cc_byFietz, JoannaErhardt, Stefanie2025-10-092025-10-092025https://hohpublica.uni-hohenheim.de/handle/123456789/1807110.60848/13002Global biodiversity is declining rapidly, mainly as a result of anthropogenic pressures. Changes in land, such as deforestation and conversion to agriculture, are the main drivers of biodiversity loss, followed by direct exploitation such as hunting. Climate change and pollution are also contributing factors. The garden dormouse (Eliomys quercinus, Gliridae) is a small mammalian hibernator that has disappeared from more than 50% of its former range in recent decades, mainly in Eastern and Central Europe. The reasons for this decline are not yet fully understood. However, information on its biology, ecology, habitat requirements, and potential threats is needed to implement targeted conservation measures. To address this lack of knowledge, this study focuses on: 1. Filling knowledge gaps in the reproductive biology of the garden dormouse, including its genetic mating system and the timing of reproduction and hibernation (phenology), to better understand its life history strategies. 2. Identifying essential resources for the garden dormouse within the mountain forest, by investigating nesting behavior, home range use, and feeding ecology. 3. Characterizing potential threats for this species within the coniferous mountain forest by investigating the effects of climate change, the loss of essential resources, and habitat fragmentation. Therefore, a capture-mark-recapture study of the garden dormouse was conducted in the Northern Black Forest, one of its last natural distribution areas in Germany. To investigate the reproductive biology and the mating system of the garden dormouse, parentage analyses using five polymorphic microsatellite markers were combined with morphometric and behavioral data. Phenology was analyzed using capture-mark-recapture data in combination with morphometric measurements. To identify key resources during different life history stages, diet composition analysis in fecal samples and home range use and daytime resting sites were investigated by radio telemetry. Potential threats to the species were assessed by analyzing changes in body mass – used as a proxy for fitness – between two time periods (2003-2005 and 2018-2021), and by evaluating the effect of ambient winter temperatures on post-hibernation body mass. Based on the movement patterns of radio-tracked individuals, potential barrier effects of forest paths and trails were investigated. Genetic analyses and indirect indicators revealed that the garden dormouse is promiscuous. Typically for a promiscuous species garden dormice have relatively large testes and minimal sexual dimorphism. Males have extensive home ranges that overlap with those of several females, increasing the probability of mating encounters. This mating system maintains genetic variability, helping to avoid inbreeding and promotes offspring fitness. Garden dormice showed two birth peaks per year between 2003 and 2005, in contrast to only one birth peak in 2018-2021. Late-born juveniles grew faster to build sufficient fat reserves necessary for hibernation survival. The later onset of pre-hibernation fattening observed in adult females compared to adult males suggests that females must compensate for their higher energy demands during reproduction before hibernation starts. The home range provides essential resources for survival and reproduction, including food, resting sites, and mating partners. Garden dormice in the Black Forest showed a median home range size of 3.8 ha, with resting sites used in nest boxes and ground holes. However, ground holes were used more frequently during reproduction and low ambient temperatures, and are therefore an important resource especially during periods of high energy demand. The results of this study show that garden dormice are omnivorous with a preference for arthropods during the critical life history stages of juvenile growth and pre-hibernation fattening. Analyses of the crossing behavior showed that that adult garden dormice avoided crossing 4 m wide forest paths, which poses a significant threat to their survival by limiting their ability to colonize new areas, inhibiting gene flow and mate finding. In addition, this study also found that from 2018 to 2021, garden dormice had a reduced body mass during pre-hibernation fattening and growth compared to 2003 to 2005. As arthropods are the main food resource during this period, the ongoing insect decline