dieser Obstanlage mit dem Angebot an Kirschpollen/ha 350.000 Individuen der zur Kirschblüte fliegenden Osmia cornuta aufgezogen werden könnten und mit den Apfelpollen/ha 22.200 Individuen der später auftretenden Mauerbiene Osmia rufa. In den untersuchten Blüten der Süßkirschen waren bei einer Sorte bis zu 62% der Pollen taub. Da sie von den Bestäubern dennoch auf die Narben übertragen werden, kann dies zu einer Fehlbelegung oder zur Verstopfung der Narbenoberfläche führen. Zudem ist zu erwarten, dass tauber Pollen im Larvenfutter der Wildbienen zu Entwicklungsstörungen oder zum Tod der Larve führt. Die Qualität der Nektar- und Pollenressourcen hängt vom Anbausystem, der Obstart und Sorte ab. Vorgeschlagen werden Maßnahmen zur Gestaltung und Optimierung von Obstanlagen und ihrer Umgebung, mit dem Ziel, Wildbienen nachhaltig anzusiedeln und als Bestäuber zu nutzen. Ausschlaggebend hierfür sind Nistplätze für oberirdisch und im Boden nistende Arten und Nahrungsressourcen, die den Wildbienen auch noch nach der Obstblüte zur Verfügung stehen. So kann erreicht werden, dass Wildbienen ihren Lebenszyklus vollenden können und im nächsten Frühjahr eine neue Generation für die Bestäubung zur Verfügung steht.     

Erfolgreiche Bekämpfung des Apfelschorfs mit Kalziumhydroxid

Zusammenfassung In einer 12-jährigen Apfelanlage mit den Sorten Elstar, Fiesta, Golden Delicious, Jonagold und Kent wurde im Jahre 2004 die Schorfbekämpfung durch Überkronenberegnung mit Suspensionen von Kalziumhydroxid (5 g/l) durchgeführt. Im Zeitraum 7. April bis 30. September 2004 wurde insgesamt 62-mal für 15 min beregnet. Drei verschiedene Zeitpunkte der Behandlungen wurden getestet. Bei Behandlung A wurde mit der Beregnung begonnen, wenn nach Mills 100% Infektion erreicht waren. Bei den Behandlungen B und C wurde die Beregnung 6 bzw. 20 h später gestartet. Bei den nicht behandelten Kontrollen waren zum Zeitpunkt der Ernte bei Golden Delicious 30% und bei Jonagold 23% der Früchte mit Schorf befallen. Die Kontrollbäume der anderen Sorten hatten keinen Fruchtschorf. Die Früchte der drei Behandlungen waren bei der Ernte und nach einer 7,5-monatigen Lagerung im Kühllager oder im ULO-Lager frei von Schorf. Die Bonitur auf Schorfbefall der Blätter erfolgte zum Zeitpunkt der Ernte an 3 Langtrieben pro Baum mit je etwa 20–25 Blättern. Bei der Ernte im September/Oktober wurden bei allen Kontrollen Schorfflecken gefunden. Die Extreme reichten von 20 bis fast 60% befallene Blätter. Die Blätter der Langtriebe aller Behandlungen waren schorffrei. Bei den Behandlungen hatten die Blattunterseiten im Mittel bis zu 15% Schorfläsionen. Das liegt vermutlich daran, dass bei der Überkronenberegnung die Blattunterseiten nicht vollständig benetzt wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass Schorfbekämpfung mit Überkronenberegnung von Kalziumhydroxid möglich ist.     

