Insect Diversity in Changing Landscapes

Abstract

During recent decades, concern about the loss of biodiversity has increased. To change this negative trend there is an urgent need for effective conservation measures and there are ample evidence that conservation of organisms without an understanding of their ecology and behaviour is impossible. At the Kullaberg Nature Reserve in the south-western part of Sweden butterflies exhibited a disastrous decline with a loss of 45% of the fauna during the last 50 years. Considering all Macrolepidoptera, extinction rate was 7 times higher than the colonisation rate.



Mark release recapture studies in Småland show that realistic estimates of dispersal distance often are underestimated and a study-area of at least 50 km2 are required to obtain realistic dispersal data for burnet moths (Zygaenidae). To obtain adequate measures of dispersal, the marked population should be large, preferably over 500 recaptured individuals. In the warm July 2003 burnets were more mobile, with 2.14 and 2.18 times higher between habitat patch dispersal rates compared to July in 2004 when the temperature was below normal.



For the specialised solitary bee Andrena hattorfiana a pollen budget was calculated and used to predict critical resources for a given size of the specialised bee population. The local bee populations were dominated by small local populations. Only 16% of the patches were occupied four consecutive years and only one patch had a local bee population >20 females all four years. Both the size of the host plant population and the bee population had strong and independent effects on extinction probability. Colonisations occurred more frequent at larger host plant populations. During the four year study the bee declined severely, but the host plant was relatively constant.



The most important farm characteristics to predict species richness of butterflies and solitary bees were the density of the plant Knautia arvensis, the proportion of grazed semi-natural grassland (negative) and the proportion of meadows with late harvest (after mid-July). People managing agricultural biodiversity can encompass high species richness of pollinating insects and support red-listed species by preserve and restore areas with a high density of K. arvensis and manage at least 20% of the grasslands as traditional hay meadows or left ungrazed.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

