Die Bedeutung der Landschaftsstruktur für die Bienendiversität und Bestäubung auf unterschiedlichen räumlichen Skalen | Effects of landscape structure on bee diversity and pollination at different spatial scales

Bestäubung - eine "Gratisleistung der Natur" - ist einer der wichtigsten Prozesse terrestrischer Ökosysteme. Sie hängt sowohl von einer gleichmäßigen Verteilung als auch von einer ausreichenden Dichte blütenbesuchender Insekten ab. Solitäre Wildbienen, Hummeln und Honigbienen stellen hierbei die drei wichtigsten Bestäubergilden dar. Die Zerstörung und Fragmentierung wertvoller Habitate führt durch intensive Landnutzung zu Artenverlust und Artenarmut auf vielen trophischen Ebenen.In dieser Arbeit stand die Frage im Vordergrund, inwieweit die Bestäubung durch Wild- und Honigbienen in unterschiedlich strukturierten Landschaften noch gewährleistet ist. Hierzu wurde die Abundanz und die Dichte von Honigbienen und der Artenreichtum und die Dichte von Wildbienen in unterschiedlich strukturierten Landschaft erfasst. Da Wild- und Honigbienen unterschiedliche Sammelradien besitzen wurde in dieser Arbeit getestet, auf welchen räumlichen Skalen diese beiden Bestäubergruppen die Landschaftsumgebung wahrnehmen und mit ihr interagieren. Um Bestäubung effektiv zu quantifizieren, wurde der Einfluss blütenbesuchender Bienen auf den Samenansatz von Winterraps (Brassica napus L. ssp. oleifera (Metzg.), Brassicaceae) in Abhängigkeit von der umgebenden Landschaft untersucht (Kapitel 5). Abschließend wurde die Bedeutung von Insektenbestäubung durch Bienen gegenüber Windbestäubung für den Samenertrag bei Winterraps analysiert.Die räumliche Verteilung und die Dichte von imkerlich genutzten Honigbienen sind entscheidende Größen, um die Effektivität und die potentielle Bestäubung in Agrarlandschaften mit Hilfe Geographischer Informationssysteme abschätzen zu können. In einem Zeitraum von 12 Jahren (1989 2000) nahm in Deutschland die Zahl an Honigbienenvölkern um circa 260.000 ab. Das entspricht einem Rückgang von etwa 26%. Aufgrund der gegenwärtigen Situation, hat die Imkerei schon jetzt einen kritischen Schwellenwert erreicht. Demzufolge muss die Förderung und der Schutz der Imkerei ein zentrales Thema des Naturschutzes sein.Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war es den Einfluss von Landschaftsstruktur auf Wildbienen-lebensgemeinschaften in unterschiedlich strukturierten Landschaften zu untersuchen. Dabei hatte der Anteil naturnaher Habitate in der umgebenden Landschaft keinen signifikanten Einfluss auf Artendiversität und Abundanz von Wildbienen. Im Gegensatz dazu nahm mit steigendem Rapsanteil auf kleiner räumlichen Skala die Anzahl Nester von Osmia rufa (Hymenoptera: Apidae) zu und die Anzahl Brutzellen pro Nest ab. Schlussfolgernd konnte festgestellt werden, dass intensiv bewirtschaftete Agrarlandschaften nur wenige Arten - vor allem Generalisten - beherbergen.Im Bezug auf blütenbesuchende Bienen hatte die umgebende Landschaftsstruktur sehr wohl einen Einfluss: Mit zunehmendem Anteil naturnaher Habitate stieg der Artenreichtum und die Abundanz solitärer Wildbienen, wobei die Abundanz von Honigbienen abnahm. Diese Zusammenhänge waren für Wildbienen auf kleinen räumlichen Skalen (bis 750m) und für Honigbienen auf großen räumlichen Skalen (3000m) am stärksten. Diese Skaleneffekte lassen vermuten, dass ein Landschaftswandel solitäre Wildbienen in weitaus höherem Maße beeinflusst als soziale Bienen (Hummeln und Honigbienen).Blütenbesuch ist bei vielen Blühpflanzen unerlässlich für eine ausreichende Bestäubung. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von Landschaftsstruktur, Diversität und Dichte blütenbesuchender Bienen auf den Ertrag von Winterraps untersucht. Hierbei konnte festgestellt werden, dass offene Bestäubung (Wind- und Bienenbestäubung) zu einem höheren Samenansatz führen kann und somit höhere Befruchtungsraten erzielt als reine Windbestäubung. Dies gibt einen Hinweis darauf, dass Windbestäubung in Kombination mit Bienenbestäubung den Samenansatz von Raps verbessern kann.Als Schlussfolgerung aus den fünf Arbeiten wird deutlich, dass die Diversität und Abundanz von solitären Wildbienen, Hummeln und Honigbienen von der Landschaftsstruktur und Habitatzusammensetzung abhängen, wobei die drei Bestäubergilden die umgebende Landschaft auf unterschiedlichen räumlichen Skalen wahrnehmen. Allgemein betrachtet steigen Diversität und Abundanz von blütenbesuchenden Bienen mit zunehmendem Anteil naturnaher Habitate an. Habitatfragmentierung und die Zerstörung ökologisch wertvoller Habitate können jedoch zu einem Rückgang der Bienendiversität führen, so dass hauptsächlich Generalisten in strukturarmen, ausgeräumten Landschaften anzutreffen sind. Bestäubung als "Gratisleistung der Natur" hängt von einer ausreichenden Bestäuberdichte ab. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass ein weiterer Verlust an Bienen als Bestäuber unbedingt vermieden werden sollte, damit der Erhalt von Kultur- und Wildpflanzen auch zukünftig noch gewährleistet ist.

