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Diversity and distribution of macro-moths in Mongolia

DOI zum Zitieren der Version auf EPub Bayreuth: https://doi.org/10.15495/EPub_UBT_00006078
URN to cite this document: urn:nbn:de:bvb:703-epub-6078-5

Title data

Enkhtur, Khishigdelger:
Diversity and distribution of macro-moths in Mongolia.
Bayreuth , 2022 . - iv, 178 P.
( Doctoral thesis, 2022 , University of Bayreuth, Faculty of Biology, Chemistry and Earth Sciences)

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Format: PDF
Name: Doctoral_thesis_KE_21.03_print.pdf
Version: Published Version
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Effects of climate change and environmental disturbance on moth communities (Insecta: Lepidoptera) and their distribution patterns along a latitudinal gradient in Mongolia57299294

Project financing: Deutscher Akademischer Austauschdienst

Abstract

Globally, ~8.7 million species are estimated to exist on Earth, and one million species are facing extinction due to human intervention. Biodiversity improves the environment's resilience to disturbances, plays a vital role in sustaining ecosystem functions, and provides ecosystem services to humanity. The significant drivers of biodiversity loss are habitat loss, human population and consumption growth, and climate change. Climate warming will cause cold-adapted species to migrate to higher elevations or latitudes, searching for suitable habitats. Another factor that affects species richness and community composition is an ecological disturbance. However, it is still unclear how species will respond and how many species will disappear in the near future. Species richness (alpha diversity) is used to measure biodiversity since it is practical and widely applicable; however, even for similar environments, the number of species differs; therefore, it is crucial to determine the underlying causes. Beta diversity considers the changes in species composition among areas and can be partitioned into two parts, according to the origin of differences: turnover and nestedness. Turnover reflects the process of environmental filtering, while nestedness reflects colonization, such as the effects of a lack of available resources. For observing potential environmental and climate change, indicator species are used to monitor the environmental condition and assess the ecological integrity. However, how species respond to environmental change depends on their functional traits. Environmental disturbances such as overgrazing eliminate specialist species, while generalists benefit, resulting in a more homogeneous, less resilient environment. It is predicted that there will be massive biodiversity losses if current human population growth continues and if people do not change the way they interact with nature. However, globally, the availability of biodiversity data is not equal: differences may occur spatially (most databases are covering Europe and North America), taxonomically (focus on large animals such as mammals and birds and charismatic organisms such as butterflies), historically (long-term data is missing), and analytically (general pattern is missing). Therefore, we do not know exactly which species are disappearing in many places of the world and where conservation management should focus. So, it is necessary to learn how many species exist, how disturbance affects their distribution, how they respond to disturbance depending on their ecological niches, etc. in order to conserve biodiversity. In this thesis, I integrated and analyzed published data on geometrid moths and interpreted their diversity pattern; moreover, I studied the diversity and distribution of macro moths in the field and further investigated the effects of livestock grazing on moth assemblages under different climatic conditions. The central part of the thesis was conducted at ten sites located along the latitudinal gradient in Mongolia, totaling a transect length of 860 km from the Gobi Desert into the steppe. I found a breakpoint at 46° N for both the beta diversity pattern of moth communities and precipitation and temperature. In the desert, beta diversity was due to species loss/gain, and in grassland, it was caused by species replacement. The low number of species and the relatedness of beta diversity to species loss in the desert reflect the lower productivity of this ecosystem. Based on the overlapping breakpoints of environment and community structure, I expect the grassland sites to become more similar to desert sites if global temperatures continue to rise, leading to a more nested pattern of moth diversity. The contrasting patterns of beta diversity in deserts and grasslands mean that different conservation approaches are necessary. My thesis demonstrates that moths in the two contrasting biomes responded differently to grazing and that moth families showed different responses. In the desert, climate variables overrode the effects of grazing, whereas, in the grassland, the effects of grazing were more pronounced. For the first time, I assessed indicator species for distinct grazing regimes in contrasting biomes in Mongolia and identified indicator species for sections of the latitudinal gradient. The results of the literature review and up-to-date field studies serve as baseline data for future research that will be useful in identifying changes. In addition, areas at the highest elevations in desert habitat that may serve as refuges for biodiversity, as reflected by moths, should be studied in more detail and over the long term. Future studies should aim to 1) Compile and integrate records for other moth families and create a species checklist. 2) Investigate and compile trait-related information. 3) Evaluate the population size of rare species of moths and update the conservation status. 4) Study the phylogenetic diversity of moths in Mongolia. 5) Predict the potential and projected distribution of moths in the Palearctic region.

