Olga Heim

• Biodiversity and intact ecological interactions form the basis for functional and resilient ecosystems that maintain optimal conditions for life on earth. During the second half of the 20th century, especially land-use changes and an intensification of agricultural management caused an unprecedented loss of biodiversity in agroecosystems worldwide. Concerns have been raised that the ongoing loss of biodiversity would ultimately lead to impaired ecological interactions and ecosystem functioning in agricultural landscapes. In order to stop biodiversity loss while producing enough food for a growing world population, we need to gain detailed knowledge on ecological interactions and the functioning of agroecosystems as a whole. Bats (Chiroptera) represent an important component of global biodiversity, occupy a variety of ecological niches and fulfill numerous ecosystem services. Especially in temperate zone agroecosystems, bats were repeatedly reported to contribute to the reduction of pest insects above intensively managed arableBiodiversity and intact ecological interactions form the basis for functional and resilient ecosystems that maintain optimal conditions for life on earth. During the second half of the 20th century, especially land-use changes and an intensification of agricultural management caused an unprecedented loss of biodiversity in agroecosystems worldwide. Concerns have been raised that the ongoing loss of biodiversity would ultimately lead to impaired ecological interactions and ecosystem functioning in agricultural landscapes. In order to stop biodiversity loss while producing enough food for a growing world population, we need to gain detailed knowledge on ecological interactions and the functioning of agroecosystems as a whole. Bats (Chiroptera) represent an important component of global biodiversity, occupy a variety of ecological niches and fulfill numerous ecosystem services. Especially in temperate zone agroecosystems, bats were repeatedly reported to contribute to the reduction of pest insects above intensively managed arable fields. However, bat populations have been decimated by the consequence of land-use intensification which led to their legal protection status in the European Union (Council of Europe, 1979). The increasing number of wind turbines on arable fields poses an additional threat to bats as they might get injured or killed when flying too close to wind turbine blades. Although a large amount of land area is covered by arable fields, not much is known about how bats use the intensively managed agricultural landscape. In the present thesis, my general aim was to identify the relevance of factors at different spatiotemporal scales for shaping species-specific bat activity above intensively managed arable fields. Therefore, I repeatedly monitored bat activity above open arable fields in a landscape dominated by agriculture which is located in Northeast Brandenburg, Germany. From 2012 to 2014, I recorded echolocation calls of bats on a total of 113 sites using a passive acoustic approach. I obtained a total of 27,779 recordings, identified the recorded echolocation calls manually to species level and calculated species-specific bat activity measures. Depending on the focus of research, I modeled the obtained species-specific activity measures using generalized linear and additive mixed effect models. In Chapter I, I focused on identifying seasonal patterns in several species-specific activity measures of different functional bat groups. In Chapter II, I investigated small-scale effects of landscape elements, such as hedgerows and forest edges, on the flight and foraging activity of different bat species along the edge-field interface. Additionally, I aimed at identifying whether these effects are influenced by small ponds located within arable field and whether these effects change across seasons. In Chapter III, my aim was to investigate the interaction between factors from different spatiotemporal levels on the flight and foraging activity of bats above arable fields. At the small spatial scale, I focused on prey availability, at a large spatial scale on selected parameters which describe landscape characteristics and at the temporal scale on seasonal effects. The major findings obtained in