Ant community structure in successional mosaics of boreal forests

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6162-8
Title: Ant community structure in successional mosaics of boreal forests
Author: Punttila, Pekka
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences
Doctoral Programme in Wildlife Biology
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020-06-05
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6162-8
http://hdl.handle.net/10138/314845
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: In order to be able to safeguard the native forest species and habitats, and to develop ecologically sustainable management regimes for forestry, we need to understand how human impact has changed the natural successional patterns and structural characteristics of forest stands and landscape composition in boreal forests, and how these changes have affected the boreal biota. In this work, I tested hypotheses concerning ant-community succession in a patchwork of forest stands of different age and size using data gathered with pitfall trapping and nest-mound mapping mainly in southern Finland. Specifically, I aimed to evaluate the effects of old-forest fragmentation and age-class distribution changes caused by forest management, with a special focus on a group of territorial keystone ant species, the wood ants (Formica rufa group), and the strength of their impact on the forest ecosystem. Wood ants are considered keystone species in boreal forests because of the multitude and magnitude of the ecological interactions of these species both with other forest organisms and with their environment. The wood-ant dominated system of mature forests was found to disintegrate after severe disturbances such as large-scale clearcutting, and the subsequent ant-community succession followed rather deterministic pathways where nest-founding strategies and species interactions, especially competition and slave-making, played important roles. The occurrence of territorial wood-ant species matched quite closely the predictions developed based on the social strategies exhibited by the species, and the results suggest that changes in forest-disturbance regime, either natural or anthropogenic, may lead to remarkable changes in wood-ant worker population sizes and, consequently, in the strength of their impact on forest ecosystem processes. Wood-ant communities may experience complete species turnover from the dominance of monogynous (single-queened) species to the dominance of polygynous (multiple queened) ones, or vice versa, depending on the prevailing disturbance regime, and the accompanied changes in worker densities were shown to be much larger than could be predicted from mere nest densities. Such changes may have remarkable impacts on forest ecosystem processes.Keskeinen kysymys boreaalisen metsäluonnon monimuotoisuuden turvaamisen kannalta on se, kuinka luonnonmetsän sukkessiodynamiikka ja maisemarakenne eroavat metsätalouden määräämästä dynamiikasta ja rakenteesta ja kuinka nämä muutokset vaikuttavat lajistoon. Tätä ymmärrystä tarvitaan kehitettäessä ekologisesti kestäviä metsätalouskäytäntöjä. Tässä työssä testasin muurahaisyhteisöjen rakenteen sukkessioon liittyviä hypoteeseja eri ikäisten ja kokoisten metsiköiden muodostamassa sukkessiomosaiikissa kuoppapyydys- ja pesäkartoitusaineistojen avulla pääasiassa Etelä-Suomessa. Erityisesti tarkoituksenani oli arvioida metsätalouden vaikutusta vanhojen metsien pirstoutumisen sekä metsien ikärakenteen muutosten kautta havumetsävyöhykkeen avainlajien, territoriaalisten kusiaisten eli kekomuurahaislajien (Formica rufa -ryhmä) esiintymiseen sekä niiden ekosysteemivaikutusten voimakkuuden vaihteluun. Kusiaiset ovat havumetsävyöhykkeen avainlajeja siksi, että ne vaikuttavat voimakkaasti suureen joukkoon muuta metsälajistoa sekä metsäekosysteemin toimintaan. Vanhoissa metsissä vähälajisia muurahaisyhteisöjä dominoivien suurten kekomuurahaiskolonioiden havaittiin usein tuhoutuvan voimakkaiden häiriöiden kuten laajojen avohakkuiden jälkeen, ja hakkuun jälkeisessä muurahaisyhteisön sukkessiossa havaittiin deterministisiä piirteitä. Yhteisön kehitykseen näyttivät vaikuttavan lajien pesänperustamisstrategiat ja lajien väliset suhteet, erityisesti kilpailu ja orjuuttaminen. Kekomuurahaisryhmän lajien esiintyminen oli pääpiirteissään tutkimuksessa kehitettyjen, lajien sosiaaliseen strategiaan perustuvien hypoteesien mukaista. Tulokset viittaavat siihen, että metsien häiriödynamiikan ja maisemarakenteen muutokset – olivat ne sitten luontaisia tai ihmisen aiheuttamia – voivat johtaa huomattaviin muutoksiin kekomuurahaisten työläistiheyksissä ja sitä kautta kekomuurahaisvaikutuksen voimakkuudessa metsäekosysteemeissä. Kekomuurahaisyhteisö voi muuttua monogyynisten (yksikuningattaristen) lajien dominoivasta yhteisöstä polygyynisten (monikuningattaristen) lajien dominoivaksi tai päin vastoin riippuen siitä, millaista sosiaalista strategiaa kulloinkin vallitseva häiriödynamiikka ja maisemarakenne suosii, ja tästä seuraavien työläistiheyksien muutosten osoitettiin olevan huomattavasti suurempia kuin pelkkien pesätiheysmuutosten perusteella voitaisiin arvioida. Näillä muutoksilla voi olla huomattavan suuria vaikutuksia metsäekosysteemin toimintaan.
Subject: ekologia ja evoluutiobiologia
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Antcommu.pdf 492.2Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record