TY  - THES
A1  - Teckentrup, Lisa
T1  - Understanding predator-prey interactions
T1  - Verstehen von Räuber-Beute-Interaktionen
BT  - the role of fear in structuring prey communities
BT  - die Rolle der Angst bei der Strukturierung von Beutetiergemeinschaften
N2  - Predators can have numerical and behavioral effects on prey animals. While numerical effects are well explored, the impact of behavioral effects is unclear. Furthermore, behavioral effects are generally either analyzed with a focus on single individuals or with a focus on consequences for other trophic levels. Thereby, the impact of fear on the level of prey communities is overlooked, despite potential consequences for conservation and nature management. In order to improve our understanding of predator-prey interactions, an assessment of the consequences of fear in shaping prey community structures is crucial.

In this thesis, I evaluated how fear alters prey space use, community structure and composition, focusing on terrestrial mammals. By integrating landscapes of fear in an existing individual-based and spatially-explicit model, I simulated community assembly of prey animals via individual home range formation. The model comprises multiple hierarchical levels from individual home range behavior to patterns of prey community structure and composition. The mechanistic approach of the model allowed for the identification of underlying mechanism driving prey community responses under fear.

My results show that fear modified prey space use and community patterns. Under fear, prey animals shifted their home ranges towards safer areas of the landscape. Furthermore, fear decreased the total biomass and the diversity of the prey community and reinforced shifts in community composition towards smaller animals. These effects could be mediated by an increasing availability of refuges in the landscape. Under landscape changes, such as habitat loss and fragmentation, fear intensified negative effects on prey communities. Prey communities in risky environments were subject to a non-proportional diversity loss of up to 30% if fear was taken into account. Regarding habitat properties, I found that well-connected, large safe patches can reduce the negative consequences of habitat loss and fragmentation on prey communities. Including variation in risk perception between prey animals had consequences on prey space use. Animals with a high risk perception predominantly used safe areas of the landscape, while animals with a low risk perception preferred areas with a high food availability. On the community level, prey diversity was higher in heterogeneous landscapes of fear if individuals varied in their risk perception compared to scenarios in which all individuals had the same risk perception.

Overall, my findings give a first, comprehensive assessment of the role of fear in shaping prey communities. The linkage between individual home range behavior and patterns at the community level allows for a mechanistic understanding of the underlying processes. My results underline the importance of the structure of the landscape of fear as a key driver of prey community responses, especially if the habitat is threatened by landscape changes. Furthermore, I show that individual landscapes of fear can improve our understanding of the consequences of trait variation on community structures. Regarding conservation and nature management, my results support calls for modern conservation approaches that go beyond single species and address the protection of biotic interactions.
N2  - Raubtiere beeinflussen ihre Beute durch die Verringerung der Anzahl (numerische Effekte) und durch das Hervorrufen von Verhaltensänderungen (Verhaltenseffekte). Während die Auswirkungen von numerischen Effekten gut erforscht sind, sind die Auswirkungen von Verhaltenseffekten unklar. Außerdem werden bei Verhaltensänderungen selten die Auswirkungen auf die Beutetiergemeinschaft betrachtet, sondern nur die Effekte auf einzelne Individuen bzw. Arten oder auf andere Stufen der Nahrungskette. Eine Betrachtung auf der Stufe der Beutetiergemeinschaft ist jedoch sehr wichtig, da nur so ein umfassendes Verständnis von Räuber-Beute-Gemeinschaften möglich ist.

In der vorliegenden Arbeit habe ich die Auswirkungen von Verhaltenseffekten auf die Raumnutzung und die Struktur von Beutetiergemeinschaften untersucht. Dazu habe ich ein räumliches Modell benutzt, welches die Bildung von Beutetiergemeinschaften über den individuellen Aufbau von Aktionsräumen der Beutetiere simuliert. Die Einrichtung von Aktionsräumen basiert dabei auf der Nahrungsverfügbarkeit in der Landschaft und auf dem vom Beutetier wahrgenommenen Risiko von einem Räuber gefressen zu werden. Die räumliche Verteilung des wahrgenommenen Risikos wird auch als Landschaft der Angst bezeichnet.