A case study of forest change in the Swiss lowlands

This paper presents a regional case study of forest development and the history of forest use and management in the north-eastern lowlands of Switzerland during the 19th and 20th centuries. The analysis draws on historical documents related to forestry to consider the following aspects of forest change: forest types, growing stock, trees species composition and non-timber forest uses. Based on the data presented, three overlapping periods of forest use and management can be discerned. The period of traditional multiple use lasted until the second half of the 19th century. From the mid 19th to the mid 20th century, a period of primacy of timber production occurred. During the 20th century, the period of modern multi-impact management has developed. For these three periods, groups of main actors, their needs and interests, and how they were causing the changes in the aspects under study were defined. This procedure of defining periods and the respective groups of main actors is a critical link between landscape ecology and history, as changes in demands of the society can be directly linked with changes in land-use and land-cover.     

Bestimmung der S-Allele in Brennkirschensorten (Prunus avium L.)

Zusammenfassung Brennkirschen sind Süßkirschensorten, welche spezielle Eigenschaften für die Branntweinproduktion und die industrielle Verarbeitung besitzen. Ihr Hauptanbaugebiet in Deutschland befindet sich in Baden-Württemberg und in Teilen Bayerns. In den letzten Jahren wurde über einen geringen Fruchtbehang in neu gepflanzten Brennkirschenanlagen berichtet. Süßkirschen sind selbstinkompatibel und benötigen deshalb eine Bestäubersorte. Ursache ist ein gametophytischer Selbstinkompatibilitätsmechanismus, bedingt durch einen S-Lokus. Mit Hilfe molekularer Marker wurden deshalb Untersuchungen zu den S-Allel-Kombinationen in 62 Brennkirschensorten bzw. -herkünften aus dem Raum Oberkirch, Mittelbaden, durchgeführt. Im Ergebnis konnten zwei bisher noch nicht beschriebene S-Allele und 14 neue Inkompatibilitätsgruppen ermittelt werden. Ursache für den schlechten Fruchtansatz in neuen Kirschenanlagen mit den Hauptsorten Dolleseppler und Benjaminer sind die gleichen S-Allel-Kombinationen (S₁S₇) in beiden Sorten. Als mögliche Befruchtersorten werden die Sorten Schwarze Schüttler (S₆S₇), Hartwälder (S₄S₇), Feuerkirsche (S₄S₁₄) und die ehemalige Sorte Dolleseppler der Baumschule Kiefer (S₁S₄) empfohlen.     

Introduction

The realization of strategies for sustainable land use assumes specificresearch concepts from the local to the global scale (micro-, meso- andmacroscale). Therefore, landscape ecological science has to provideinvestigation methods for all these different scales. By combiningtop-down and bottom-up approaches in addition tocoupled GIS-model applications and traditional methods, the investigation oflandscape ecological structures and processes seems to be possible. Thepresented studies show this approach on examples of two study areas in EasternGermany: A watershed of 400 km² and an administrativedistrict of about 4000 km². The scale-specificapplicability of several models and methods were tested for theseinvestigations, and the validation of the calculated results are presented. Animportant outcome of the project should be the prevention of conflicts betweenagriculture, water management and soil, and water and nature conservation;based onrecommendations for land use variants with decreased pollutant loading withinagricultural areas. The scale specific investigations can be considered as abase for establishing sustainable land use.This revised version was published online in May 2005 with corrections to the Cover Date.     

Can we manage tropical landscapes? – an answer from the Caribbean perspective

Humans have used Caribbean island landscapes for millennia. Theconversion of wild lands to built-up lands or to agricultural lands in thesetropical countries follows predictable patterns. Conversion of moist forestlifezones and fertile flatlands is faster than conversion of wet and rain forestlife zones and low fertility steep lands. In Puerto Rico, these trends areleading to increased built-up areas, environmental surprises, and increaseddependence on external subsidies. Changes over the past 50 yr alsoinclude a reversal in deforestation and increase in forest patch size in spiteof increasing human population density. Present forests have different speciescomposition than the original ones but are indistinguishable in physiognomy andbasic function. The reversal of deforestation and forest fragmentation trends,if accompanied by an understanding of the forces that cause the reversal, canresult in the development of tools for landscape management. Tropical landscapemanagement requires understanding and application of natural resiliencemechanisms of ecosystems, greater use of ecological engineering approaches toinfrastructure development, enforcement of zoning laws, enlightened economicdevelopment policies, and an understanding and agreement of a conservationvision among all sectors of society. Mixing species in new combinations to formnew ecosystems is a necessary step in the development of future landscapes.Landscapes have always changed over time, but we sense,somewhat uneasily, that the processes now at work are more powerfully focusedand possibly irreversible.Our present assumption is that generally tropical lands aremuch more sensitive and less resilient than those in the temperatezones....the long-term world trend in land uses is a cascadingloss in capacity (i.e., degradation) in every broad category of landuse. J.F. Richards 1990, p 176 and 177.This revised version was published online in May 2005 with corrections to the Cover Date.     