Abstract in another language

Weltweit gibt es schätzungsweise 8,7 Millionen Arten auf der Erde, und ein Million Arten sind vom Aussterben bedroht, weil der Mensch eingreift. Die biologische Vielfalt verbessert die Widerstandsfähigkeit der Umwelt gegenüber Störungen, spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Ökosystemfunktionen und erbringt Ökosystemleistungen für die Menschheit. Die wichtigsten Ursachen für den Verlust der biologischen Vielfalt sind der Verlust von Lebensräumen, das Wachstum der menschlichen Bevölkerung und ihres Konsums, sowie der Klimawandel. Die Klimaerwärmung wird dazu führen, dass kälteangepasste Arten auf der Suche nach geeigneten Lebensräumen in höhere Lagen oder Breitengrade abwandern. Ein weiterer Faktor, der den Artenreichtum und die Zusammensetzung der Lebensgemeinschaften beeinflusst, sind ökologische Störungen. Es ist jedoch noch unklar, wie die Arten darauf reagieren und wie viele Arten in naher Zukunft verschwinden werden. Der Artenreichtum (Alpha-Diversität) wird zur Messung der biologischen Vielfalt verwendet, da er praktisch und weithin anwendbar ist; allerdings ist die Anzahl der Arten selbst in ähnlichen Umgebungen unterschiedlich; daher ist es von entscheidender Bedeutung, die dem zugrunde liegenden Ursachen zu ermitteln. Die Beta-Diversität berücksichtigt die Veränderungen in der Artenzusammensetzung zwischen verschiedenen Gebieten und kann je nach dem Ursprung der Unterschiede in zwei Teile unterteilt werden: Arten-Turnover und Nestedness (Verschachtelung). Der Turnover spiegelt den Prozess der Umweltfilterung wider, während die Nestedness die Besiedlungsgeschichte widerspiegelt, beispielsweise die Auswirkungen eines Mangels an verfügbaren Ressourcen. Zur Beobachtung potenzieller Umwelt- und Klimaveränderungen werden Indikatorarten verwendet, um den Umweltzustand zu überwachen und die ökologische Integrität eines Habitats zu bewerten. Wie die Arten auf Umweltveränderungen reagieren, hängt jedoch von ihren funktionellen Merkmalen ab. Umweltstörungen wie Überweidung eliminieren spezialisierte Arten, während Generalisten davon profitieren, was dann zu einer homogeneren, weniger widerstandsfähigen Umwelt führt. Wenn das derzeitige Bevölkerungswachstum anhält und die Menschen ihren Umgang mit der Natur nicht ändern wird ein massiver Verlust an biologischer Vielfalt prognostiziert. Die Verfügbarkeit von Daten zur biologischen Vielfalt ist jedoch weltweit uneinheitlich, daher ergeben sich auf den verschiedenen Ebenen große Unterschiede: räumlich (die meisten Datenbanken decken Europa und Nordamerika ab), taxonomisch (Schwerpunkt auf großen Tieren wie Säugetieren und Vögeln und charismatischen Organismen wie Schmetterlingen), historisch (es fehlen langfristige Daten), analytisch (es fehlen allgemeine Muster). Daher wissen wir an vielen Orten der Welt nicht genau, welche Arten verschwinden und worauf sich das Erhaltungsmanagement konzentrieren sollte. Um die biologische Vielfalt zu erhalten, muss man also wissen, wie viele Arten es gibt, wie sich Störungen auf ihre Verbreitung auswirken, wie sie je nach ihrer ökologischen Nische auf Störungen reagieren usw. In dieser Arbeit habe ich die veröffentlichte Daten über Nachtfalter der Geometridae in der Mongolei zusammengefasst und analysiert und ihre Diversitätsmuster interpretiert. Darüber hinaus habe ich die Diversität und Verteilung von Makrofalterarten im Feld untersucht und die Auswirkungen der Beweidung durch Vieh auf die Nachtfaltergemeinschaften unter verschiedenen klimatischen Bedingungen untersucht. Der Hauptteil der Arbeit wurde an zehn Standorten entlang des