The seasonal variation of arthropods living on forest soil at different altitudes in fir (Abies nordmanniana subsp. bornmulleriana) ecosystem in Bolu-Aladağ

Abstract

The seasonal variation of arthropods living on forest soil at different altitudes in fir (Abies nordmanniana subsp. bornmulleriana) ecosystem in Bolu-Aladağ

Abstract: In the forest ecosystems, soil arthropods (Arthropoda), as primary and secondary consumers, have a significant role in litter decay and decomposition processes. The abundance, diversity and community structure of arthropods in soil ecosystem; give rapid response to change of site characteristics. The current study was aimed to determine of seasonal variation of soil arthropods on forest floor at different altitudes in Uludağ Fir (Abies nordmanniana subsp. bornmulleriana Mattf.) ecosystem which is an important forest tree species in Turkey. The study was conducted in pure fir stands at 1200-1600 m altitudes (4 elevation gradients) in Aladağ, Bolu. The sampling was carried out for each winter, spring, summer and autumn seasons. The samples were collected from forest floor by pitfall traps. Variations of abundance and diversity of arthropods were evaluated according to seasons and altitudes. The distributions in trophic levels and biological diversity of arthropods were also determined. During the study, the maximum abundance of arthropods was 7576 individuals/m² in summer among seasons, and was 7854 individuals/m² at 1200 m altitude. Shannon-Wiener Index (H′) and Species Richness (S′) values were detected in the pitfall traps (H′= 2.22; S′= 22).

Keywords: Pitfall trap, Collembola, CCA, biological diversity, trophic level

Orman toprağı üzerinde yaşayan eklembacaklıların Bolu-Aladağ göknar (Abies nordmanniana subsp. bornmulleriana) ekosisteminde farklı yükseltilerdeki mevsimsel değişimi

Özet: Orman ekosistemlerindeki toprak eklembacaklıları (Arthropoda), ölü örtünün parçalanması ve ayrışması sürecinde, birincil ve ikincil tüketiciler olarak önemli rol almaktadır. Toprak ekosistemindeki eklembacaklıların miktarı, çeşitliliği ve toplum yapısı; yetişme ortamı özelliklerinin değişimine çok hızlı tepki vermektedir. Bu çalışmada, ülkemizin önemli orman ağaç türlerinden olan, Uludağ Göknarı (Abies nordmanniana subsp. bornmulleriana Mattf.) ekosistemindeki, orman zemininde yaşayan toprak eklembacaklılarının farklı yükseltilerde mevsimsel değişiminin ortaya konması amaçlanmıştır. Çalışma, Bolu Aladağ ormanlarında, 1200-1600 metre yükseltiler arasındaki (4 yükselti basamağı halinde) saf göknar meşcerelerinde yürütülmüştür. Ölü örtüden çukur tuzaklar kullanılarak yapılan örnekleme kış, bahar, yaz ve güz mevsimlerinde birer kez yapılmıştır. Eklembacaklıların miktar ve çeşitliliğinin; mevsim ve yükseltiye bağlı değişimleri değerlendirilerek, beslenme tiplerine dağılımları ve biyolojik çeşitlilikleri de saptanmıştır. Çalışma sonucunda, eklembacaklıların mevsimlere göre dağılımında en fazla birey yaz mevsiminde (7576 birey/m²), yükseltiye bağlı dağılımında ise en fazla birey 1200 m yükseltide (7854 birey/m²) bulunmuştur. Ortalama Shannon-Wiener İndeksi (H′)=2,22 ve Taksonomik Zenginlik (S′)=22 olarak belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Çukur tuzak, Collembola, CCA, biyolojik çeşitlilik, beslenme seviyesi

Received (Geliş): 07.12.2015 - Revised (Düzeltme): 11.01.2016 - Accepted (Kabul): 15.01.2016

Cite (Atıf): Duyar, A., Makineci, E., 2016. The seasonal variation of arthropods living on forest soil at different altitudes in fir (Abies nordmanniana subsp. bornmulleriana) ecosystem in Bolu-Aladağ. Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University 66(2): xxx-xxx. DOI: 10.17099/jffiu.xxxxx

Keywords

• -

Orman toprağı üzerinde yaşayan eklembacaklıların Bolu-Aladağ göknar (Abies nordmanniana subsp. bornmulleriana) ekosisteminde farklı yükseltilerdeki mevsimsel değişimi