Ergebnisse der Leistungsprüfung von Kirschensorten auf wuchsreduzierenden Unterlagen in Ungarn

Zusammenfassung In Ungarn gibt es ein reges Interesse an intensivem Obstanbau. Der Erfolg dieses Anbaus hängt in sehr großem Maße von den Wechselwirkungen zwischen dem Standort, den Sorten-Unterlagen-Kombinationen und dem Anbauverfahren ab.Um die Wirkung wuchsreduzierender Kirschenunterlagen aus ausländischen Züchtungsinstituten unter ungarischen Klimaverhältnissen untersuchen zu können, wurde im Forschungsinstitut für Obst- und Zierpflanzenbau Budapest-Érd ein Vergleichsversuch durchgeführt. Der Versuch wurde mit Cerasus avium C. 2493, Weiroot 13, Weiroot 53, Weiroot 72, Weiroot 154, Weiroot 158, GiSelA 5 und P-HL-A-Unterlagen 1997 in der Versuchsanstalt des Forschungsinstituts für Obst- und Zierpflanzenbau Budapest-Érd aufgepflanzt. Als Kontrolle diente die Sämlingsunterlage Cerasus mahaleb Cema, deren Anteil im ungarischen Süßkirschenanbau bei 70–80% liegt. Die Unterlagen wurden mit drei Süßkirschensorten (Germersdorfi , Linda, Katalin) und mit einer Sauerkirschensorte (Piramis) veredelt.Nach der Wüchsigkeit bis zum Ende des 8. Standjahres konnten die Unterlagen in drei Gruppen eingeteilt werden: starkwüchsige (Cerasus mahaleb Cema, Cerasus avium C. 2493, Weiroot 13), mittelstarkwüchsige (Weiroot 158, Weiroot 154, P-HL-A) und schwachwüchsige Unterlagen (Weiroot 72, Weiroot 53, GiSelA 5). Die stärkste Neigung, Wurzelschosse zu treiben, zeigten Weiroot 13 und Weiroot 154.Während der Untersuchung der generativen Eigenschaften wurde beobachtet, dass es Unterschiede in der Blütezeit der Sorten-Unterlagen-Kombinationen gibt. Auf GiSelA 5 veredelte Sorten blühten 1 oder 2 Tage früher als die Kontrolle. Es gab nur geringe Unterschiede in der Reifezeit der Kombinationen. Den größten Ertrag hatte die Sorte Linda, gefolgt von Katalin, Germersdorfi 3 und Piramis. Der größte Fruchtdurchmesser wurde bei der Süßkirschensorte Germersdorfi 3 gefunden, der größte Anteil an Früchten größer als 26 mm bei den Bäumen auf Weiroot 72 (23%), der geringste Anteil großer Früchte bei den Bäumen auf GiSelA 5. Bei Piramis wurde der größte Fruchtdurchmesser auf Cerasus avium C. 2493 gemessen.     