may already be negatively affecting the availability of essential food resources, thereby reducing the survival probability of this population. This study found no effect of ambient temperature on post-hibernation body mass or phenology; however, the study sites were located at high altitudes where winters are still cold enough to ensure suitable hibernation conditions for garden dormice. Nonetheless, the ongoing climate change trends are predicted to further elevate winter temperatures even at higher altitudes, which could reduce the survival chances of this population in the future. To support the long-term survival of the garden dormouse, conservation measures should focus on the reduction of habitat fragmentation by rebuilding forest paths or, where this is not possible, creating underpasses with sufficient cover and connection to the surrounding habitat to facilitate dispersal and promiscuous mating. In addition, to support the garden dormouse during critical life history stages and to increase overall forest biodiversity and resilience, it is important to support food resources, especially arthropods, and resting sites by promoting forest structural diversity, increasing the amount of dead wood, and reducing pesticide use in the forest and the surrounding agricultural areas. In addition, natural resting sites such as ground holes should be supported by reducing the use of heavy timber machines and preserving structural habitat features such as rock crevices, underground burrows, tree holes, and cavities in dead wood. Implementing these conservation measures can mitigate the population decline of garden dormice. Reducing barrier effects, maintaining insect diversity and high structural diversity within forests can promote forest ecosystem resilience and support overall biodiversity.Die biologische Vielfalt nimmt weltweit rapide ab, vor allem aufgrund anthropogener Einflüsse. Landnutzungsänderungen wie Entwaldung und Umwandlung in landwirtschaftliche Nutzflächen sind die Hauptursachen für den Verlust an biologischer Vielfalt, gefolgt von direkter Nutzung wie der Jagd, Klimawandel und Umweltverschmutzung. Gartenschläfer (Eliomys quercinus, Gliridae) sind kleine winterschlafende Säugetiere, die in den letzten Jahrzehnten auf über 50 % ihres Verbreitungsgebietes verschwunden sind, vor allem in Ost- und Mitteleuropa. Die Gründe für diesen Rückgang sind noch nicht vollständig geklärt. Für die Umsetzung von gezielten Schutzmaßnahmen, sind Informationen zu Biologie, Ökologie, Lebensraumansprüchen und mögliche Gefährdungsursachen des Gartenschläfers notwendig. Um diese Wissenslücken zu schließen, konzentriert sich die vorliegende Studie auf folgende Aspekte: 1. Untersuchung der Fortpflanzungsbiologie des Gartenschläfers, einschließlich des genetischen Paarungssystems, des Zeitpunktes der Reproduktion und des Winterschlafs (Phänologie), um die „life history“ des Gartenschläfers besser zu verstehen. 2. Identifizieren essentieller Ressourcen für den Gartenschläfer im Nadelwald durch Untersuchung der Tagesruheplätze, des Aktionsraums und der Nahrungsökologie. 3. Charakterisierung des Gefährdungspotenzials der Art durch Untersuchung der Auswirkungen von Klimawandel, Ressourcenverlust und Habitatfragmentierung im Nadelwald. Der Schwarzwald ist einer der letzten natürlichen Verbreitungsgebiete des Gartenschläfers in Deutschland. In dieser Studie wurde im Nordschwarzwald eine Fang-Wiederfang-Studie durchgeführt und die Fortpflanzungsbiologie und das Paarungssystem des Gartenschläfers mit Hilfe von fünf polymorphen Mikrosatellitenmarkern in Kombination mit morphometrischen und Verhaltensdaten zu untersucht. Die Phänologie wurde anhand von Fang-Wiederfang-Daten in Kombination mit morphometrischen Kenngrößen analysiert. Um wichtige Ressourcen in verschiedenen Lebensphasen zu identifizieren, wurde die Zusammensetzung der Nahrung anhand von Kotproben analysiert und die Nutzung der Aktionsräume und der Tagesruheplätze mittels Radiotelemetrie bestimmt. Mögliche Gefahren für die Art wurden durch die Analyse der Veränderung der Körpermasse – als Indikator für die Fitness – zwischen zwei Zeiträumen (2003-2005 und 2018-2021) und durch die Analyse des Einflusses der Umgebungstemperatur während des Winterschlafs auf die Körpermasse nach dem Winterschlaf untersucht. Anhand der Querungsverhaltens der besenderten Individuen über Waldwege und Pfade wurden potenzielle Barrierewirkungen untersucht. Genetische Analysen und indirekte Indikatoren zeigten, dass Gartenschläfer promiskuitiv