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2019-04-16

Picky carnivorous plants?

Picky carnivorous plants?

Saskia Klink & Philipp Giesemann, BayCEER Laboratory of Isotope Biogeochemistry

Instead of existing at the bottom of the food chain, some plants have flipped the natural order to become carnivorous. Using specially modified leaf traps, they capture and digest animal prey to tap into an additional nitrogen-nutrient source. But are they picky eaters?

Evolving an extraordinary way of nutrition, carnivorous plants turned the tables by literally eating animal prey to tap on an additional nitrogen-nutrient source. The evolution of trap structures was very creative, for instance from terrestrial sticky leaf traps and pitfalls to aquatic eel traps and suction bladders. Most research on the nutrition of carnivorous plants evaluates the proportion of nitrogen received from a pooled prey sample, however, carnivorous plants may have a picky preference for their prey. Some carnivorous plant species feed on insects, or on seafood like plankton, and some are even vegetarian feeding on leaf litter. Nevertheless, it is not known how picky a carnivorous plant can be. Could the evolution of trapping structures represent a response of the plant to be the first to feed on animal prey before the prey feed on the plant?

Flower Pinguicula alpina

To investigate prey preferences of carnivorous plants, we focused on European carnivores from the Lentibulariaceae family. We sampled the terrestrial butterwort Pinguicula which has sticky leaves to trap terrestrial prey, and the aquatic bladderwort Utricularia which traps aquatic prey with suction bladders. We collected potential prey (insects, plankton) and graded them by trophic level (e.g. phytophagous, zoophagous). We applied a stable isotope natural abundance approach linked with a Bayesian inference isotope mixing model to calculate the carnivorous plants` prey-derived nitrogen uptake.

Overall, the investigated plant species gained around one-third of their total nitrogen from prey. Pinguicula species gained most of their prey-derived nitrogen from herbivorous prey, and only some from zoophagous prey. Utricularia benefitted from zooplankton-derived nitrogen, but also benefitted from phytoplankton, suggesting a ‘vegetarian’ component of their diet. Carnivorous plants might be picky eaters after all.

Flower Pinguicula vulgaris

Figure legend:
Bladder traps of Utricularia (top)
Flower of Pinguicula alpina (middle)
Sticky leaf trap and flower of Pinguicula vulgaris (bottom)

 

Further information:

Klink, S; Giesemann, P; Gebauer, G. (2019): Picky carnivorous plants? Investigating preferences for preys’ trophic levels – a stable isotope natural abundance approach with two terrestrial and two aquatic Lentibulariaceae tested in central Europe, Annals of Botany, doi: 10.1093/aob/mcz022



http://www.bayceer.uni-bayreuth.de/ibg

2019-02-20

Nitrogen enrichment in host plants increases the mortality of common Lepidoptera species

Nitrogen enrichment in host plants increases the mortality of common Lepidoptera species

Susanne Kurze, Doctoral student, Functional and Tropical Plant Ecology

The decline of Lepidoptera species is a well-known trend in Central and Western Europe and correlates with the intensification of agriculture in the recent decades. Lepidoptera species are affected by the loss of habitat structures, fragmentation and changes in the land-use intensity. However, fertilization as one important factor going along with agricultural intensification receives almost no attention as potential reason for the decline of Lepidoptera species. This is intriguing, since speculations about its influence on Lepidoptera species exist for several years.

Lepidoptera species as herbivorous insects strongly depend on the nutrient quality of their host plants, which is influenced by agricultural fertilization. Plants use carbon compounds as tissue building blocks and therefore offer only an inadequate diet for herbivorous insects due to their low nitrogen contents. Insects in turn need nitrogen to build proteins as tissue building blocks.  Nitrogen is thus considered as the most important nutrient for herbivorous insects. Several studies confirmed that higher nitrogen contents in the diet increase the performance of Lepidoptera species, i.e. the individuals have shorter development times, higher pupal weights or the survival rate of the larvae increases. However, most of these studies considered pest species and the fertilization treatments were not related to agricultural fertilization.

This was the starting point for our investigation focusing on the question how common Lepidoptera species respond to host plants receiving fertilizer quantities commonly used in agriculture. In our study we considered four butterfly and two moth species, which inhabit different habitats, tolerate different land-use intensities and feed on two different host-plant families. Larvae of these six species were fed either with unfertilized or fertilized plants receiving 150 and 300 kg N ha−1 year−1, respectively. These fertilization treatments correspond to quantities usually applied in agriculture.

Larve Lycaena phlaeas

The survival rate of the larvae in all six species feeding on fertilized plants decreased of at least one-third compared to the control group. In the most sensitive moth, the difference of the survival rate between the control group and the 300 kg N ha−1 year−1 treatment was about 70%.