Meine Ergebnisse zeigen, dass sich die Raumnutzung und die Struktur der Beutetiergemeinschaft durch Verhaltenseffekte verändern. Unter dem Einfluss von Angst haben die Beutetiere ihre Aktionsräume in sicherere Bereiche der Landschaft verlegt. Außerdem hat sich in risikoreichen Landschaften die Vielfalt der Beutetiere verringert und die Zusammensetzung zu Arten mit einem geringen Körpergewicht verschoben. Wenn die Beutetiergemeinschaft Landschaftsveränderungen wie z.B. dem Verlust oder der Zerschneidung von Lebensraum ausgesetzt war, haben sich die Auswirkungen von Verhaltenseffekten weiter verstärkt. Durch eine Erhöhung der Größe und Anzahl von Rückzugsräumen, die nicht von Räubern erreicht werden können, sowie deren Verbindung in der Landschaft, kann die Stärke dieser Effekte jedoch begrenzt werden. In einem weiteren Schritt habe ich die Auswirkungen von Unterschieden in der Risikowahrnehmung zwischen Individuen untersucht. Diese Unterschiede haben dazu geführt, dass Tiere mit einer hohen Risikowahrnehmung sich ihren Aktionsraum vornehmlich in sicheren Bereichen gesucht haben, während Tiere mit einer geringen Risikowahrnehmung Bereiche mit einer hohen Nahrungsverfügbarkeit genutzt haben. Dadurch konnten sich in Landschaften mit unterschiedlichen Risiken, vielfältigere Beutetiergemeinschaften etablieren, als in Landschaften mit gleichmäßigem Risiko.

Insgesamt geben meine Ergebnisse einen guten Überblick über die Auswirkungen von Verhaltenseffekten auf Beutetiergemeinschaften. Die Verknüpfung von individuellem Verhalten mit Mustern auf der Gemeinschaftsebene erlaubt es die zugrundeliegenden Mechanismen zu identifizieren und zu verstehen. In Bezug auf den Naturschutz unterstützen meine Ergebnisse den Ruf nach modernen Schutzmaßnahmen, die über den Erhalt von einzelnen Arten hinausgehen und den Schutz von Beziehungen zwischen Arten einbeziehen.
KW  - ecology
KW  - landscape of fear
KW  - predator-prey
KW  - movement
KW  - biodiversity
KW  - Ökologie
KW  - Landschaft der Angst
KW  - Räuber-Beute
KW  - Bewegung
KW  - Biodiversität
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-431624
ER  - 
TY  - THES
A1  - Parry, Victor
T1  - From individual to community level: Assessing swimming movement, dispersal and fitness of zooplankton
T1  - Vom Individuum zur Gemeinschaft: Bewertung von Schwimmbewegungen, Ausbreitung und Fitness von Zooplankton
N2  - Movement is a mechanism that shapes biodiversity patterns across spatialtemporal scales. Thereby, the movement process affects species interactions, population dynamics and community composition. In this thesis, I disentangled the effects of movement on the biodiversity of zooplankton ranging from the individual to the community level. On the individual movement level, I used video-based analysis to explore the implication of movement behavior on preypredator interactions. My results showed that swimming behavior was of great importance as it determined their survival in the face of predation. The findings also additionally highlighted the relevance of the defense status/morphology of prey, as it not only affected the prey-predator relationship by the defense itself but also by plastic movement behavior. On the community movement level, I used a field mesocosm experiment to explore the role of dispersal (time i.e., from the egg bank into the water body and space i.e., between water bodies) in shaping zooplankton metacommunities. My results revealed that priority effects and taxon-specific dispersal limitation influenced community composition. Additionally, different modes of dispersal also generated distinct community structures. The egg bank and biotic vectors (i.e. mobile links) played significant roles in the colonization of newly available habitat patches. One crucial aspect that influences zooplankton species after arrival in new habitats is the local environmental conditions. By using common garden experiments, I assessed the performance of zooplankton communities in their home vs away environments in a group of ponds embedded within an agricultural landscape. I identified environmental filtering as a driving factor as zooplankton communities from individual ponds developed differently in their home and away environments. On the individual species level, there was no consistent indication of local adaptation. For some species, I found a higher abundance/fitness in their home environment, but for others, the opposite was the case, and some cases were indifferent.
Overall, the thesis highlights the links between movement and biodiversity patterns, ranging from the individual active movement to the community level.
