Bees, wasps and their parasitoids in traditional coffee agroforests: community patterns and ecosystem services

In 22 traditionellen Kaffee-Agroforstsystemen in Ecuador wurden auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Skalen Biodiversitätsmuster analysiert und die Bedeutung der Biodiversität für die Funktionalität von Ökosystemen untersucht. Zusätzlich wurde eine für die menschliche Gesellschaft wichtige Ökosystemleistungen ökonomisch bewertet.Im ersten Teil der Arbeit wurde die Beziehung der Kaffeeblüten besuchenden Bienen zur Verfügbarkeit von Blütenressourcen auf verschiedenen räumlichen Skalen untersucht und die ökonomische Bedeutung der Bienenbestäubung für die Kaffeeproduktion bewertet. Auf einer Feldskala sank die Bienendichte mit steigender Verfügbarkeit von Blüten und zeigte somit einen Verdünnungseffekt. Entgegengesetzt dazu stieg auf einer Strauch- und einer Zweigskala die Bienendichte mit der Verfügbarkeit von Blütenressourcen, und zeigte hier einen Konzentrierungseffekt. Die Ergebnisse machen deutlich, dass Bienen kontrastierend auf die Blütenverfügbarkeit auf verschiedenen räumlichen Skalen reagieren, und lassen vermuten, dass die Anzahl der bestäubenden Bienen auf einer Feldskala limitiert ist. Der Kaffeeertrag (kg/ha) korrelierte positiv mit der Dichte der Kaffeeblüten besuchenden Bienen. Folglich stiegen auch die Erlöse und Nettoerlöse aus der Kaffeeproduktion mit der Bienendichte an. Anhand dieser linearen Beziehungen wurde errechnet, dass eine fünffache Erhöhung der Bienendichte eine zweifache Erhöhung des Kaffeeertrags und eine zehnfache Erhöhung der Nettoerlöse zur Folge hat. Dadurch kann der monetäre Wert der Bienenbestäubung für eine wichtige Kulturpflanze hervorgehoben werden.Im zweiten Teil der Arbeit wurden anhand der in Nisthilfen nistenden Lebensgemeinschaft der solitären Bienen und Wespen saisonale und vertikale Diversitätsmuster in Kaffee-Agroforstsystemen analysiert. Außerdem wurde der Einfluss der Diversität der Bienen und Wespen und deren Parasitoiden auf eine Ökosystemfunktion wie Parasitierung, und deren zeitliche Stabilität untersucht. Die Anzahl der Bienenarten war signifikant höher in Nisthilfen auf einer Höhe von 0,5 als von 1,5 m, während der Artenreichtum der solitären Wespen sich nicht zwischen den beiden Höhen unterschied. Die Artenanzahl der Bienen und Wespen war signifikant höher in der Regenzeit als in der Trockenzeit. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung von vertikalen und saisonalen Unterschieden in Diversitätsmustern und die Notwendigkeit einer Unterscheidung zwischen Gilden, da solche Muster durch Variation in der jeweiligen Ressource hervorgerufen werden können. Die Parasitierungsrate der solitären Bienen und Wespen stieg mit dem Artenreichtum der Parasitoiden; zusätzlich sank die Parasitierungsrate der Wespen mit steigendem Artenreichtum der Wespenwirte, demnach schien Diversität als Resistenz gegen Konsumierung zu wirken. Die zeitliche Variabilität der Parasitierungsrate der Bienen und Wespen sank mit steigendem Artenreichtum der Parasitoiden, zudem sank sie bei den Wespen auch mit sinkender zeitlicher Variabilität der Parasitoidendiversität. Dadurch sind Beweise gegeben, dass eine hohe und stabile Parasitoidendiversität Parasitierungsraten erhöhen und stabilisieren kann.Um wichtige Ökosystemleistungen wie Bestäubung, Prädation oder Parasitierung zu fördern, die entscheidend für das menschliche Wohlergehen sein können, sollte eine hohe Diversität und Abundanz an Bienen, Wespen und natürlichen Gegenspielern erhalten werden. Der Erhalt von Nistplätzen wie Totholz, große Bäumen oder angrenzende Waldfragmente, sowie von Nahrungsressourcen, wie eine hohe Quantität und Qualität an Blüten, kann helfen eine diverse und abundante Hymenopterengemeinschaft zu schützen.In 22 traditional highly diverse coffee agroforests biodiversity patterns at multiple spatial and temporal scales and the importance of biodiversity for ecosystem functioning were analyzed. Additionally an ecosystem service, which is important for humanity, was economically evaluated.In the first part the relation of coffee flower-visiting bees to floral resources at different spatial scales, and the economic value of bee pollination to coffee production were investigated. On a field scale, bee density decreased, with increasing availability of coffee flowers, showing a dilution effect. Conversely on a shrub and on a branch scale bee density increased with increasing availability of floral resources, showing a concentration effect. The results show that bees respond contrastingly to floral resource availability at different spatial scales and indicate that the number of bees available for pollination may be limited at the field scale. Coffee yield (kg/ha) was positively related to the density of coffee flower-visiting bees. Consequently, revenues and net revenues also increased with bee density. Based on these linear relationships it was estimated that yield can increase twofold and net revenues even tenfold with a fivefold increase in bee density. There fore the monetary value of bee pollination for an important cash crop may be emphasised.In the second part seasonal and vertical diversity patterns in solitary hymenoptera and the effect of diversity on an ecosystem function, parasitism, and its temporal stability were analysed by using the community of trap nesting solitary bees and wasps and their parasitoids. Bee species richness was significantly higher at a height of 0.5 m than at 1.5 m, but wasp species richness did not differ between heights. Species number of both solitary bees and wasps was significantly higher in the rainy than in the dry season. The results underline the importance of vertical and seasonal variation in diversity patterns and to differentiate between guilds, as these patterns might be resource generated. Parasitism rates of solitary bees and wasps increased with increasing parasitoid diversity; additionally, wasp parasitism rate decreased with increasing diversity of wasp hosts, thus diversity appeared to provide resistance against consumption. Temporal variability of parasitism rates in bees and wasps decreased with increasing parasitoid diversity, and only for wasps, also decreased with decreasing temporal variability of parasitoid diversity. Thereby evidence is provided that a high and stable parasitoid diversity can enhance and stabilize parasitism rates.To encourage important ecosystem services such as pollination, predation and parasitism, which can be critical for human welfare, a high diversity and abundance of bees, wasps and parasitoids enemies should be conserved. Conservation of nesting sites such as dead wood, large trees or adjacent forest fragments, and food resources, such as a high quantity and quality of flowers can help to maintain a diverse and abundant community of Hymenopter