Vliv frekvence seče na strukturu společenstev denních motýlů a čmeláků podhorských luk

Bára VAŠKOVSKÁ

Bachelor's thesis

The effect of mowing frequency on the community structure of diurnal butterflies and bumblebees of submontane meadow.

Abstract:

Dnešní krajina je výsledkem jejího formování od ústupu posledního glaciálu, kdy nad mozaikou sprašových stepí vlivem měnícího se klimatu začaly převládat lesní porosty. Na udržování plošek bezlesí se tehdy zásadní měrou podíleli velcí býložravci, od atlantiku se pak na rázu krajiny začal významně podílet člověk. Míra ovlivnění krajiny lidskou činností se v průběhu času značně měnila, nejvyšší je bezesporu v posledních dvou staletích. S nástupem zemědělské intenzifikace začal člověk bezlesá stanoviště nejen přetvářet, ale také degradovat ta, která doposud přetrvala, což vedlo k postupnému poklesu původně značné biologické rozmanitosti vázané na tato stanoviště. Tento trend lze přesvědčivě doložit na rychlém ústupu bezobratlých živočichů z krajiny. Aby bezlesá stanoviště, a s tím dosud významná část naší biologické rozmanitosti, nevymizela z naší krajiny úplně, je třeba tyto biotopy vhodně udržovat narušováním. Nejvhodnějšími typy údržby, uchovávajícími při správném nastavení vysokou biologickou rozmanitost, se ukazují být pastva a seč. Co je však vhodné nastavení? Rostliny a živočichové mají často odlišné nároky na prostředí, co podpoří jednu skupinu organismů, může nezřídka uškodit druhé. Ve výzkumné části práce jsem studovala konkrétně odezvu denních motýlů a čmeláků k frekvenci sečení pokusných ploch v rámci komplexu podhorských luk v oblasti Přemyslovského sedla v Hrubém Jeseníku. Sběr dat jsem prováděla během letní sezóny roku 2022 na území Přírodní památky Slunná stráň, celkem v šesti dnech vzorkování v období od konce června do poloviny srpna. Louky, na nichž studie probíhala, byly udržovány odlišnou frekvencí seče (každoročně sečené, jeden rok nesečené resp. dva roky nesečené louky), přičemž každý typ managementu byl reprezentován dvěma srovnatelnými plochami. Celkově jsem během experimentu zaznamenala 3800 jedinců motýlů v 39 druzích a 869 jedinců čmeláků v 12 druzích (z toho pouze 27 jedinců tří druhů pačmeláků). Jednoduchým vyhodnocením dat v prostředí R-studio jsem zjistila trend směřující k nárůstu abundancí a druhové bohatosti obou studovaných skupin směrem k loukám jeden rok nesečeným, tedy se střední frekvencí disturbance. Získané datasety denních motýlů a čmeláků byly dále analyzovány mnohorozměrnými ordinačními metodami (CCA), přičemž průkazný byl pouze model vlivu frekvence sečí na strukturu společenstva motýlů. Na základě provedených analýz lze konstatovat, že se společenstva motýlů vázaných na dílčí plochy s odlišnou frekvencí údržby sečí liší, a to nejen z hlediska zastoupení jednotlivých druhů motýlů, ale taky distribucí funkčně ekologických znaků. Průkazně největší funkční diverzita imag motýlů a zároveň nejpestřejší potravní vazby housenek byly zjištěny na loukách s absencí seče po dobu jedné sezóny. Zaznamenaný pattern koresponduje s hypotézou střední míry disturbance, udržující maximální druhové bohatství. V tomto případě lze za odezvou motýlů sledovat primární trend na úrovni společenstev rostlin - příliš časté sečení vede ke kompetičnímu zvýhodnění trav na úkor dvouděložných rostlin, naopak příliš nízká frekvence seče favorizuje pozdně sukcesní druhy bylin a dřeviny. Naopak model konstruovaný pro čmeláky nebyl průkazný, je tedy zřejmé, že variabilitu této skupiny vysvětlují lépe jiné faktory, než frekvence sečení sledovaných lučních ploch.

Abstract:

Today's landscape is the result of its formation since the retreat of the last glacial period, when forests began to dominate over the mosaic of loess steppes due to the changing climate. Large herbivores played a major role in the maintenance of the forest-free areas, and since the Atlantic, humans have played a major role in the landscape. The degree of human influence on the landscape has varied considerably over time, and is undoubtedly highest in the last two centuries. With the onset of agricultural intensification, human began not only to reshape forest-free habitats, but also to degrade those that had survived, leading to a gradual decline in the originally considerable biodiversity associated with these habitats. This trend can be convincingly demonstrated by the rapid decline of invertebrates from the landscape. In order to ensure that grasslands habitats, and with them a still significant part of our biodiversity, do not completely disappear from our landscape, these habitats need to be properly maintained through disturbance. Grazing and mowing appear to be the most appropriate types of maintenance, maintaining high biodiversity when set up correctly. But what is an appropriate setting? Plants and animals often have different demands on the environment; what will support one group of organisms can often harm the other. In the research part of my thesis, I specifically studied the response of diurnal butterflies and bumblebees to the frequency of mowing experimental plots within a submontane meadow complex in the area of the Přemyslovský sedlo in the Hrubý Jeseník. I collected data during the summer season of 2022 in the area of the Slunná stráň Nature Monument, in a total of six sampling days between the end of June and mid-August. The meadows in which the study took place were maintained at different mowing frequencies (annually mowed, one year unmowed, and two years unmowed), with each management type represented by two comparable plots. In total, I recorded 3800 butterfly individuals in 39 species and 869 bumblebee individuals in 12 species (of which only 27 individuals of three cuckoo-bees) during the experiment. By a simple evaluation of the data in the R-studio environment, I found a trend towards an increase in abundance and species richness of both study groups towards meadows one year unmowed, i.e. with a medium frequency of disturbance. The obtained datasets of diurnal butterflies and bumblebees were further analysed by multivariate ordination methods (CCA), and only the model of the effect of mowing frequency on butterfly community structure was conclusive. Based on the analyses performed, butterfly communities associated with sub-plots with different mowing maintenance frequencies differed not only in terms of butterfly species representation but also in the distribution of functional ecological traits. Evidently, the greatest functional diversity of imag butterflies and at the same time the most varied caterpillar feeding relationships were found in meadows one year unmowed. The observed pattern is consistent with the hypothesis of a moderate level of disturbance maintaining maximum species richness. In this case, a primary trend at the plant community level can be traced behind the butterfly response - too frequent mowing leads to a competitive preference for grasses at the expense of dicotyledonous plants, whereas too low mowing frequency favours late successional herbaceous and woody species. In contrast, the model constructed for bumblebees was inconclusive, so it is clear that the variability of this group is better explained by factors other than mowing frequency of the grassland plots studied.

Keywords

bezobratlí, Bombus spp., Lepidoptera, management bezlesí, seč, sekundární bezlesí, zemědělství

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 7. 2023

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Monika Mazalová, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biology and Ecology / Biology and Ecology