I denna avhandling studerades artrikedom, rörelsemönster och utdöenden bland fjärilar och solitära bin. Under senare år har det uppmärksammats att antalet arter av insekter minskar i en alarmerande takt. Fjärilar, bin, blomflugor m.fl. blir allt färre. Eftersom insekterna utgör en stor del av arterna på jorden och dessutom har viktiga funktioner i ekosystemen, som t.ex. pollinatörer av växter, cirkulering av näringsämnen och som födoresurs åt predatorer och parasiter är insekternas roll central. Insekter reagerar snabbt på förändringar i livsmiljön, har kort generationstid och utnyttjar begränsade resurser inom små områden. Detta gör många insekter idealiska för ekologiska studier. Över vilka avstånd rör sig arter? Vilka resurser utnyttjas? Varför finns den arten där men inte här? Varför har just den arten försvunnit? Det är typiska frågor som är viktiga ur ett ekologisk och evolutionärt perspektiv, men frågorna blir allt viktigare att besvara i en tätbefolkad värld där de resurser som många insekter utnyttjar minskar. Jag studerade de tre rödlistade arterna liten och bredbrämad bastardsvärmare samt väddsandbiet med hjälp av fångst återfångst studier. Rörelsemönster, populationsstorlekar och processer som styr populationsdynamiken (utdöende/kolonisation) studerades hos dessa arter. På Kullaberg i nordvästra Skåne studerades hur storfjärilsfaunan förändrats under de senaste 50 åren. I Stenbrohult i södra Småland studerades artrikedom av dagfjärilar, bastardsvärmare och solitära bin på 16 gårdar för att se om det finns speciella egenskaper hos de gårdar som har en hög artrikedom. Totalt märktes över 7 300 bastardsvärmare och det visade sig att de rörde sig mer än förväntat och den längsta förflyttningen var 5 600 meter. Under juli 2003 när temperaturen var högre än normalt förflyttade sig de två arterna av bastardsvärmare 2.14 respektive 2.18 gånger oftare mellan områden jämfört med i juli 2004, då temperaturen var under det normala. Hur långt bastardsvärmarna uppmättes förflytta sig berodde på studieområdets storlek och hur många individer som studerades. För realistiska mått på hur bastardsvärmare rör sig är ett studieområde på minst 50 kvadratkilometer nödvändigt och minst 500 individer bör studeras (återfångas). Denna studie är en av de få som uppfyller dessa krav. På Kullaberg, som är skyddat som naturreservat, har stora förändringar av fjärilsfaunan skett sedan 1950-talet. Hela 45 % av dagfjärilsarterna har försvunnit från området och totalt har 27 % av storfjärilarna försvunnit. Utdöendehastigheten var 7 gånger högre än koloniseringshastigheten. Specialiserade arter med begränsad utbredning i Europa och Sverige har minskat mest. Samma arter som har minskat på Kullaberg har även minskat i Finland. En pollenbudget togs fram för väddsandbiet, en specialiserad solitär biart som främst samlar pollen från åkervädd. En pollenbugdet gör det möjligt att beräkna hur mycket blomresurser som krävs för att producera ett bi eller en bipopulation av en viss storlek. Pollen är en resurs som är möjlig att kvantifiera och endast finns tillgänglig under en begränsad tid och inom begränsade områden. Det fanns ett tydligt positivt samband mellan populationsstorleken hos väddsandbiet och åkerväddens populationsstorlek. Väddsandbiet utnyttjade 39 % av den totala pollenmängden och för en avkomma krävdes 72 åkerväddblommor. Bipopulationerna var mycket små, t.ex. bestod 60 % av de lokala populationerna av färre än 10 honor och 80 % hyste färre än 50 honor. Väddsandbiet var mycket lokaltroget och endast 2 % förflyttade sig mellan olika åkerväddpopulationer. Även inom åkerväddpopulationer rörde sig biet endast över mindre avstånd, ca 50 meter. Den längsta förflyttningen som noterades var 1 km. Endast 16 % av de lämpliga åkerväddpopulationerna hyste väddsandbiet fyra år i sträck (2003-2006) och endast en lokal hyste en bipopulation som var större än 20 honor under alla fyra åren. Utdöenderisken var låg i stora bipopulationer och stora åkerväddpopulationer; dessa faktorer var oberoende av varandra. Stora åkerväddpopulationer koloniserades oftare. Detta mönster tyder på att stora växtpopulationer har fördelar för biet framför små växtpopulationer. Kanske är konkurrensen om pollen mindre på stora lokaler och fler bin kan produceras jämfört med i små växtpopulationer. I Stenbrohult minskade väddsandbiet dramatisk under 2003-2006. Biet förekom i 54 växtpopulationer (1266 bi-individer) 2003, 24 växtpopulationer (313 bi-individer) 2004, 40 växtpopulationer (568 bi-individer) 2005 och 13 växtpopulationer (75 bi-individer) 2006. Bastardsvärmarna och väddsandbiet förekom i en mycket liten andel av det studerade landskapet i Stenbrohult, endast ca 2 %. Detta tyder på att de är anpassade att överleva i fragmenterade landskap som kan förändras. Artrikedom av solitära bin, dagfjärilar och bastardsvärmare studerades på 16 gårdar. Högst artrikedom fanns på gårdar med en hög täthet av åkervädd och med en liten andel gräsmark som betas under försommaren. Rödlistade arter gynnades av en hög andel slåttermark med sen höskörd. Råshult, beläget i studieområdets centrala delar, var den gård med högst andel slåttermark och där fanns även flest hotade och rödlistade arter. Gårdar med hårt betade gräsmarker hyste en artfattigare fauna jämfört med gårdar där delar av betesmarken var obetad eller betades från och med augusti. Artrikedom av dagfjärilar var hög där även antalet bastardsvärmararter och antalet solitära biarter var högt. Även i skyddade områden sker dramatiska förändringar i insektsfaunan och för att lyckas bibehålla en hög artrikedom och vända den neråtgående trenden behövs omedelbara åtgärder. Med en riktad skötsel kan en hög artrikedom av insekter gynnas. För att gynna en artrik fauna av pollinerande insekter (dagfjärilar, bastardsvärmare och solitära bin) bör betesmarkerna i ett område ha en hög täthet av åkervädd samt minst 20 % slåttras eller betas under sensommaren, alternativt lämnas obetade. Detta kan uppnås t.ex. med rotationsbete eller bete från och med augusti. Täthet av åkervädd kan användas som en indikator för områden med hög biologisk mångfald, speciellt av pollinatörer.

• author: Franzén, Markus
• supervisor: Sven G Nilsson
• opponent: Professor Dr. Settele, Josef, Helmholtz Centre for Environmental Research
• organization: Department of Biology
• publishing date: 2007
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Ecology
• keywords: växtparasitologi, Entomologi, plant parasitology, Zoology, Zoologi, Entomology, Ekologi, Ecology, butterfly, bee, dispersal, extinction, Djurekologi, Animal ecology
• pages: 158 pages
• defense location: Ecology Building, Blå Hallen. Sölvegatan 37, Lund
• defense date: 2007-05-16 09:00:00
• ISBN: 978-91-7105-255-1
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: The information about affiliations in this record was updated in December 2015. The record was previously connected to the following departments: Animal Ecology (Closed 2011) (011012001)
• id: 3b63d4c7-4a50-4e89-8e56-54975fb24cfa (old id 548533)
• date added to LUP: 2016-04-04 10:20:40
• date last changed: 2018-11-21 20:58:13