Oribatid mites (Oribatida, Acari) in the forests of the northeastern lowlands of Germany and their reaction to different aspects of forest conversion

Under natural conditions, most parts of northeastern Germany would be covered by forests that would be dominated by beech (Fagus sylvatica) and oak (Quercus robur and Q. petraea). However, today most of the wooded area is covered by artificial monocultures of pine forests. This form of cultivation was recognised to be the cause of instability against calamities of pests as well as severe storms therefore in the early eighties of the last century this knowledge was used to start the conversion of the forests towards more nature-like stands. The ecological effects of the forest conversion on the soil, the fauna and the flora have been investigated in a nation-wide project supported by the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) in the project “Future-oriented forest management”. The present work has been accomplished within the scope of this project and is concerned about the effects that different aspects of forest conversion have on oribatid mites. The present work shall serve to answer a number of questions about the distribution of oribatid mites and their reaction to environmental changes. The investigation was carried out on 12 plots in two sampling areas. 7 plots were chosen in the Müritz NP and 5 in Eberswalde. In both areas plots were chosen that resemble the different stages of forest conversion: one medium aged pine plot in each area, two medium aged mixed plots with pines and beeches in the Müritz NP and one mixed plot in Eberswalde as well as one beech plot in each area. Furthermore, in the Müritz NP the chance arose to investigate the effects of different age stages of the stands on the oribatid mites. Therefore, an additional young pine plot and two old mixed plots have been sampled. In Eberswalde, on the other hand, another emphasis was laid on the effects of a different nutrient content in the soil. Here, an additional pine plot and mixed plot, respectively, of a higher trophotopic level was sampled. In Eberswalde, an additional sampling was done in three plots (a beech plot, a mixed plot and a pine plot) to investigate the horizontal distribution of the oribatid mites in these habitats. The data were used along with others to ecologically characterise the different species. The sampling took place from 2000 to 2002. Within the scope of the doctoral thesis, 392 samples were analysed. 122 samples from one year from the Müritz NP and 270 samples from three years from Eberswalde were analysed. Altogether 155,450 oribatid mites from 82 taxa were found in these samples. The ecological characterisation of the species revealed that the various species react quite differently to the investigated factors. Most species occur with different abundances in different forest types, but their abundance often varies also in comparable stands of both sampling areas. This indicates that they react to climatic effects as well as to biotic and abiotic factors. The forest conversion from pine forests to beech forests causes the abundance of oribatid mites to decrease, probably due to the change of the humus form from mor or mor-like moder in pine forests to mull in beech forests, that is accompanied by a decrease of the abundance of fungi, the main food source for most oribatid mites. Furthermore, the species composition changed. Species like Camisia spinifer, Adoristes ovatus or Acrogalumna longipluma that are typical for pine forests disappeared, while other species like Achipteria coleoptrata or Chamobates voigtsi immigrated in mixed stands after the introduction of beeches. The age of the stands proved to be another important factor. The overall abundance of oribatid mites was higher in the older stands than in the younger stands, while the percentage of juvenile oribatids decreased towards the older stands. Furthermore, the dominance structure became more uneven and shifted toward a higher percentage of fungivorous oppiid and suctobelbid mites. Especially on the old mixed plots, Oppiella nova reaches a dominance value of about 60 %. The nutrient content of the soil seems to be a relatively unimportant factor on the community level as no significant differences with regard to overall abundance and the dominance structure could be recorded. However, the Canonical Correspondence Analysis showed that the nutrient content of the soil does influence the distribution of species, at least with regard to their individual abundance. In summary, it can be said that the distribution of the oribatid species is influenced by many factors, and the stocking is only one of these factors. Nevertheless, a group of four species could be established, that can be used as indicators for the success of the forest conversion towards more nature-like deciduous forests: Achipteria coleoptrata, Autogneta longilamellata, Chamobates subglobulus and