Pollination is one of the most important processes in terrestrial ecosystems. This free nature service depends on a homogeneous distribution and sufficient density of flower-visiting insects, mainly wild bees and managed honey bees. Habitat destruction and habitat fragmentation and intensive land-use led to species loss on multiple trophic levels.The aim of this work was to answer the question whether pollination is still sufficiently ensured by wild bees and honey bees in intensively managed agricultural landscapes. For this, it was necessary to quantify local honey bee abundance and wild bee species composition and density in relation to landscape structure at different spatial scales. Thus it was tested, how solitary wild bees, social bumble bees and honey bees interact with the surrounding landscape (chapter 4). Furthermore, the influence of possible pollination limitation due to low densities of flower-visiting bees on yield of oilseed rape was studied in dependence of the surrounding landscape (chapter 5). Finally, the effect of different pollination vectors on oilseed rape was measured to quantify the relative importance of bee pollination and wind pollination for fruit set. The spatial distribution and density of managed honey bees was measured using Geographical Information Systems, for the district of Göttingen (Germany). In Germany, in a period of twelve years (1989 2000), the total number of managed honey bees decreased by 26% representing a loss of about 260.000 honey bee locations. Bee diseases and the high percentage of old beekeepers led to this situation. In conclusion, the current situation of beekeeping in the district of Göttingen has reached a critical level. The conservation of wild pollinator and the support of beekeeping must be a central topic to ensure pollination services for agricultural crops. If not, a full-coverage pollination by honey bees cannot be guaranteed.An aim of this study was the analysis of the effects of landscape context and the influence of the percentage of semi-natural habitats on species composition of trap-nesting wild bee communities a gradient of structurally poor to structurally rich landscapes. An increasing proportion of the semi-natural habitats in the surrounding landscape had no positive effect on species diversity at any spatial scale. In contrast, an increasing proportion of rapecrop fields influenced the number of brood cells per nest and the total nest number of Osmia rufa (Hymenoptera: Apidae) at small spatial scales. In conclusion, all studied agricultural landscapes only supported relatively low numbers of solitary bees and wasps.Bee visitation is necessary for pollination. To analyse the value of the degree of flower-visiting bees we analysed, if an increasing diversity and density of flower-visiting bees may have positive effects on the yield of oilseed rape (Brassica napus L. ssp. oleifera (Metzg.), Brassicaceae). Flower visitor observations indicated significantly increased seed set per flower with increasing honey bee densities, whereas the abundance of flower-visiting wild bees had no measurable effect on yields of oilseed rape. Bee visitation had no effect on real yield (g/m²), probably as a result of the high compensatory-growth ability of oilseed rape and variation in cultivation methods or local soil conditions between the landscapes. In contrast, rape yield was positively related to a higher percentage of rape crop fields in the surrounding landscape, possibly due to higher pollen densities in the air and enhanced wind pollination.Summarizing this study, species richness and abundance of solitary wild bees depends on landscape context and habitat composition. Species diversity and abundance of flower-visiting bees increase with higher percentage of semi-natural habitats in the surrounding landscape. Generally, habitat fragmentation and destruction of ecologically valuable habitats can cause decreasing bee diversity (solitary wild bees, social bumble bees and honey bees). Pollination as a free nature service depends on a high pollinator density and may result in a higher fruit set and yield thus confirming the economical importance of pollination. In conclusion, a further loss of pollinators must be avoided to protect most wild plant species and to ensure high yields of insect-pollinated cultivated plants.