Universität zu Köln

Community structure and ecological niches of free-living terrestrial nematodes in north-eastern Vietnam.

Nguyen, Thi Anh Duong (2017) Community structure and ecological niches of free-living terrestrial nematodes in north-eastern Vietnam. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    Nematodes are highly abundant and globally the most diverse group of soil fauna. Due to the lack of taxonomists, only a handful of studies exist on communities of free-living nematodes in tropical areas worldwide. The true species richness and functional composition of nematode communities in Vietnam are virtually unknown. Changes in soil functioning affect nematode community composition long before adverse effects on chemical and physical soil parameters are measurable. Consequently, nematodes are excellent indicators of soil function and ecosystem services. We investigated the nematode fauna in soils of three Nature Reserves in Cao Bang, Lang Son and Cat Ba provinces in north-eastern Vietnam in May, 2013. First, we identified the nematodes (if possible) until species level to estimate the numbers and diversity of known and undescribed taxa. Then, based on the different trophic groups, nematode functional guilds were determined. These data were used to calculate different ecological indices in order to describe how changes in land use affected the functioning of soils in a gradient from primary forest, secondary forests, slash and burn agriculture and intensive agricultural management. In total, more than 14,000 specimens were identified. These nematodes belonged to 105 genera, 42 families and 9 orders, of which 48 genera and 13 families belonged solely to the order Dorylaimida. The Order Dorylaimida is taxonomically particularly challenging because it is highly diverse, but species show only little differences in morphological characters. More than 1/3 of the identified species of Dorylaims were new to science. Twelve new species were described comprising three species of the genus Aporcelaimoides: A. brevistylum, A. minor, A. silvaticum; three species of the genus Aporcelinus: A. falcicaudatus, A. paramamillatus, A. paraseychellensis, and six species of the genus Sectonema: S. birrucephalum, S. buccociliatum, S. caobangense, S. ciliatum, S. tropicum and S. vietnamense. Three species were recorded for the first time from Vietnam: Axonchium thoubalicum, Belondira murtazai and Oxybelondira paraperplexa. One species Cephalobus topali was re-described and transferred to the genus Acrobeloides. Also molecular data confirmed that the diversity of dorylaims is little known, only 5 sequences obtained from Genbank could be assigned to the sequenced nematodes with a similarity higher than 95%. The nematode assemblages and diversity were significantly different between different regions and among four land use intensities. Nematode assemblages in primary forests were composed mainly of large and long-lived predators and omnivores (46-74%), compared to a successive increase of short-lived bacterivores (5-14%), plant parasites (11-24%) and fungivores (3-15%) with land-use intensification. Our data indicated that nematode community analysis was a useful tool to predict functional changes in soil ecosystems. Different ecological indices (i.e. the Maturity Index (MI), the Plant-Parasite Index (PPI), the Basal Index, Enrichment index, Structure index and Channel Index) have been developed in temperate ecosystems to describe shifts in soil functioning and ecosystem services based on changes in the composition of nematode trophic groups. We tested whether this framework could be applied to tropical soils. In particular the Maturity indices were hardly applicable in tropical soils. Further it turned out that comparable change in land use led to very different transformations of soil conditions. For example the soil C/N ratios did not change as expected with increasing land-use and were not correlated with the composition of the soil microflora. Overall, our studies substantially contribute to our understanding of the functioning and the causes of degradation of tropical soils and to the knowledge of the biodiversity of free-living nematodes. This study found clear evidence corroborating the idea that the diversity and species richness of nematodes from tropical regions is higher than temperate regions. In conclusions, my studies of free-living nematodes communities of Vietnam showed: 1) The diversity of nematodes in tropical soils has been vastly underestimated; 2) Land-use intensity had strong impacts on nematode communities; 3) Changes in nematode communities along gradients of within increasing land use intensity could not be simply explained by abiotic soil conditions.