C. voigtsi.Unter natürlichen Bedingungen wäre der größte Teil des nordostdeutschen Tieflandes mit Buchen- und Eichenmischwäldern (Fagus sylvatica, Quercus robur, Q. petraea) bedeckt. Heute jedoch besteht ein Großteil des Waldes aus künstlichen Kiefern-Monokulturen. Diese Form der Bewirtschaftung wurde bald als Ursache der Instabilität dieser Bestände gegenüber Ungezieferkalamitäten und schweren Stürmen erkannt und so begann man in den achtziger Jahren des letzten Jahrhunderts, die Kiefern-Monokulturen in naturnähere Misch- und später Laubwaldbestände umzuwandeln. Im Rahmen des vom BMBF geförderten Projektes „Zukunftsorientierte Waldwirtschaft“ wurden die ökologischen Auswirkungen des Waldumbaus auf den Boden sowie die Fauna und Flora untersucht. Die vorliegende Arbeit wurde beschäftigt sich im Rahmen dieses Projektes mit der Wirkung verschiedener Aspekte des Waldumbaus auf die Oribatiden (Hornmilben. Die Untersuchung wurde auf 12 Flächen in zwei Untersuchungsgebieten durchgeführt. Sieben Flächen wurden im Müritz NP beprobt und fünf weitere in einem Wald bei Eberswalde. In beiden Gebieten wurden Flächen ausgesucht, die die verschiedene Umbaustadien widerspiegeln: jeweils eine Kiefernfläche mittleren Alters, zwei Mischflächen mittleren Alters im Müritz NP sowie eine solche Fläche in Eberswalde und jeweils eine Buchenfläche. Des Weiteren ergab sich im Müritz NP die Gelegenheit, den Einfluss unterschiedlicher Alterstadien der verschiedenen Bestände auf die Oribatidengemeinschaft zu untersuchen. Zu diesem Zweck, wurden hier zusätzlich eine junge Kiefernfläche und zwei alte Mischbestände untersucht. Im Gegensatz dazu, wurde in Eberswalde ein zweiter Schwerpunkt auf die Effekte unterschiedlicher Nährkraftstufen des Bodens gelegt. Entsprechend wurden hier eine weitere Kiefernfläche und eine weitere Mischfläche auf Böden mit einer höheren Nährkraftstufe ausgewählt. Zusätzlich wurde in Eberswalde die horizontale Verteilung der Oribatiden in drei Beständen (in einem Buchenwald, einem Mischwald und einem Kiefernwald) untersucht. Diese Daten wurden zusammen mit anderen zur ökologischen Charakterisierung der Arten genutzt. Die Probennahme fand in den Jahren 2000 bis 2002 statt. Im Rahmen der Doktorarbeit wurden 392 Proben analysiert. 122 Proben stammten aus dem Müritz NP und weitere 270 Proben aus Eberswalde. Insgesamt wurden 155.450 Oribatiden aus 82 Taxa in den Proben gefunden. Die ökologische Untersuchung der Arten ergab, dass die einzelnen Arten sehr differenziert auf die unterschiedlichen Umweltfaktoren reagieren. Die meisten Arten waren nicht nur unterschiedlich häufig in den verschiedenen Waldtypen vertreten, sondern zeigten auch unterschiedliche Abundanzen in vergleichbaren Beständen der beiden Untersuchungsgebiete. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese Tiere nicht nur auf biotische und abiotische Faktoren im Boden sondern auch auf klimatische Effekte reagieren. Der Waldumbau von reinen Kiefernbeständen hin zu Buchenbeständen führt zu einer Abnahme der Individuenzahl der Oribatiden, die vermutlich auf eine Veränderung der Humusform von Rohhumus bzw. rohhumusartigem Moder in Kiefernwäldern hin zu Mull in Buchenwäldern zurückgeht. Diese Veränderung geht einher mit der Abnahme der Pilzbestände im Boden, die die Hauptnahrung der meisten Oribatiden darstellen. Außerdem ändert sich die Artzusammensetzung der Oribatidengemeinschaft im Lauf dieser Entwicklung. Typische Kiefernwaldarten wie Camisia spinifer, Adoristes ovatus oder Acrogalumna longipluma verschwinden, während typische Laubwaldarten wie Achipteria coleoptrata und Chamobates voigtsi langsam in die Mischbestände einwandern. Ein weiterer wichtiger Faktor ist das Bestandsalter. Auf den untersuchten Flächen war die Gesamtabundanz der Oribatiden in älteren Beständen höher als in den jüngeren Beständen. Außerdem wurde die Dominanzstruktur mit zunehmendem Alter unausgeglichener zugunsten der fungivoren Oppiiden und Suctobelbiden. Besonders in den alten Mischbeständen erreicht Oppiella nova Dominanzwerte von ungefähr 60 %. Die Nährkraftstufe des Bodens hingegen scheint nur wenig Einfluss auf die Zusammensetzung der Oribatidengemeinschaft zu haben. Es konnten weder in Bezug auf die Gesamtabundanz noch in Bezug auf die Artzusammensetzung signifikante Unterschiede zwischen Böden der verschiedenen Nährkraftstufen festgestellt werden. Allerdings zeigt die Canonische Korrespondenzanalyse, dass die Nährkraftstufen durchaus einen Einfluss auf die Abundanz einzelne Arten haben können. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verteilung der Oribatiden durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst wird. Trotzdem konnte eine Gruppe von vier Oribatidenarten etab-liert werden, die typisch für Laubwald- und insbesondere Buchenbestände ist, und somit als Indikator für den Erfolg des Waldumbaus hin zu naturnäheren Beständen genutzt werden kann: Achipteria coleoptrata, Autogneta longilamellata, Chamobates subglobulus und C. voigtsi