each chapter can be summarized in the following three points. The first major finding is that not only landscape elements on a small spatial scale, e.g. a hedgerow at the edge of an arable field, but also landscape characteristics on a large spatial scale, e.g. landscape composition, shaped species-specific bat activity above open arable fields. This activity was also strongly influenced by interactions between landscape characteristics and local prey availability. Second, the influence of landscape elements and characteristics on bat activity above arable fields was not constant over time but changed across seasons with the strongest impact during summer as compared to spring and autumn. Third, I found indications of ecosystem service provided by N. noctula and P. nathusii in all three chapters, as especially these bat species were repeatedly found to forage above arable fields. This foraging activity was positively influenced by the proximity to landscape elements at the edge of the arable field but also by the presence of small ponds within the arable field. In light of the obtained findings, I strongly recommend protecting and most importantly recreating semi-natural landscape elements in the agricultural landscape. Furthermore, I strongly recommend against the construction of wind turbines close to these linear woody vegetation edges as bats were found to be active close to these landscape elements. Additionally, the operation times for wind turbines should be down-regulated during the mating and migration period in autumn due to high bat activity above arable fields. Since bats are considered being good bioindicators, effective conservation measures for bats might contribute to the protection of species from other taxa leading to an overall support of biodiversity in agricultural landscapes. In their entirety, the findings in this thesis contribute to the knowledge of different aspects of bat ecology and shed light on the complex interplay between factors from different spatiotemporal levels that shape bat activity above arable fields. Additionally, they can serve as a basis for the improvement and development of conservation measures for bats in agricultural landscapes.…
• Intakte und widerstandsfähige Ökosysteme sind essenziell für die Aufrechterhaltung optimaler Lebensbedingungen für das Leben auf der Erde. Die Basis für solche Ökosysteme bilden intakte ökologische Wechselwirkungen zwischen einer Vielzahl von Arten. Durch den beispiellosen Verlust der Biodiversität, welcher durch die in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts zunehmende Intensivierung der Agrarwirtschaft und die Zerstörung und Fragmentierung von Habitaten hervorgerufen wurde, können ökologische Wechselwirkungen und damit die Funktionsfähigkeit von Agrarökosystemen stark eingeschränkt werden. Um den Rückgang der Biodiversität in Agrarökosystemen abschwächen zu können, müssen wir die ökologischen Wechselwirkungen in Agrarökosystemen besser verstehen. Hierbei spielen Fledermäuse eine besondere Rolle, weil sie verschiedenste ökologische Nischen besetzen und eine Reihe von Ökosystemleistungen erfüllen so wie z.B. die Kontrolle von Schädlingspopulationen in Agrarlandschaften. Überdies trägt die Ordnung der Fledermäuse (Chiroptera)Intakte und widerstandsfähige Ökosysteme sind essenziell für die Aufrechterhaltung optimaler Lebensbedingungen für das Leben auf der Erde. Die Basis für solche Ökosysteme bilden intakte ökologische Wechselwirkungen zwischen einer Vielzahl von Arten. Durch den beispiellosen Verlust der Biodiversität, welcher durch die in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts zunehmende Intensivierung der Agrarwirtschaft und die Zerstörung und Fragmentierung von Habitaten hervorgerufen wurde, können ökologische Wechselwirkungen und damit die Funktionsfähigkeit von Agrarökosystemen stark eingeschränkt werden. Um den Rückgang der Biodiversität in Agrarökosystemen abschwächen zu können, müssen wir die ökologischen Wechselwirkungen in Agrarökosystemen besser verstehen. Hierbei spielen Fledermäuse eine besondere Rolle, weil sie verschiedenste ökologische Nischen besetzen und eine Reihe von Ökosystemleistungen erfüllen so wie z.B. die Kontrolle von Schädlingspopulationen in Agrarlandschaften. Überdies trägt die Ordnung der Fledermäuse (Chiroptera) beträchtlich zur globalen Diversität der Säugetiere bei. Obwohl viele Fledermauspopulationen durch die Intensivierung der Agrarwirtschaft dezimiert wurden, ist noch relativ wenig darüber bekannt wie unterschiedliche Fledermausarten die offene Agrarlandschaft nutzen. Dieses Wissen ist jedoch essenziell für den Schutz von Fledermausarten in intensiv bewirtschafteten Agrarlandschaften und dringend notwendig besonders vor dem Hintergrund der vorhergesagten erweiterten Ausweitung der intensiven Agrarwirtschaft. Zusätzlich werden Fledermäuse durch den zuletzt massiven Ausbau von Windkraftanlagen, welche für viele Vogel- und Fledermausarten ein erhöhtes Tötungsrisiko darstellen, bedroht. Das Ziel dieser Dissertation war es deshalb, die Einflüsse ausgewählter raum-zeitlicher Faktoren auf die artspezifische Fledermausaktivität über intensiv genutzten Agrarflächen in einer von Agrarwirtschaft dominierten Landschaft zu untersuchen. Dazu habe ich die Fledermausaktivität mittels passiver akustischer Echoortungsaufnahme in den Jahren 2012 bis 2014 auf insgesamt 113 Untersuchungsflächen in offenen Ackerflächen im Nordosten Brandenburgs erfasst. Die Echoortungsrufe in etwa 27.779 Aufnahmen habe ich manuell bis auf die Art bestimmt und die berechneten artspezifischen Aktivitätsparameter mit Hilfe von komplexen statistischen Verfahren untersucht. Im ersten Kapitel dieser Arbeit, habe ich die berechneten Aktivitätsparameter von ökologisch unterschiedlichen Fledermausgruppen auf saisonale Muster hin untersucht. Dabei war ich besonders an Unterschieden zu den bekannten saisonalen Aktivitätsmustern in naturnahen Habitaten interessiert. Im zweiten Kapitel dieser Arbeit, habe ich den Einfluss von linearen Gehölzstrukturen am Feldrand und von kleinen Wasserflächen (Söllen) innerhalb von Ackerflächen auf die Flug- und Jagdaktivität verschiedener Fledermausarten über diesen Flächen untersucht. Zusätzlich war ich daran interessiert, ob sich etwaige Effekte dieser Landschaftselemente auf die Fledermausaktivität im Laufe des Jahres verändern. Im dritten Kapitel dieser Arbeit war es mein Ziel den Zusammenhang zwischen unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Einflüssen auf die artspezifische Fledermausaktivität über offenen Agrarflächen zu untersuchen. Dabei habe ich meine Untersuchungen auf Faktoren fokussiert, die dafür bekannt sind Fledermausaktivität zu beeinflussen, wie z.B. Faktoren auf kleinräumiger Skala, die mit der Beuteverfügbarkeit zusammenhängen, und verschiedene Landschaftscharakteristika auf großräumiger Skala. Auf der zeitlichen Skala, habe ich mich auf den Einfluss der Saison konzentriert. Zusammenfassend heben die Ergebnisse dieser Arbeit die Wichtigkeit naturnaher Landschaftselemente für die Fledermausaktivität über Agrarflächen hervor. Allerdings war nicht nur die Landschaftsstruktur für die Fledermausaktivität über Ackerflächen ausschlaggebend, sondern auch der Einfluss von interaktiven Effekten zwischen z.B. Landschaftscharakteristika und der lokalen Beuteverfügbarkeit. Ein weiteres Kernergebnis ist die saisonale Variabilität des Einflusses der Landschaftsstruktur auf die Fledermausaktivität. Hierbei hatten bestimmte Landschaftselemente vor allem im Sommer einen großen Einfluss auf die Fledermausaktivität. Das Potenzial der Ökosystemleistung durch spezifische Fledermausarten, welches wiederholt in den unterschiedlichen Kapiteln hervorgehoben wurde, ist ein weiteres Kernergebnis. Da die Fledermausaktivität jedoch stark von der Landschaftsstruktur in der Umgebung abhängt, ist es wichtig diese fledermausfreundlich zu gestalten, um die Ökosystemleistung der Schädlingskontrolle über Agrarflächen nutzen zu können. Schlussendlich trägt diese Arbeit in ihrer Gesamtheit zum bestehenden Wissen über die Fledermausbiologie und -ökologie bei und verdeutlicht die komplexen Wechselwirkungen unterschiedlicher Einflüsse auf mehreren raum-zeitlichen Ebenen. Die Ergebnisse dieser Arbeit können als Basis zur Verbesserung und Entwicklung von Schutzmaßnahmen für Fledermäuse in intensiv genutzten Agrarlandschaften dienen. Da Fledermäuse als gute Bioindikatoren gelten, können effektive Schutzmaßnahmen für Fledermäuse auch zum Schutz anderer Arten beitragen und damit potenziell den weiteren Verlust der Biodiversität in Agrarlandschaften abschwächen.…