Ornamental plants as a foraging resource and assessment of floral traits for the attractiveness to flower-visiting insects

Aktuell ist weltweit eine zunehmende Ausdehnung der städtischen Gebiete zu beobachten, was ein Verlust von natürlichen Lebensräumen bedeutet. Soll die derzeitige Biodiversität jedoch erhalten bleiben, müssen vermehrt Anstrengungen unternommen werden, um heimischer Flora und Fauna auch im urbanen Gebiet Ersatzlebensräume bieten zu können. Hinsichtlich der Artenvielfalt und der Bewertung des Lebensraums Stadt kommen wissenschaftliche Studien zu stark unterschiedlichen Ergebnissen, wenngleich sie jedoch alle betonen, dass urbane Grünflächen einen wertvollen Beitrag zur Förderung eines städtischen Artenreichtums leisten können. Während vielfach darauf hingewiesen wird, dass ausreichende und geeignete Nahrungsressourcen für die Bestäuberinsekten bereitgestellt werden müssen, wurde in den seltensten Fällen untersucht, ob Zierpflanzen von den urbanen Bestäubern überhaupt als Nahrungsquelle genutzt werden. Dies war für lange Zeit umstritten, wird aber inzwischen zunehmend durch Publikationen belegt, wobei die ökologische Bedeutung der Zierpflanzen nach wie vor kontrovers diskutiert wird. So gibt es offenbar große Attraktivitätsunterschiede innerhalb der Zierpflanzen und darüber hinaus können wohl nicht alle Bestäubergruppen gleichermaßen von den zumeist exotischen Zierpflanzen als Nahrungsressource profitieren. Da zum jetzigen Zeitpunkt nicht zu jeder Zierpflanze wissenschaftlich erhobene Daten vorliegen, war es zunächst ein Ziel dieser Arbeit, belastbare Daten hinsichtlich der Bestäuberfreundlichkeit bestimmter Zierpflanzen, insbesondere solche mit einem hohen Markanteil, zu gewinnen. Für solche Versuche sollten darüber hinaus entsprechende Erfassungsmethoden beurteilt und weiterentwickelt werden. Ein weiterer und bisher kaum untersuchter Schwerpunkt der Arbeit war die Frage, welche Faktoren sich in welcher Form auf die Zusammensetzung und Abundanz der urbanen Bestäuber auswirken. Um diese Fragestellungen bearbeiten zu können, wurden in den Jahren 2017 2019 in Freiland- und Semifreilandversuchen Zählungen, Beobachtungen sowie Kescherfänge zur Bestäuberattraktivität bestimmter Zierpflanzen durchgeführt. Im ersten Versuchsansatz wurde an 13 verschiedenen Standorten im Stadtgebiet Stuttgart jeweils ein Hochbeet aufgestellt, welches mit einer identischen Auswahl an Zierpflanzen bepflanzt wurde. In den Jahren 2017 und 2018 wurden alle Standorte während der Sommermonate wöchentlich besucht und die Hochbeete 20 Minuten lang beobachtet. In dieser Zeit wurde die Anzahl der Bestäuberinsekten sowie deren Zugehörigkeit zu bestimmten Insektengruppen erfasst. Es konnten im Rahmen dieser Erfassungen insgesamt 10.565 pollen- und/oder nektarsammelnde Blütenbesucher gezählt werden. Dies bestätigt zunächst einmal, dass unsere Auswahl an Zierpflanzen von Bestäuberinsekten als Nahrungsquelle genutzt wurde. Die Attraktivität der getesteten Zierpflanzen unterschied sich jedoch in erheblichem Maße innerhalb der Pflanzenarten und reichte von durchschnittlich 1,2 Blütenbesuche pro 20 Minuten bei Bracteantha bracteata (Garten-Strohblume) bis zu 5,3 Besuche bei Bidens (Goldmarie). Die Attraktivität variierte jedoch auch und dies teilweise in stärkerem Maße zwischen den Sorten einer Art. Statistische Modelle zeigten darüber hinaus signifikante Einflüsse von Untersuchungsjahr und Standort. Dies unterstreicht die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Testung aller Zierpflanzen hinsichtlich der Bestäuberfreundlichkeit, wofür die hier beschriebenen Methoden sich als gut geeignet erwiesen haben. Bemerkenswert ist, dass sich nicht nur die Abundanz, sondern auch die Zusammensetzung der Bestäuber signifikant zwischen getesteten Zierpflanzen unterschied (Publikation I). Bei ihrer Nahrungssuche und zur Entscheidungsfindung, ob sich eine Ressource als Nahrungsquelle eignet, ziehen Bestäuberinsekten die charakteristischen und oftmals gattungs-, art- oder gar sortenspezifischen Merkmale der Blüten heran. Während diese bei vielen heimischen Blühpflanzen gut untersucht sind, ist sehr wenig über die Rolle der Blütenmerkmale wie Farbe, morphologische Ausprägungen oder Blütenduft bei den Zierpflanzen bekannt. Da die einzigen diesbezüglichen Untersuchungen bei Astern keine klaren Ergebnisse erbrachten, wurden in dieser Arbeit erstmals anhand der Beispielkultur Calibrachoa und dem Modellbestäuber Bombus terrestris untersucht, welche Blütenmerkmale mit der Attraktivität für Bestäuber korreliert sind. Wie im oben angeführten Stadtversuch zeigte sich, dass die Attraktivität zwischen den getesteten Calibrachoa Sorten stark variierte. Während der Blütenduft