Gap analysis: concepts,methods, and recent results*

Rapid progress is being made in the conceptual, technical, and organizational requirements for generating synoptic multi-scale views of the earth's surface and its biological content. Using the spatially comprehensive data that are now available, researchers, land managers, and land-use planners can, for the first time, quantitatively place landscape units – from general categories such as Forests or Cold-Deciduous Shrubland Formation to more categories such as Picea glauca-Abies balsamea-Populus spp. Forest Alliance – in their large-area contexts. The National Gap Analysis Program (GAP) has developed the technical and organizational capabilities necessary for the regular production and analysis of such information. This paper provides a brief overview of concepts and methods as well as some recent results from the GAP projects. Clearly, new frameworks for biogeographic information and organizational cooperation are needed if we are to have any hope of documenting the full range of species occurrences and ecological processes in ways meaningful to their management. The GAP experience provides one model for achieving these new frameworks.     

The ocean ‘landscape’

The ocean has a complex physical structure at all scales in space and time, with peaks at certain wave numbers and frequencies. Pelagic ecosystems show regular progressions in size of organisms, life cycle, spatial ambit, and trophic status. Thus, physiological and ecological parameters are closely coupled to spatial and temporal physical scales.     

Scale dependence of tree abundance and richness in a tropical rain forest,Malaysia

Abundance and richness are the two fundamental components of speciesdiversity. They represent two distinct types of variables of which the formerisadditive when aggregated across scales while the latter is nonadditive. Thisstudy investigated the changes in the spatial patterns of abundance andrichnessof tree species across multiple scales in a tropical rain forest of Malaysiaandtheir variations in different regions of the study area. The results showedthatfrom fine to coarse scales abundance had a gradual and systematic change inpattern, whereas the change in richness was much less predictable and ahotspot in richness at one scale may become acoldspot at another. The study also demonstrated that differentmeasures of diversity variation (e.g., variance and coefficient of variation)can result in different or even contradictory results which further complicatedthe interpretation of diversity patterns. Because of scale effect the commonlyused measure of species diversity in terms of unit area (e.g.,species/m²) is misleading and of little use in comparing speciesdiversitybetween different ecosystems. Extra care must be taken if management andconservation of species diversity have to be based on information gathered at asingle scale.This revised version was published online in May 2005 with corrections to the Cover Date.     

Respective roles of recent hedges and forest patch remnants in the maintenance of ground-beetle (Coleoptera: Carabidae) diversity in an agricultural landscape

We compared three kinds of habitats: small remnants of native forests, recent hedges and barley crops, in order to investigate their respective roles in the maintenance of carabid-beetle diversity in a 950-ha area of an intensive agricultural landscape. Carabid faunas in remnants differed weakly from these found in hedges and crops. In particular, small remnants had few typical forest carabid species and a large number of open-area or ubiquitous species. Different approaches in the measurement of and -diversity (classical indices, and additive partitioning of Simpson's index) showed similar results: hedges supported a high -diversity but habitat types were quite similar overall, with weak differences between open and closed or disturbed and undisturbed habitats.A comparison of species dispersal powers in the various habitat types showed that species with a low dispersal power were rare in all habitats. However, wing development measured on two dimorphic species revealed, surprisingly, that brachypterous individuals were mainly present in hedges, which were expected a priori to be more disturbed, than remnants hence less suitable for the establishment of populations with a low dispersal power.These results suggest that small remnants do not behave as 'climax' habitats in this intensive agricultural landscape, probably because of their small size and strong isolation. We discuss the interest of new undisturbed habitats, such as recent hedges, for the maintenance of carabid diversity at both the local and landscape scale.     

