Ekologie a management rovnokřídlých: od lokalit po krajiny

Mgr. Oto KALÁB

Doctoral thesis

Ecology and management of Orthoptera: from sites to landscapes

Abstract:

Rovnokřídlý hmyz (Orthoptera) je rozmanitou skupinou hmyzu, která je důležitá pro fungování řady terestrických ekosystémů. Díky citlivosti na změny klimatu a způsoby využití krajiny, jsou také využíváni jako bioindikátory. Také ale mají vysoký ochranářský význam, protože jejich diverzita a početnost se v Evropě snižuje. Na druhou stranu, existuje několik druhů, které jsou považovány za škůdce, a mohou být vážnou ekologickou a socioekonomickou hrozbou. Kromě tradičního výzkumu, umožnil rozmach techonologií a dostupnost otevřeného softwaru a dat provádět ve velké míře ekologické studie založené na rozsáhlých datasetech. V první studii jsme zkoumali, jak ponechání neposečené plochy v průběhu mechanizované seče na louce ovlivní taxonomickou a funkční diverzitu společenstva rovnokřídlých. Zjistili jsme, že neposečená plocha podpořila funkční diverzitu vytvořením heterogenního stanoviště, ale nesnížila negativní dopad seče na diverzitu taxonomickou. V druhé studii jsme vyhodnocovali, jak připevnění sledovacího zařízení ovlivňuje pohyb nelétavého rovnokřídlého hmyzu. Zjistili jsme, že efekt je silně závislý na teplotě, kdy relativně těžké vysílačky (cca 72% váhy zvířete) pohyblivost ve střední a vysoké teplotě neovlivnily, kdežto při nízké teplotě byla pohyblivost ovlivněna i s nejlehčími studovanými vysílačkami. Ve třetí studii jsme vypočítali odhad maximální rychlosti expanze kobylky Ruspolia nitidula v Česku. K tomu jsme využili dostupná data o výskytu v krajinném měřítku a dále jsme provedli vlastní detailní monitoring šíření druhu na okraji arálu v průběhu pěti let. Rychlost šíření jsme vypočítali pomocí kombinace analýzy nejméně nákladných cest a habitatového modelování. Odhady na základě dat v krajinném měřítku se pohybovaly od 14 do 16 km/rok. Odhady na základě detailního monitoringu na okraji areálu potom byly 11-12 km/rok. Ve čtvrté studii, jsme využili habitatového modelování k určení vhodných a nevhodných oblastí pro krtonožku Gryllotalpa gryllotalpa v Česku. Tato predikce je užitečná pro určení oblastí, které jsou náchylnější na škody způsebené tímto druhem. Náš model spolehlivě predikoval známé i historické záznamy krtonožky v Česku. V předkládané disertační práci prezentuji čtyři studie, z toho dvě byly zaměřeny na výzkum prováděný na úrovni lokality, a dvě v širším, krajinném měřítku. Studování ekologických procesů v různém měřítku pomáhá vytvořit ucelený pohled na jejich fungování v širším kontextu. Moje práce přispěla k poznání i) jak zachovat rozmanitost rovnokřídlých při běžném hospodaření v travinných ekosystémech, ii) jaká jsou úskalí použití sledovacích zařízení u nelétajicích druhů rovnokřídlých, iii) jakou rychlostí se mohou v krajině šířit dobře létající druhy rovnokřídlých, iv) jak pomoci předcházet ztrátám při požkození škůdcem ze skupiny rovnokřídlých.

Abstract:

Orthoptera is diverse insect group that is important for the functioning of the ecosystem. They are also used as ecological bioindicators, thanks to their sensitivity to land-use and climate change. Their diversity and abundance are declining in Europe, and many species have a high conservation status. A few species, however, are also considered pests that can cause serious ecological, socio-economical, and food security threats. In addition to traditional research, the expansion of technology and the availability of open data and open-source software increases the possibility of conducting heavily data-driven studies of the Orthoptera on multiple scales. In the first study, we examined how leaving an uncut refuge during mechanised mowing of grasslands affects the taxonomic and functional diversity of Orthoptera assemblages. We found that by creating a heterogeneous habitat, an uncut refuge can promote functional diversity but does not reduce the negative effect of mowing in taxonomic diversity. In the second study, we evaluated how attachment of tracking tags affects the movement of ground-dwelling orthopterans. We found that the effect is strongly dependent on temperature, and while relatively heavy tags (ca. 72% of animal weight) did not affect the movement at moderate or high temperatures, even the lightest tag affected the majority of movement properties at low temperatures. In the third study we estimated the expansion rate of the bush cricket Ruspolia nitidula through Czechia. We used available occurrence data at the landscape scale and our own 5-year detailed monitoring at the areal margin for the species, and estimated the expansion rate with a combination of habitat suitability modelling and least-cost path analysis. Based on available data at the landscape scale, we estimated the maximum rate of spread through Czechia to be ca. 14-16 km/y. Based on detailed monitoring at the areal margin, we estimated the maximum rate of spread to be 11-12 km/y. In a fourth study, we conducted habitat suitability modelling for the mole cricket Gryllotalpa gryllotalpa in Czechia with the goal of identifying suitable/unsuitable areas for the species; this information would be useful for determining where plant hosts for this potentially damaging species should or should not be grown. The resulting model successfully predicted the known and historical occurrences of G. gryllotalpa in Czechia. In this dissertation thesis, I present the four studies, two of which were carried out at a site scale, and two at a broader landscape scale. Describing individual processes at various scales helps to create a comprehensive picture of their functioning in a broader context. My work increases our understanding of i) how to preserve orthopteran diversity during routine management of sites, ii) the pitfalls of using tracking tags on ground-dwelling orthopterans, iii) the speed with which strong flying orthopterans can expand in a landscape, iv) and how to help prevent damage by orthopteran pests.

Keywords

ochrana, management, prostorová ekologie, geografická analýza, otevřený software, otevřená data, Orthoptera

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 7. 2021

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Petr Kočárek, Ph.D., doc. RNDr. Petr Kočárek, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology / Biology