sind. Typisch für promiske Arten haben sie relativ große Hoden und weisen nur einen minimalen Geschlechtsdimorphismus auf. Die Männchen haben große Aktionsräume, die sich mit denen mehrerer Weibchen überschneiden, was die Wahrscheinlichkeit einer Paarung erhöht. Das promiskuitive Paarungssystem kann dazu beitragen die genetische Vielfalt zu erhöhen, Inzucht zu verhindern und somit die Anpassungsfähigkeit und damit Fitness der Nachkommen zu erhalten. Zwischen 2003 und 2005 konnte man bei den Gartenschläfern zwei Geburtszeitpunkte pro Jahr beobachten, im Gegensatz zu nur einem in den Jahren 2018 bis 2021. Spät geborene Jungtiere wuchsen schneller, um genügend Fettreserven für den Winterschlafs anzulegen. Der spätere Beginn der Fettakkumulation vor dem Winterschlaf bei adulten Weibchen im Vergleich zu adulten Männchen deutet darauf hin, dass die Weibchen ihren höheren Energiebedarf während der Reproduktion vor Beginn des Winterschlafs kompensieren müssen und daher erst später mit dem Winterschlaf beginnen können. Innerhalb ihres Aktionsraums müssen alle wichtigen Ressourcen für das Überleben und die Fortpflanzung vorhanden sein, darunter Nahrungsressourcen, Ruheplätze und Paarungspartner. Gartenschläfer im Nordschwarzwald hatten einen durchschnittlichen Aktionsraum von 3,8 ha mit Ruheplätzen in Nistkästen und Bodenhöhlen. Während der Reproduktion und bei niedrigen Umgebungstemperaturen wurden Bodenhöhlen häufiger genutzt und stellen daher eine wichtige Ressource, insbesondere in Zeiten hohen Energiebedarfs, dar. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass Gartenschläfer omnivor sind, wobei sie in den kritischen Lebensphasen des juvenilen Wachstums und der Fettakkumulation vor dem Winterschlaf hauptsächlich Arthropoden fressen. Analysen des Querungsverhaltens über Waldwege zeigten, dass adulte Gartenschläfer das Überqueren von 4 m breiten Waldwegen vermeiden, was eine erhebliche Bedrohung für ihr Überleben darstellt, da es ihre Fähigkeit einschränkt, neue Gebiete zu besiedeln, den Genfluss hemmt und die Partnersuche erschwert. Darüber hinaus zeigte die Studie, dass Gartenschläfer in den Jahren 2018 bis 2021 im Vergleich zu 2003 bis 2005 eine geringere Körpermasse während der Fettakkumulation vor dem Winterschlaf und während des juvenilen Wachstums aufwiesen. Da Arthropoden in dieser Zeit die Hauptnahrungsquelle darstellen, könnte der anhaltende Insektenrückgang negativ auf die Verfügbarkeit dieser wichtigen Nahrungsressourcen auswirken und damit die Überlebenswahrscheinlichkeit dieser Population verringern. In dieser Studie konnte kein Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Körpermasse nach dem Winterschlaf oder auf die Phänologie festgestellt werden. Allerdings lagen die Untersuchungsgebiete in Höhenlagen, in denen die Winter eventuell noch kalt genug sind, um geeignete Winterschlafbedingungen zu gewährleisten. Aufgrund des Klimawandels wird jedoch ein weiterer Anstieg der Wintertemperaturen auch in höheren Lagen prognostiziert, was die Überlebenschancen dieser Population in Zukunft verringern könnte. Um das langfristige Überleben des Gartenschläfers zu sichern, sollten Schutzmaßnahmen in erster Linie darauf abzielen, die Fragmentierung ihres Lebensraums zu verringern, indem Waldwege zurückgebaut oder – wo dies nicht möglich ist – Unterquerungshilfen mit ausreichender Deckung und Anbindung an die Vegetation angelegt werden. Dadurch kann die Ausbreitungsfähigkeit und die Partnerfindung während der Reproduktion erleichtert werden. Um Gartenschläfer in kritischen Lebensphasen zu unterstützen und die allgemeine Biodiversität und Widerstandsfähigkeit von Wäldern zu erhöhen, ist es wichtig, Nahrungsressourcen, insbesondere Arthropoden und Ruheplätze zu fördern. Dafür sollte die strukturelle Vielfalt von Wäldern, die Menge an Totholz erhöht und der Einsatz von Pestiziden in Wäldern und auf den angrenzenden landwirtschaftlichen Flächen reduziert werden. Darüber hinaus sollten natürliche Ruheplätze wie Bodenhöhlen gefördert werden, indem auf den Einsatz schwerer Forstmaschinen verzichtet wird und strukturelle Habitateigenschaften, wie Felsspalten, unterirdische Höhlen, Baumhöhlen und Hohlräume im Totholz erhalten bleiben. Die Umsetzung dieser Schutzmaßnahmen kann den Rückgang der Gartenschläferpopulationen aufhalten. Ebenso kann die Verringerung von Barrieren, die Förderung der Insektendiversität und eine hohe Strukturvielfalt in den Wäldern die Widerstandsfähigkeit des Waldökosystems und die Biodiversität insgesamt fördern.eng570DoctoralThesis1938083210