Landscape graphs: Ecological modeling with graph theory to detect configurations common to diverse landscapes

In view of the bewildering diversity of landscapes and possible patterns therein, our objectives were to see if a useful modeling method for directly comparing land mosaics could be developed based on graph theory, and whether basic spatial patterns could be identified that are common to diverse landscapes. The models developed were based on the spatial configuration of and interactions between landscape elements (ecosystems, land uses or ecotopes). Nodes represented landscape elements and linkages represented common boundaries between elements. Corridors, corridor intersections, and the matrix were successfully incorporated in the models. Twenty-five landscape graphs were constructed from aerial photographs chosen solely to represent a breadth of climates, land uses and human population densities. Seven distinctive clusters of nodes and linkages were identified and common, three of which, in the forms of a spider, necklace and graph cell, were in >90% of the graphs. These represented respectively the following configurations of patches, corridors and matrix: (1) a matrix area surrounding or adjoining many patches; (2) a corridor bisecting a heterogeneous area; and (3) a unit in a network of intersecting corridors. The models also indicated that the connectivity or number of linkages for several common elements, such as fields and house clearings, was relatively constant across diverse landscapes, and that linear shaped elements such as roads and rivers were the most connected. Several additional uses of this graph modeling, including compatibility with systems dynamics models, are pinpointed. Thus the method is useful in allowing simple direct comparisons of any scale and any landscape to help identify patterns and principles. A focus on the common and uncommon configurations should enhance our understanding of fluxes across landscapes, and consequently the quality of land planning and management.     

Modeling multiscale effects of light limitations and edge-induced mortality on carbon stores in forest landscapes

Analyses of carbon (C) dynamics at broad scales usually do not consider spatial interactions. The assumption is that C dynamics can be modeled within homogenous (i.e., even-aged) patches and then summed to predict broad-scale dynamics (an additive approach). The goal of this paper is to elucidate the scales over which this additive approach is sufficient to explain observed C dynamics at broad scales. We define emergent behaviors (vs. emergent properties) as those behaviors that cannot be predicted solely from the additive properties of units at a finer scale. We used a forest process model to check for possible emergent behaviors due to pattern-process interactions at multiple levels, from the patch to the landscape. Specifically, using artificial forest landscapes with various spatial structures, we estimated the relative effects of edge-induced, tree mortality (mainly due to wind) and light limitations on C dynamics. Emergent behaviors were observed at all levels examined, indicating that emergent behaviors did not cease as one proceeded from the patch to the landscape level, as we had expected. However, the magnitude of the emergent behaviors depended on the level of spatial interaction considered as well as the type and intensity of the processes included. In all simulations, interactions of light and wind processes resulted in significant emergent behaviors only when parameters controlling wind mortality were set to the highest levels observed in the literature. In one simulation, the magnitude of emergent behaviors differed among the landscapes, indicating that interactions among patches may not be accounted for by an additive correction for edge effects unless spatial interactions are addressed. The implication is that some C dynamics in fragmented landscapes may not be captured at broad-scales using an additive approach, whereas in other cases spatial interactions are small enough to be ignored.This revised version was published online in May 2005 with corrections to the Cover Date.     

Spatial theory in early conservation design: examples from Aldo Leopold’s work

Aldo Leo­pold is well known in North America as a conservationist, author, and promoter of the Land Ethic. Although Leo­polds work is rarely included in the realm of landscape ecology, he left several illustrations of an early spatial theory for conservation. While European geographer Troll published the term landscape ecology in 1939, Leo­pold was discovering the role of spatial configuration in European working landscapes, and began to apply the landscape ecology concepts to wildlife management and cooperative conservation in the US. With his own spatial language he wrote, mapped, and applied elements of pattern, process, and connectedness in the landscape. In this perspective piece I use three examples from Leo­polds work to demonstrate his contribution to spatial theory in early conservation design. First, this paper deciphers spatial elements conveyed through Leo­polds writing, drawing, and teaching in the early 1930s. Second, I re-interpret Leo­polds observations of the spatial design of remises from his visit to Silesia, Europe. Third, I show how the lessons from Silesia were applied to a landscape in Wisconsin, USA, involving both farmers and townspeople in cooperative implementation of a remise system. Collectively, a new perspective emerges on the early dialogue of landscape ecology and conservation across continents.This revised version was published online in May 2005 with corrections to the Cover Date.