Breitengradgradienten in der Mongolei durchgeführt, die insgesamt eine Transektlänge von 860 km von der Wüste Gobi bis in die Steppe aufweisen. Ich fand einen Bruchpunkt bei 46° N sowohl für das Beta-Diversitätsmuster der Mottengemeinschaften als auch für Niederschlag und Temperatur. In der Wüste war die Beta-Diversität auf den Verlust bzw. die Zunahme von Arten zurückzuführen, während sie im Grasland durch den Austausch von Arten verursacht wurde. Die geringe Artenzahl und der Zusammenhang zwischen der Beta-Diversität und dem Artenverlust in der Wüste spiegeln die geringere Produktivität dieses Ökosystems wider. Aufgrund der sich überschneidenden Bruchpunkte von Gemeinschaftsstruktur und Umweltgradienten erwarte ich, dass sich die Graslandstandorte den Wüstenstandorten annähern werden, wenn die globalen Temperaturen weiter steigen, was zu einem stärker verschachtelten Muster der Diversität der Nachtfalter führen wird. Die gegensätzlichen Muster der Beta-Diversität in Wüsten und Grasland bedeuten, dass unterschiedliche Ansätze zum Schutz der Arten erforderlich sind. Meine Doktorarbeit zeigt, dass die Nachtfalter in den beiden kontrastierenden Biomen unterschiedlich auf die Beweidung reagieren und dass die Mottenfamilien unterschiedliche Reaktionen zeigen. In der Wüste überlagerten die Klimavariablen die Auswirkungen der Beweidung, während im Grasland die Auswirkungen der Beweidung stärker ausgeprägt waren. Zum ersten Mal habe ich Indikatorarten für unterschiedliche Beweidungsregime in kontrastierenden Biomen in der Mongolei bestimmt und Indikatorarten für Abschnitte des Breitengradienten ermittelt. Sowohl die Ergebnisse der Literaturrecherche, als auch die aktuellen Feldstudien dienen als Basisdaten für künftige Forschungen, die bei der Detektion von Veränderungen hilfreich sein werden. Darüber hinaus sollten die höchstgelegenen Gebiete in Wüstenhabitaten eingehender und langfristig untersucht werden, weil sie als Refugien für die Artenvielfalt dienen können, wie es sich am Beispiel der Nachtfalter gezeigt hat, eingehender und langfristig untersucht werden. Künftige Studien sollten folgende Ziele fokussieren: 1) Zusammenstellung und Integration von Datensätzen für andere Nachtfalterfamilien und Erstellung einer Arten-Checkliste. 2) Untersuchung und Zusammenstellung von Informationen zu funktionalen Merkmalen verschiedener Arten. 3) Bewertung der Populationsgröße seltener Nachtfalterarten und Aktualisierung ihres Schutzstatus. 4) Untersuchung der phylogenetischen Vielfalt der Nachtfalter in der Mongolei. 5) Vorhersage der potenziellen und voraussichtlichen Verbreitung von Nachtfaltern in der paläarktischen Region.

Further data

Item Type: Doctoral thesis (No information)
Keywords: Moth; Lepidoptera; Mongolia; livestock; functional traits; beta diversity; alpha diversity; latitudinal gradient; habitat disturbance; ecoregions; geometridae; species checklist; breakpoint; piecewise regression; grazing
DDC Subjects: 500 Science > 550 Earth sciences, geology
Institutions of the University: Faculties > Faculty of Biology, Chemistry and Earth Sciences > Department of Earth Sciences > Chair Biogeography
Graduate Schools > University of Bayreuth Graduate School
Faculties
Faculties > Faculty of Biology, Chemistry and Earth Sciences
Faculties > Faculty of Biology, Chemistry and Earth Sciences > Department of Earth Sciences
Graduate Schools
Language: English
Originates at UBT: Yes
URN: urn:nbn:de:bvb:703-epub-6078-5
Date Deposited: 29 Mar 2022 05:30
Last Modified: 29 Mar 2022 05:31
URI: https://epub.uni-bayreuth.de/id/eprint/6078

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