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Berthelot, Sylvie; Frühbrodt, Tobias; Hajek, Peter; Nock, Charles A.; Dormann, Carsten F.; Bauhus, Jürgen; Fründ, Jochen
Journal of ecology, July 2021, 2021-07-00, 20210701, Letnik: 109, Številka: 7Journal Article
In recent decades, European temperate forests have repeatedly suffered from severe droughts. Drought‐weakened forests have often become more susceptible to pest outbreaks such as bark beetle infestations. Tree species diversity is expected to increase resistance to drought and pests, but evidence for a positive tree diversity effect on insect pest reduction is largely circumstantial. Here we tested the effects of tree diversity and biogeographic origin of tree species on bark beetle infestation in a large, young tree diversity experiment, with six broadleaved and six conifer species from Europe and North America. Lower infestation risk was expected for the exotic tree species in each congeneric pair (spruce, larch and pine) and for mixtures with higher species richness and higher broadleaf proportion. Following a severe drought in summer 2018, the conifer trees were attacked by the six‐toothed spruce bark beetle Pityogenes chalcographus. Bark beetle boreholes were recorded in winter 2018/2019 on all conifer species. Norway spruce Picea abies and European larch Larix decidua were the most infested species and thus considered main hosts of the bark beetle. For these two species, probability of infestation decreased with increasing tree diversity (although this was only significant for Larix). In contrast, Pinus, which were less infested overall, were more likely to be infested in plots with high tree diversity. Exotic trees tended to be less infested, with clearest support for enemy release found at the level of infestation intensity when considering pure conifer stands. Overall, the effects of tree diversity and tree species origin were not as strong as the effect of position within the experimental site, where higher rates of infestation were observed at the edge than in the centre. Synthesis. Increasing tree diversity may reduce the risk of bark beetle infestation for genera prone to high infestation rates (Picea and Larix), but risk for less preferred genera (Pinus, and to some extent the exotic tree species) may increase with tree diversity due to spillover from preferred hosts. In mixed forests, the risk of infestation, even by relatively specialized insect pests, may be redistributed among tree species rather than reduced for all. Zusammenfassung In den letzten Jahrzehnten haben die Wälder der gemäßigten Zone Europas wiederholt unter schweren Dürreperioden gelitten. Durch Trockenheit geschwächte Wälder sind oft anfälliger für Befall mit Schädlingen wie z.B. Borkenkäfer geworden. Es wird erwartet, dass Baumartenvielfalt die Resistenz gegen Trockenheit und Schädlinge erhöht, aber bisher gibt es nur wenige Hinweise dafür, dass Baumdiversität den Befall mit Insektenschädlingen reduziert. In dieser Studie haben wir die Auswirkungen der Baumdiversität und der biogeographischen Herkunft der Baumarten auf den Borkenkäferbefall in einem großen, jungen Baumdiversitätsexperiment mit sechs Laub‐ und sechs Nadelbaumarten aus Europa und Nordamerika getestet. Nach einer starken Trockenheit im Sommer 2018 wurden die Nadelbäume vom Kupferstecher Pityogenes chalcographus befallen. Bohrlöcher durch den Borkenkäfer wurden im Winter 2018/2019 an allen Nadelbaumarten festgestellt. Ein geringeres Befallsrisiko wurde für die exotischen Baumarten in jedem Gattungspaar (Fichte, Lärche und Kiefer) und für Mischungen mit höherem Artenreichtum und höherem Laubbaumanteil erwartet. Die Gemeine Fichte Picea abies und Europäische Lärche Larix decidua waren die am stärksten befallenen Arten und galten somit als Hauptwirte des Borkenkäfers. Für diese beiden Arten nahm die Befallswahrscheinlichkeit mit zunehmender Baumdiversität ab (obwohl dies nur für Larix signifikant war). Im Gegensatz dazu waren Pinus, die insgesamt weniger befallen waren, in Parzellen mit hoher Baumdiversität häufiger befallen. Exotische Bäume waren tendenziell weniger befallen, wobei der deutlichste Beleg dafür auf der Ebene der Befallsintensität bei reinen Nadelbaumbeständen gefunden wurde. Insgesamt waren die Effekte der Baumvielfalt und der Baumartenherkunft nicht so stark wie der Effekt der Position innerhalb der Versuchsfläche, wo am Rand höhere Befallsraten als in der Mitte beobachtet wurden. Synthese. Eine zunehmende Baumvielfalt kann das Risiko eines Borkenkäferbefalls für Gattungen, die für hohe Befallsraten anfällig sind (Picea und Larix), verringern, aber das Risiko für weniger bevorzugte Gattungen (Pinus und bis zu einem gewissen Grad die exotischen Baumarten) kann mit der Baumvielfalt aufgrund von spill‐over von bevorzugten Wirten zunehmen. In Mischwäldern kann das Befallsrisiko, selbst durch relativ spezialisierte Schadinsekten, eher auf die Baumarten umverteilt als für alle reduziert werden. Increasing tree diversity may reduce the risk of bark beetle infestation for genera prone to high infestation rates (Picea and Larix), but risk for less preferred genera (Pinus, and to some extent the exotic tree species) may increase with tree diversity due to spillover from preferred hosts. In mixed forests, the risk of infestation, even by relatively specialized insect pests, may be redistributed among tree species rather than reduced for all. Aerial view forest photograph: Kyle R. Kovach.
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