N2  - Fortbewegung ist ein Mechanismus, der die Biodiversitätsmuster sowohl über räumliche als auch zeitliche Skalen hinweg prägt. Dabei beeinflusst der Bewegungsprozess die Interaktionen zwischen den Arten, die Populationsdynamik und die Zusammensetzung der Gemeinschaften. Diese Arbeit dient dazu die Auswirkungen der Bewegung auf die Biodiversitätsmuster des Zooplanktons sowohl auf der individuellen als auch gemeinschaftlichen Ebene zu untersuchen. Um auf der individuellen Ebene die Auswirkungen des Bewegungsverhaltens auf die Interaktionen zwischen Räuber und Beute zu untersuchen, wurde eine videobasierte Analyse durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass das Schwimmverhalten von großer Bedeutung ist, da es über das Überleben der Tiere im Angesicht von Räubern entscheidet. Darüber hinaus verdeutlichen die Ergebnisse die Rolle des Verteidigungsstatus bzw. der Morphologie der Beutetiere, da diese nicht nur durch die Verteidigung selbst, sondern auch durch die Plastizität des Bewegungsverhaltens, die Beziehung zwischen Beute und Raubtier beeinflussen. Auf der Ebene der Bewegung von Gemeinschaften habe ich ein Mesokosmen-Feldexperiment durchgeführt, um die Rolle der Ausbreitung (zeitlich, d. h. von den Überdauerungsstadien, welche im Sediment gelagert sind, in Kleingewässer, und räumlich, d. h. zwischen Kleingewässer) bei der Strukturierung von Zooplankton-Metagemeinschaften zu untersuchen. Die Ergebnisse konnten zeigen, dass Prioritätseffekte und taxon-spezifische Ausbreitungslimitierungen die Zusammensetzung der Gemeinschaften beeinflussen. Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse, dass die unterschiedlichen Ausbreitungsarten (Windausbreitung und Tierverbreitung). Einfluss auf die Gemeinschaftsstrukturen haben. Zusätzlich spielt das Überdauerungsstadien-Reservoir in Sedimenten“, sowie biotische Ausbreitungsvektoren (d. h. Tiere, engl. mobile links), eine wichtige Rolle bei der Besiedlung neuer Habitate. Die lokalen Umweltbedingungen, die eine ankommende Art in einem Habitat vorfindet, sind ein entscheidender Aspekt, der die Struktur der Zooplanktongemeinschaft beeinflusst. Mit Hilfe eines Laborexperiments, für welches Wasserproben aus Kleingewässern/Söllen genutzt wurden, die von einer Agrarlandschaft umgeben sind, konnte ich die Fitness von Zooplanktongemeinschaften in ihrem Heimathabitat vs. in einem neuen Habitat untersuchen. Hierbei konnte ich zeigen, dass die Umweltfilterung ein entscheidender Faktor für die Gemeinschaftsstrukturierung ist, da sich die Zooplanktongemeinschaften der einzelnen Kleingewässer in ihrer Heimatumgebung anders entwickelten als in einer neuen Umgebung. Auf der Art-Ebene, konnte ich jedoch keine eindeutigen Hinweise auf eine lokale Anpassung finden. Bei einigen Arten konnten allerdings höhere Abundanz/Fitness in ihrer Heimatumgebung festgestellt werden, bei anderen war das Gegenteil der Fall, und in einigen F¨allen gab es keine eindeutigen Unterschiede.
Zusammenfassend, unterstreicht diese Arbeit die Zusammenhänge zwischen Bewegungs- und Biodiversitätsmustern, die von der aktiven Bewegung des Einzelnen bis hin zur Gemeinschaftsebene reichen.