Abstract

Orman ekosistemlerindeki toprak eklembacaklıları (Arthropoda), ölü örtünün parçalanması ve ayrışması sürecinde, birincil ve ikincil tüketiciler olarak önemli rol almaktadır. Toprak ekosistemindeki eklembacaklıların miktarı, çeşitliliği ve toplum yapısı; yetişme ortamı özelliklerinin değişimine çok hızlı tepki vermektedir. Bu çalışmada, ülkemizin önemli orman ağaç türlerinden olan, Uludağ Göknarı (Abies nordmanniana subsp. bornmulleriana Mattf.) ekosistemindeki, orman zemininde yaşayan toprak eklembacaklılarının farklı yükseltilerde mevsimsel değişiminin ortaya konması amaçlanmıştır. Çalışma, Bolu Aladağ ormanlarında, 1200-1600 metre yükseltiler arasındaki (4 yükselti basamağı halinde) saf göknar meşcerelerinde yürütülmüştür. Ölü örtüden çukur tuzaklar kullanılarak yapılan örnekleme kış, bahar, yaz ve güz mevsimlerinde birer kez yapılmıştır. Eklembacaklıların miktar ve çeşitliliğinin; mevsim ve yükseltiye bağlı değişimleri değerlendirilerek, beslenme tiplerine dağılımları ve biyolojik çeşitlilikleri de saptanmıştır. Çalışma sonucunda, eklembacaklıların mevsimlere göre dağılımında en fazla birey yaz mevsiminde (7576 birey/m²), yükseltiye bağlı dağılımında ise en fazla birey 1200 m yükseltide (7854 birey/m²) bulunmuştur. Ortalama ShannonWiener İndeksi (H′)=2,22 ve Taksonomik Zenginlik (S′)=22 olarak belirlenmiştir.

Keywords

• Çukur tuzak, Collembola, CCA, biyolojik çeşitlilik, beslenme seviyesi

References

1. Adkins, J. K., Rieske, L. K., 2013. Loss of a foundation forest species due to an exotic invader impacts terrestrial arthropod communities. Forest Ecology and Management 295: 126-135.
2. Battigelli, J., Berch, S., 2002. Soil fauna in the Sub-Boreal Spruce (SBS) installations of the Long-Term Soil Productivity (LTSP) study of central British Columbia: One-year results for soil mesofauna and macrofauna. British Columbia Ministry of Forests Note.
3. Bei-Bienko, G.Y., Blagoveshchenskii, D.I., Chernova, O.A., Datsig, E.M., Emel'yanov, A.F., Kerzhner, I.M., Loginova, M.M., Martynova, E.F., 1967. Keys to Insects of the European USSR. Akademiya Nauk, USSR.
4. Boulter, S.L., Lambkin, C.L., Starick, N.T, 2011. Assessing the abundance of seven major arthropod groups along an altitudinal gradient and across seasons in subtropical rainforest. Memoirs of the Queensland Museum 55(2).
5. Cassagne, N., Gauquelin, T., Bal-Serin, M.C., Gers, C., 2006. Endemic Collembola, privileged bioindicators of forest management. Pedobiologia 50(2): 127-134.
6. Clarke, A., Gaston, K.J., 2006. Climate, energy and diversity. Proceedings of the Royal Society of London, Series B: Biological Sciences 273: 2257 – 2266.
7. Crossley, D.A., Coleman, D.C., 1999. Microarthropods. In: Sumner M.E., (ed.), Handbook of soil science, CRC Press, C-59 - C-65.
8. Crossley Jr, D.A., 1977. The roles of terrestrial saprophagous arthropods in forest soils: current status of concepts. In: Mattson, W.J., (ed.), The role of arthropods in forest ecosystems, Springer Berlin Heidelberg, 49-56.