die beobachteten Attraktivitätsunterschiede nur in geringem Maße erklären konnte, hatte die Blütenfarbe einen signifikanten Einfluss auf die Attraktivität bei B. terrestris. Für die Frage, ob und welche spezifische Blütenmerkmale bei Calibrachoa und anderen Zierpflanzen die Attraktivität für Bestäuberinsekten beeinflussen, sind aber weitere Untersuchungen notwendig (Publikation II).Currently, an increasing extension of urban areas can be observed worldwide, which implies a concurrent loss in natural habitats. If the current biodiversity shall be preserved, efforts must be reinforced in order to provide alternative habitats for the flora and fauna in urban areas. Regarding the assessment of the ecological value of the habitat city, scientific studies came to varying conclusions. However, all of them emphasize the importance of green urban areas in promoting the urban biodiversity. It has been frequently pointed out that sufficient and suitable foraging resources are an important and basic requirement for the survival of flower-visiting insects. However, it has hardly been investigated whether ornamental plants are suitable foraging resources for insect pollinators. While this is still highly contentious, there is growing evidence that ornamental plants could contribute to the provision of pollen and nectar. But apparently, the attractivity of different ornamental plants varies widely and furthermore, not all pollinator groups can profit equally from the mostly exotic ornamental plants. At present, scientific data for all ornamental genera or even species are not available. So, the first aim of this study was the comparison of the attractivity of certain ornamental plants, in particular those with a high market value. In order to conduct such trials, already existing acquisition methods have been assessed and refined. A further and so far rarely considered focus of this thesis is the analysis of impact factors that might affect the composition and abundance of urban pollinators. In order to identify the pollinator friendliness of ornamental plants, field tests in urban areas and semi-field tests in flight tents were conducted during the years 2017 2019. In the first trail, raised flower beds with an identical set of ornamental plants were installed at 13 different locations in the city area of Stuttgart. During the summer months of the years 2017 and 2018, all flower beds were visited in weekly intervals. Over a time period of 20 minutes, the number of foraging insects divided into different groups of insect pollinators was recorded. In total, 10,565 nectar and/or pollen foraging insects were counted. First of all, this confirms that our selection of ornamental plants was used as a foraging resource by pollinating insects. The attractivity of the tested ornamental plants, however, varied to a considerable degree among the plant species and the number of counts ranged from 1.2 flower visits in 20 minutes on Bracteantha bracteata (strawflower) to 5.3 flower visits on Bidens (beggar-ticks). It is noteworthy, that the attractivity also varied within the cultivars of the same species, partly even to a greater extent than between species. Interestingly, not only the abundance but also the composition of pollinators varied among the different test plants. Furthermore, the applied statistical models indicate significant impacts of the study year and the location on the results. This highlights the need of a continuously testing of all ornamental plants in regard to insect friendliness, for which the described methods were found to be very appropriate (publication I). Pollinating insects often use characteristic floral traits of the plants for their decision to visit the respective flower. These floral traits are often genera-, species- or even cultivar-specific and have been well studied in the native plants. In contrast, very little is known about the role of floral traits in ornamental plants. This includes e. g. the petal colour, several floral morphomet-rics or the floral scent of different plants. The impact of these traits on attractivity for insects was analysed in semi-field experiments using Calibrachoa cultivars and Bombus terrestris as model pollinator. Similar to the first part of the thesis, the attractivity of the different cultivars varied significantly. While the floral scent explained the observed differences in attractivity only to a small extend, it could be shown unequivocally that the petal colour constitutes a significant factor in the attractivity on B. terrestris. For a better understanding on the impact of certain floral traits for pollinating insects, however, there is further research required (publication II)