This negative response of all six study species undermines the common assumption that Lepidoptera species benefit from plants with higher nitrogen contents. Instead, the study provides the first evidence that under an experimental setup nitrogen enrichment in plants due to agricultural fertilization significantly increases the mortality of common Lepidoptera species. It is very likely that this effect, which receives so far almost no attention, contributes to the range-wide decline of Lepidoptera species in Western and Central Europe.

 

Figure legends:

Lycaena tityrus (Brauner Feuerfalter) on Helichrysum arenarium (Sand-Strohblume) © Thomas Fartmann

Larva of Lycaena phlaeas (Kleiner Feuerfalter) © Susanne Kurze



https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00442-018-4266-4

2019-02-10

Glückwunsch! Preiswürdige Ideen bringen den Nahverkehr in Hochfranken ins Rollen

Mit Sebastian Dörner und Carsten Schaller sahnten Anfang Februar zwei Geoökologie-Alumni der Uni Bayreuth im Ideenwettbewerb „Mobilität Digital Hochfranken“ gemeinsam den mit 2000 Euro dotierten zweiten Preis ab. Ziel des vom Institut für Informationssysteme der Hochschule Hof im Rahmen eines Forschungsprojekts ausgeschriebenen Wettbewerbs „MobiDig“ war es, die Mobilität in der Region durch die Entwicklung nachhaltiger und innovativer Konzepte zu stärken.

MobiDig

Sebastian Dörner arbeitet im Kompetenznetzwerk Wasser und Energie Oberfranken-Ost in Hof und erzählt: „Durch meinen Umzug in die ländliche Gegend Hochfrankens musste ich zusehen, wie ich bewusst ohne eigenes Auto zur Arbeit komme und habe mich sehr über die schlechte Vermarktung und Umsetzung des ÖPNVs geärgert. Durch meine Netzwerkmanager-Tätigkeit und der lokalen Zeitung bin ich auf den Wettbewerb gestoßen.“ Mit Carsten Schaller, der in der Arbeitsgruppe Klimatologie an der Universität Münster promoviert, holte er sich einen ebenfalls sehr am öffentlichen Personennahverkehr Interessierten mit ins Boot. Sie waren sich einig: gerade vor dem Hintergrund der oft eher von Stillstand bestimmten Debatten zum Klimawandel ist der Verkehrssektor mit 18% der CO2-Gesamtemissionen in Deutschland ein Bereich, in dem etwas verändert werden muss - und kann!

In ihrem Verbundkonzept „Bahn - Schnellbus – Hochfranken Rufauto (Hora)" schlagen sie drei Maßnahmen vor, um nach dem Grundsatz „Das Angebot generiert die Nachfrage!“ den öffentlichen Nahverkehr deutlich attraktiver zu gestalten: Schnellbusse sollen die Lücken im Schnellverkehr zwischen den Oberzentren schließen und wie die Bahn im Stundentakt verkehren. Der Anschluss der Dörfer an den Schnellverkehr wird vom ebenfalls im Stundentakt verkehrenden Hora geleistet. Diese Weiterentwicklung und sinnvolle Koppelung bereits bestehender Konzepte (Bahn, Bus, Anrufsammeltaxi) ist verhältnismäßig schnell umsetzbar und und wird als Verbund aus einer Hand vermarktet - mit gemeinsamem Fahrschein, Fahrplan und App, um den abschreckenden „Fahrkartendschungel" zu lichten.

Das Ergebnis wäre eine bessere Land-Stadt-Verknüpfung im Stundentakt statt wie heute oft nur zwei bis drei Busverbindungen pro Tag. Die Nutzer sparen Zeit schon beim „Buchen in einem Aufwasch“ sowie durch die Taktung mit Schnellbussen und Zugverkehr. Erwartet wird zudem eine bessere Auslastung der öffentlichen Fahrzeuge. Die beiden Preisträger schließen ihr Konzept mit einem Zeitplan für die notwendigen Schritte zur Umsetzung bis zum – angestrebten – Beitritt der Landkreise Hof, Kronach, Kulmbach und Wunsiedel sowie der kreisfreien Stadt Hof zum Verkehrsverbund Großraum Nürnberg VGN. Während das Preisgeld von den Gewinnern in die private Fahrradmobilität und einen Sprachkurs investiert wird, dürfen wir in Oberfranken nun gespannt sein, welche Teile der prämierten Konzepte tatsächlich umgesetzt werden.

(Text: Birgit Thies, Bild: Landratsamt Hof)
Offizieller Bericht über die Preisverleihung (LK Hof):



https://www.landkreis-hof.de/sieger-des-mobidig-wettbewerbs-ausgezeichnet/


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