KW  - movement
KW  - zooplankton
KW  - dispersal
KW  - video analysis
KW  - environment filtering
KW  - Fortbewegung
KW  - Ausbreitung
KW  - Videoanalyse
KW  - Umweltfilterung
KW  - Zooplankton
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-597697
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hoffmann, Julia
T1  - Influence of artificial light at night on the behavior of small mammals
T1  - Der Einfluss von künstlicher nächtlicher Beleuchtung auf das Verhalten von Kleinsäugern
N2  - Artificial light at night (ALAN), one form of human-induced rapid environmental change, is continuously spreading in space and time and increasing in intensity as part of the ongoing urbanization. A vast range of animals is known to be affected by ALAN as, among other things, it can mask natural light cues and change both the perceived as well as the actual predation risk. Since ALAN per se is restricted to the night, the majority of studies so far have focused on nocturnal species or behavioral changes during the night. How polyphasic species respond to ALAN has been largely overlooked, although they can possibly carry over effects of nighttime illumination into the day. Additionally, individuals within a species are known to consistently differ in their personality which includes risk-taking behavior. While this implies that ALAN can lead to varying anti-predatory responses in animals within a population, knowledge on this topic is still very limited. This thesis aims at investigating what initial behavioral reaction is caused by ALAN in polyphasic small mammals while also incorporating an animal’s personality. Nighttime and daytime activity, movement and foraging behavior of the bank vole (Myodes glareolus) were investigated in regards to effects of different light intensities and partial illumination in the laboratory. Additionally, changes in intra- and interspecific interactions of bank voles and striped field mice (Apodemus agrarius) subjected to ALAN were studied in experimental populations in semi-natural outdoor enclosures. Chapter I explores whether behavioral responses to ALAN of varying intensity are related to animal personality. Results showed that bank voles reduced movement and foraging already under dim light and that bold animals generally moved and foraged more than shy animals. Exclusively under bright illumination did bold animals exploit the food patches more than shy animals. The results demonstrate that bank voles are affected by light intensities prevalent in urban habitats. Additionally, certain light scenarios might lead to an advantage of and a shift towards certain personality types. Chapter II focusses on the effects of partial ALAN on foraging behavior of animals with varying animal personalities while extending the view towards possible carry-over effects of ALAN into the daytime. While bank voles reduced foraging behavior in illuminated areas at night, they increased foraging behavior in those areas at the subsequent day. Bold individuals generally had lower giving-up densities than shy individuals but this difference was especially pronounced during daytime at formerly illuminated food patches. Thus, ALAN can have carry-over effects into the daytime in polyphasic animals and thus has the potential to affect daytime intra- and interspecific interactions. Chapter III broadens the view from the individual to the population level. Experimental populations consisting of bank voles and striped field mice were established in large outdoor enclosures successively experienced natural and artificial light conditions at night. VHF telemetry data revealed that animals were predominantly active during the day under natural conditions. This difference between day and night vanished under ALAN. Additionally, conspecifics reduced home range overlap, proximity and activity synchrony while boldness was not associated with behavioral changed due to ALAN. The results suggest that ALAN has the potential to alter intraspecific interactions and thus can have fitness consequences on the population level. Overall, the present thesis shows that ALAN can affect nighttime and daytime behavior as well as intraspecific interactions of polyphasic small mammals. Differences in risk- taking behavior of individuals may vary in importance depending on other environmental variables. Thus, this thesis hopefully triggers broadening the view regarding the role of an animal’s personality in coping with ALAN and the effects on daytime behavior and diurnal species.