9. Çakır, M., 2013. Toprak Eklembacaklılarının, Kayın ve Meşe Ekosistemindeki Mevsimsel Değişimi ve Ölü Örtü Ayrışmasına Etkileri, Doktora Tezi, İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
10. Çakır, M., Makineci, E., 2013. Humus characteristics and seasonal changes of soil arthropod communities in a natural sessile oak (Quercus petraea L.) stand and adjacent Austrian pine (Pinus nigra Arnold) plantation. Environmental Monitoring and Assessment 185: 8943–8955.
11. Dindal, D.L., 1990. Soil Biology Guide. Wiley, New York.
12. Duyar, A., 2014. Toprak eklembacaklılarının (Arthropoda) Bolu-Aladağ göknar (Abies bornmulleriana Mattf.) ekosistemindeki mevsimsel değişimi. Doktora Tezi, İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
13. Faber, J.H., van Wensem, J., 2012. Elaborations on the use of the ecosystem services concept for application in ecological risk assessment for soils. Science of The Total Environment 415: 3–8.
14. Gülsoy, S., Özkan, K., 2008. Tür çeşitliliğinin ekolojik açıdan önemi ve kullanılan bazı indisler. Süleyman Demirel Üniversitesi, Orman Fakültesi Dergisi 1: 168-178.
15. Hodkinson, I.D., 2005. Terrestrial insects along elevation gradients: species and community responses to altitude. Biological Reviews 80: 489-513.
16. Kantarcı, M.D., 1979. Aladağ Kütlesinin (Bolu) Kuzey Aklanındaki Uludağ Göknarı Ormanlarında Yükselti-İklim Kuşaklarına Göre Bazı Ölü Örtü ve Toprak Özelliklerinin Analitik Olarak Araştırılması, İstanbul Üniversitesi.Yayın No, 2634, Orman Fakültesi Yayın No, 274, İstanbul.
17. Kelly, J.A., Samways, M.J., 2003. Diversity and conservation of forest-floor arthropods on a small Seychelles island. Biodiversity Conservation 12(9): 1793-1813.
18. Keten, A., Beşkardeş, V., Kumbaşlı, M., Makineci, E., Zengin, H., Özdemir, E., Yılmaz, E., Yılmaz, H., Çalışkan, S., Anderson, J., 2015. Arthropod diversity in pure oak forests of coppice origin in northern Thrace (Turkey), IforestBiogeosciences and Forestry 8: 615-623.
19. Lavelle, P., Spain, A.V., 2001. Soil Ecology (Vol. 711). Dordrecht: Kluwer Academic Publishers.
20. Lepš, J., Šmilauer, P., 2003. Multivariate analysis of ecological data using CANOCO. Cambridge University Press.
21. Liu, R.T., Zhao, H.L., 2009. Research progress and suggestion for study on soil animal in sandy grassland. Journal of Desert Research 29(4): 656–662.
22. Medianero, E., Castano-Meneses, G., Tishechkin, A., Basset, Y., Barrios, H., Odegaard, F., Cline, A.R., Bail, J., 2007. Influence of local illumination and plant composition on the spatial and seasonal distribution of litter-dwelling arthropods in a tropical rainforest. Pedobiologia 51(2): 131-145.
23. Meyer, J.R., 1994. Kwik-key to soil-dwelling invertebrates, Raleigh, NC, Vision Press. , Moldenke, A.R., 1994. Arthropods. In: Methods of soil analysis, Part 2, Microbiological and biochemical properties. SSSA Book Series No. 5. Madison, WI: Soil Science Society of America, 517-542.
24. O'Donnell, S.E.A.N., Lattke, J., Powell, S., Kaspari, M, 2007. Army ants in four forests: geographic variation in raid rates and species composition. Journal of Animal Ecology 76(3): 580-589.
25. Ojala, R., Huhta, V., 2001. Dispersal of microarthropods in forest soil. Pedobiologia 45(5): 443-450.
26. Özdemir, G.A., 2014. Karadeniz yöresi göknar meşcerelerinde aktüel kuruluşun optimal kuruluşa götürülmesi. Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University 64(1): 51-66.
27. Özkan, K., Aertsen, W., Kint, V., Van Orshoven, J., Muys, B., 2010. Comparison and ranking of different modelling techniques for prediction of site index in Mediterranean mountain forests. Ecological Modelling 221(8): 1119-1130.
28. Paulson, G.S., 2005. Handbook to the construction and use of insect collection and rearing devices, Springer.
29. Sackett, T.E., Classen, A.T., Sanders, N.J., 2010. Linking soil food web structure to aboveand belove-ground ecosystem processes: a meta-analysis. Oikos 119: 1984–1992.
30. Salmane, I., 2000. Investigation of the seasonal dynamics of soil Gamasina mites (Acari: Mesostigmata) in Pinaceum myrtilosum. Latvia, Ecology (Bratislava) 19: 245-252.
31. Sanders, N.J., Dunn, R.R., Fitzpatrick, M.C., Carlton, C.E., Pogue, M.R., Parker, C.R., Simons, T.R., 2010. 10 Diverse elevational diversity gradients in Great Smoky Mountains National Park, USA. In: Spehn, E.M., Korner, C., (ed.), CRC Pres, 75 – 87.
32. Sanders, N.J., Lessard, J.P., Fitzpatrick, M.C., Dunn, R.R., 2007. Temperature, but not productivity or geometry, predicts elevational diversity gradients in ants across spatial grains. Global Ecology and Biogeography 16(5): 640-649.
33. Santos, S.A.P., Cabanas, J.E., Pereira, J.A., 2007. Abundance and diversity of soil arthropods in olive grove ecosystem (Portugal): Effect of pitfall trap type. European Journal of Soil Biology 43: 77-83.
34. Swift, M.J., Heal, O.W., Anderson, J.M., 1979. Decomposition in terrestrial ecosystems. (Vol. 5). University of California Press.
35. Townsend, A.R., Asner, G.P., Cleveland, C.C., 2008. The biogeochemical heterogeneity of tropical forests. Trends in Ecology & Evolution 23(8): 424-431.
36. Wiwatwitaya, D., Takeda, H., 2005. Seasonal changes in soil arthropod abundance in the dry evergreen forest of northeast Thailand, with special reference to collembolan communities. Ecological Research 20: 59–70.