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    Nematoden sind hochabundant und global die diverseste Gruppe der Bodenfauna. Es gibt nur wenige Taxonomen für freilebende Nematoden und daher existieren weltweit nur eine Handvoll Studien zu freilebenden Nematoden aus tropischen Gebieten. Der Artenreichtum und die funktionelle Zusammensetzung von Nematodengemeinschaften In Vietnam sind noch vollständig unbekannt. Veränderungen von Bodenfunktionen beeinflussen Nematodengemeinschaften lange bevor chemische und physikalische Bodenparameter messbar sind. Daher sind Nematoden exzellente Indikatoren von Bodenfunktionen und Ökosystemdienstleistungen. Wir untersuchten die Nematodenfauna in Böden dreier Naturreservate in den Provinzen Cao Bang, Lang Son und Cat Ba Provinces im Nordosten Vietnams im May 2013. Nematoden wurden (wenn möglich) auf auf Artniveau bestimmt um die Zahl und Diversität der bekannten und unbekannten Taxa zu bestimmen. Basierend auf den trophischen Gruppen wurden die Nematoden anschließend funktionelle Gilden zugeordnet. Mit diesen Daten wurden unterschiedliche ökologische Indices errechnet, um zu beschreiben wie Änderungen in der Landnutzung die Bodenfunktionen in Primärwäldern, Sekundärwäldern, Brandrodung und intensiv bewirtschafteten Akerflächen beeinflussten. Insgesamt wurden mehr als 14 000 Individuen identifiziert. Diese Nematoden gehörten zu 105 Genera, 42 Familien, und 9 Ordnungen. Davon gehörten 48 Genera und 13 Familien allein zu der Gruppe der Dorylaimida. Die taxonomische Bearbeitung der Ordnung Dorylaimda ist besonders anspruchsvoll da sie hochdivers ist, aber sich die einzelnen Arten morphologisch wenig unterscheiden. Mehr als 1/3 der identifizierten Arten der Dorylaimiden waren noch nicht beschrieben. Insgesamt wurden 12 neue Arten beschrieben, davon 3 Arten im Genus Aporcelaimoides: A. brevistylum, A. minor, A. silvaticum; 3 Arten im Genus Aporcelinus: A. falcicaudatus, A. paramamillatus, A. paraseychellensis, und 6 Arten im Genus Sectonema: S. birrucephalum, S. buccociliatum, S. caobangense, S. ciliatum, S. tropicum und S. vietnamense. Drei Arten konnten zum ersten Mal in Vietnam nachgewiesen werden: Axonchium thoubalicum, Belondira murtazai and Oxybelondira paraperplexa. Eine Art in der Cephalobus topali Gruppe wurde neubeschrieben und zu Acrobeloides transferiert. Molekulare Daten bestätigten die geringe Kenntnis der Dorylaimiden; nur 5 Sequenzen aus der Genbank Datei wiesen mehr als 95% Ähnlichkeit zu den sequenzierten Nematoden auf. Die Nematodengemeinschaften unterschieden sich sigfnifikant zwischen den Regionen und den Landnutzungsintensitäten. Nematodengemeinschaften von Primärwäldern beinhalteten vor allem große, langlebige Prädatoren und Omnivore (46-74%), im Vergleich zu einer kontinuierlichen Zunahme von kurzlebigen Bacterivoren (5-15%), Pflanzenparasiten (11-24%) und Pilzfressern (3-15%) mit Zunahme der Landnutzung. Die Analyse der Nematodengemeinschaften erwies sich damit als nützlich um funktionelle Veränderungen im Bodenökosystem vorherzusagen. Unterschiedliche ökologische Indices (der Maturity Index (MI), der Plant-Parasite Index (PPI), der Basal Index, Enrichment index, Structure index und Channel Index) wurden in temperierten Ökosystemen entwickelt um anhand der Veränderungen in der trophischen Zusammensetzung von Nematodengemeinschaften Änderungen in Bodenfunktionen und Ökosystemdienstleistungen zu ermitteln. Wir testeten ob dieselben Rahmenbedingungen auf tropische Böden angewandt werden können. Insbesondere die Maturity Indices ließen sich auf tropische Böden kaum anwenden. Darüber hinaus zeigte sich, dass vergleichbare Veränderungen in der Landnutzung zu ganz unterschiedlichen Veränderungen der Böden führten. Zum Beispiel veränderten sich die C/N Verhältnisse nicht wie erwartet mit steigender Landnutzung und auch Veränderungen der Bodenmikroflora waren nicht mit der Landnutzung korreliert. Insgesamt haben unsere Untersuchungen sehr zum Verständnis der Funktion und den Ursachen der Degeneration tropischer Böden, als auch zur Kenntnis der Biodiversität der freilebenden Nematoden beigetragen. Diese Studie fand klare Belege für eine höheren Diversität und einen höheren Artenreichtums der Nematoden in tropischen Regionen im Vergleich zu temperierten Regionen. Zusammenfassend haben meine Arbeiten über freilebende Nematodengemeinschaften in Vietnam gezeigt, dass 1) die Diversität der Nematodengemeinschaften in tropischen Böden stark unterschätzt wurde, 2) Veränderungen der Landnutzung sich stark auf die Nematodengemeinschaften auswirkten, und 3) Veränderungen der Nematodengemeinschaften entlang von Landnutzungsgradienten nicht einfach durch abiotische Bodenfaktoren erklärt werden konnten.German
    Creators:
    CreatorsEmail
    Nguyen, Thi Anh Duongnad2807@yahoo.com
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-73669
    Subjects: Life sciences
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    Community structure, free-living nematodes, VietnamUNSPECIFIED
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > Zoologisches Institut
    Language: English
    Date: 23 January 2017
    Date Type: Publication
    Date of oral exam: 19 January 2017
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 01 Feb 2017 10:05:26
    Referee
    NameAcademic Title
    Bonkowski, MichaelProf. Dr
    Ziegler, ThomasPD. Dr
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/7366

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