Sissi Donna Lozada Gobilard

• Species assembly from a regional pool into local metacommunities and how they colonize and coexist over time and space is essential to understand how communities response to their environment including abiotic and biotic factors. In highly disturbed landscapes, connectivity of isolated habitat patches is essential to maintain biodiversity and the entire ecosystem functioning. In northeast Germany, a high density of the small water bodies called kettle holes, are good systems to study metacommunities due to their condition as “aquatic islands” suitable for hygrophilous species that are surrounded by in unsuitable matrix of crop fields. The main objective of this thesis was to infer the main ecological processes shaping plant communities and their response to the environment, from biodiversity patterns and key life-history traits involved in connectivity using ecological and genetic approaches; and to provide first insights of the role of kettle holes harboring wild-bee species as important mobile linkers connecting plant communities inSpecies assembly from a regional pool into local metacommunities and how they colonize and coexist over time and space is essential to understand how communities response to their environment including abiotic and biotic factors. In highly disturbed landscapes, connectivity of isolated habitat patches is essential to maintain biodiversity and the entire ecosystem functioning. In northeast Germany, a high density of the small water bodies called kettle holes, are good systems to study metacommunities due to their condition as “aquatic islands” suitable for hygrophilous species that are surrounded by in unsuitable matrix of crop fields. The main objective of this thesis was to infer the main ecological processes shaping plant communities and their response to the environment, from biodiversity patterns and key life-history traits involved in connectivity using ecological and genetic approaches; and to provide first insights of the role of kettle holes harboring wild-bee species as important mobile linkers connecting plant communities in this insular system. t a community level, I compared plant diversity patterns and trait composition in ephemeral vs. permanent kettle holes). My results showed that types of kettle holes act as environmental filers shaping plant diversity, community-composition and trait-distribution, suggesting species sorting and niche processes in both types of kettle holes. At a population level, I further analyzed the role of dispersal and reproductive strategies of four selected species occurring in permanent kettle holes. Using microsatellites, I found that breeding system (degree of clonality), is the main factor shaping genetic diversity and genetic divergence. Although, higher gene flow and lower genetic differentiation among populations in wind vs. insect pollinated species was also found, suggesting that dispersal mechanisms played a role related to gene flow and connectivity. For most flowering plants, pollinators play an important role connecting communities. Therefore, as a first insight of the potential mobile linkers of these plant communities, I investigated the diversity wild-bees occurring in these kettle holes. My main results showed that local habitat quality (flower resources) had a positive effect on bee diversity, while habitat heterogeneity (number of natural landscape elements surrounding kettle holes 100–300m), was negatively correlated. This thesis covers from genetic flow at individual and population level to plant community assembly. My results showed how patterns of biodiversity, dispersal and reproduction strategies in plant population and communities can be used to infer ecological processes. In addition, I showed the importance of life-history traits and the relationship between species and their abiotic and biotic interactions. Furthermore, I included a different level of mobile linkers (pollinators) for a better understanding of another level of the system. This integration is essential to understand how communities respond to their surrounding environment and how disturbances such as agriculture, land-use and climate change might affect them. I highlight the need to integrate many scientific areas covering from genes to ecosystems at different spatiotemporal scales for a better understanding, management and conservation of our ecosystems.…