N2  - Künstliche Beleuchtung bei Nacht ist eine Form schnell eintretender Umweltveränderung, die durch den Menschen verursacht wird. Sie breitet sich in Raum und Zeit kontinuierlich aus und nimmt, als Teil der fortschreitenden Urbanisierung, stetig an Intensität zu. Ein breites Spektrum an Tieren wird von künstlicher Beleuchtung beeinflusst, da sie unter anderem natürliche Lichtsignale maskieren und sowohl das wahrgenommene als auch das reale Prädationsrisiko verändern kann. Da künstliche Beleuchtung an sich auf die Nacht beschränkt ist, hat sich ein Großteil der bisher durchgeführten Studien auf ihre Effekte auf nachtaktive Tierarten bzw. nächtliche Verhaltensweisen beschränkt. Jedoch wurde bisher kaum untersucht, auf welche Weise Tiere mit einem polyphasischen Aktivitätsrhythmus auf künstliche Beleuchtung reagieren, obwohl sie möglicherweise Effekte von künstlicher Beleuchtung bei Nacht auf den Tag übertragen können. Zusätzlich ist bekannt, dass sich Individuen einer Art konsistent in ihrer Tierpersönlichkeit unterscheiden, welche ihr Risikoverhalten einschließt. Während dies darauf hindeutet, dass künstliche Beleuchtung bei Nacht unterschiedliche antiprädatorische Verhaltensanpassungen bei Tieren innerhalb einer Population hervorrufen kann, sind die Kenntnisse über diesen Themenkomplex bisher sehr gering. Diese Doktorarbeit hat zum Ziel, die anfänglichen Verhaltensänderungen von polyphasischen Kleinsäugern, welche durch künstliche Beleuchtung bei Nacht hervorgerufen werden, zu untersuchen. Zusätzlich wird die Persönlichkeit der Tiere berücksichtigt. Es wurden Aktivität, Bewegungsmuster und Nahrungssuchverhalten in der Nacht und am Tag von Rötelmäusen (Myodes glareolus) in Bezug auf die Effekte verschiedener Lichtintensitäten und partieller Beleuchtung bei Nacht untersucht. Während diese Versuche im Labor stattfanden, wurde zusätzlich ein Versuch in semi- natürlichen Außengehegen durchgeführt. In diesem lag der Fokus auf Veränderungen in intra- und interspezifischen Interaktionen innerhalb künstlicher Populationen bestehend aus Rötelmäusen und Brandmäusen (Apodemus agrarius), welche bei Nacht künstlicher Beleuchtung ausgesetzt waren. Kapitel I untersucht inwiefern Verhaltensänderungen aufgrund künstlicher Beleuchtung bei Nacht mit der Persönlichkeit der Tiere in Verbindung stehen. Die Ergebnisse zeigen, dass Rötelmäuse ihre Bewegung und die Nahrungssuche bereits unter schwacher nächtlicher Beleuchtung reduzierten. Risikofreudigere Tiere bewegten sich mehr und suchten häufiger nach Nahrung als weniger risikofreudige Tiere. Diese Resultate verdeutlichen, dass Rötelmäuse durch solche Lichtintensitäten beeinträchtigt werden, wie sie für urbane Habitate typisch sind. Bestimmte Lichtszenarien könnten zudem zu einem Vorteil für und eine Selektion auf bestimmte Persönlichkeitstypen führen. Kapitel II konzentriert sich auf die Effekte, welche eine partielle Beleuchtung auf das Nahrungssuchverhalten von Tieren haben kann, welche sich hinsichtlich ihrer Persönlichkeit unterscheiden. Zusätzlich wird untersucht, inwiefern künstliche Beleuchtung bei Nacht auch am Tag zu Verhaltensveränderungen führen kann. Während die Rötelmäuse bei Nacht ihre Nahrungssuche in beleuchteten Bereichen einschränkten, zeigten sie dort eine gesteigerte Nahrungssuche am folgenden Tag. Risikofreudigere Tiere beuteten die Futterstellen stärker aus als weniger risikofreudige Tiere, wobei dieser Unterschied am Tag in den ehemals beleuchteten Futterstellen besonders stark war. Somit kann künstliche Beleuchtung in der Nacht auch Effekte auf das Verhalten von polyphasischen Tieren am Tag haben. Sie hat somit das Potential am Tag vorkommende intra- und interspezifische Interaktionen zu beeinflussen. Kapitel III weitet schließlich den Blickwinkel von der Individuen- hin zur Populationsebene. Es wurden experimentelle Populationen bestehend aus Rötelmäusen und Brandmäusen in großen Außengehegen etabliert, welche zuerst natürliche Lichtbedingungen und anschließend künstliche Beleuchtung bei Nacht erfuhren. Durch die Nutzung von UKW-Telemetriedaten konnte gezeigt werden, dass die Tiere unter natürlichen Lichtbedingungen vorwiegend tagaktiv waren. Dieser Unterschied in der Aktivität zwischen Tag und Nacht verschwand bei künstlicher Beleuchtung bei Nacht. Zusätzlich reduzierten Artgenossen die Überlappung ihrer Aktionsräume, ihre Nähe zueinander und die Synchronität ihrer Aktivitätszeiten. Risikobereitschaft beeinflusste die gezeigten Verhaltensveränderungen unter künstlicher Beleuchtung bei Nacht nicht. Die Resultate deuten darauf hin, dass künstliche Beleuchtung bei Nacht intraspezifische Interaktionen beeinflussen kann und somit potentiell Konsequenzen für die Fitness auf der Populationsebene haben kann. Zusammenfassend kann diese Doktorarbeit zeigen, dass künstliche Beleuchtung bei Nacht sowohl das Verhalten bei Nacht und bei Tag als auch intraspezifische Interaktionen von polyphasischen Kleinsäugern beeinflussen kann. Wie stark Unterschiede im Risikoverhalten von Individuen eine Rolle spielen, könnte von anderen Umweltfaktoren abhängen, welche mit der künstlichen Beleuchtung interagieren. Diese Arbeit bewirkt so hoffentlich eine Erweiterung des Blickwinkels, indem zukünftig die Rolle von Tierpersönlichkeiten im Umgang mit künstlicher Beleuchtung bei Nacht und die Effekte dieser Beleuchtung auf das Verhalten am Tag sowie tagaktive Arten berücksichtigt werden.
KW  - light pollution
KW  - human-induced rapid environmental change
KW  - urbanization
KW  - movement
KW  - activity
KW  - Lichtverschmutzung
KW  - anthropogene Umweltveränderungen
KW  - Urbanisation
KW  - Fortbewegung
KW  - Aktivität
Y1  - 2021
ER  -