• Die Zusammenstellung regionaler Artgemeinschaften in eine lokale Metagemeinschaft ist essentiell für das Verständnis artspezifischer Reaktionen auf ihre biotische und abiotische Umwelt als auch, wie sie diese in zeitlichem und räumichem Umfang besiedeln und koexistieren. In fragmentierten Landschaften ist die Verknüpfung isolierter Habitate (Konnektivität) nötig, um die Biodiversität und Funktionalität von Ökosystemen aufrecht zu erhalten. Der Nordosten Deutschlands ist durch eine hohe Dichte von Kleinstgewässern, die solch isolierte Habitate darstellen, charakterisiert. In einer Matrix aus Agrarfeldern dienen diese sogenannten Sölle aquatischen Arten als „Habitatsinsel“. Aufgrund dieser Landschaftsstruktur stellen sie ein geeignetes Untersuchungsgebiet für Metagemeinschaften dar. Das Ziel diser Arbeit ist es ökologische Prozesse zu untersuchen, die zur Vegetationszusammensetzung und deren Reaktion auf sich ändernde Umweltbedingungen führen. Mittels ökologscher und genetischer Methoden wird dies auf der Grundlage vonDie Zusammenstellung regionaler Artgemeinschaften in eine lokale Metagemeinschaft ist essentiell für das Verständnis artspezifischer Reaktionen auf ihre biotische und abiotische Umwelt als auch, wie sie diese in zeitlichem und räumichem Umfang besiedeln und koexistieren. In fragmentierten Landschaften ist die Verknüpfung isolierter Habitate (Konnektivität) nötig, um die Biodiversität und Funktionalität von Ökosystemen aufrecht zu erhalten. Der Nordosten Deutschlands ist durch eine hohe Dichte von Kleinstgewässern, die solch isolierte Habitate darstellen, charakterisiert. In einer Matrix aus Agrarfeldern dienen diese sogenannten Sölle aquatischen Arten als „Habitatsinsel“. Aufgrund dieser Landschaftsstruktur stellen sie ein geeignetes Untersuchungsgebiet für Metagemeinschaften dar. Das Ziel diser Arbeit ist es ökologische Prozesse zu untersuchen, die zur Vegetationszusammensetzung und deren Reaktion auf sich ändernde Umweltbedingungen führen. Mittels ökologscher und genetischer Methoden wird dies auf der Grundlage von Biodiversitätsmustern und Lebenszyklusmerkmalen untersucht, die in die Konnektivität involviert sind. Auf Pflanzengemeinschaftsebene wurden Diversitätsmuster und Merkmalszusammensetzungen in ephemeren und permanenten Söllen verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die unterschiedlichen Typen von Söllen als Umweltfilter agieren, die die pflanzliche Artenvielfalt, Gemeinschaftszusammensetzung und Merkmalsverteilung beeinflussen. Dies führt zu der Schlussfolgerung, dass „Species-sorting“ und Prozesse der Nichenbildung in beiden Typen von Söllen vorkommen. Auf Populationsebene wird der Ausbreitungsmeachnismus sowie die Reproduktionsstrategie vier verschiedener Pflanzenarten untersucht. Durch Mikrosatellitenanalysen wird gezeigt, dass der Grad der Klonalität den größten Einfluss auf die genetischen Diversität und den Genfluss hat. Zusätzlich weisen molekulare Analysen auf ein geringes Maß an genetischen Unterschieden zwischen Populationen windbestäubter Arten im Vergleich zu insektenbestäubter Arten hin. Dies bedeutet, dass der Ausbreitungsmechanismus einer Art einen grundlegenden Einfluss auf den Genfluss und die Konnektivität von Populationen hat. Für viele blühende Pflanzen, spielen Bestäuber, wie Wildbienen, eine wesentliche Rolle bei der Vernetzung isolierter Habitate. Um das Potential dieser mobilen Linker zu untersuchen, wird die Wildbienendiversität verschiedener Sölle analysiert. Dadurch konnte gezeigt werden, dass die lokale Habitatsqualität (Blütenressourcen) einen positiven Effekt auf die Artenvielfalt hat, während die Habitatsheterogenität (Anzahl von natürlichen Landschaftselementen in unmittelbarer Nähe) eine negative Korrelation aufweist. Diese Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung von Wildbienenpopulationen als mobile Linker zwischen isolierten Habitaten. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, wie durch Biodiversitätsmuster, Verbreitungs- und Reproduktionsstrategien pflanzlicher Gemeinschaften auf ökologische Prozesse rückgeschlossen werden kann. Des Weiteren ist die Wichtigkeit der Lebenszyklusmerkmale zwischen Arten und deren Umweltinteraktionen verdeutlicht. Die Berücksichtigung mobiler Linker (Bestäuber) ermöglicht eine zusätzliche Betrachtungsebene. Durch diese Arbeit wird die Notwendigkeit hervorgehoben, verschiedene wissenschaftliche Bereiche, wie Genetik und Ökologie, zu vereinen, um ein allumfassendes Verständnis unserer Ökosysteme zu erlangen und somit zu ihrem Schutz beizutragen.…