insects & light

Forschung

Mein Forschungsschwerpunkt sind Makroökologie, Biogeographie, Phylogenie und Systematik artenreicher Faltergemeinschaften. Ein methodischer Forschungsschwerpunkt ist der Lichtfang mit UV Lampen.

Am Phyletischen Museum Jena kümmere ich mich um die entomologische Sammlung und arbeite an Ausstellungen mit. Seit einigen Jahren arbeite ich ehrenamtlich im Mangement invasiver Pflanzen der Region.

Im Mittelpunkt meines wissenschaftlichen Interesses stehen die Modell-Faltergruppen Bären (Arctiinae) und Spanner (Geometridae), mit einem Fokus auf Mittel- und Südamerika – die artenreichste Region der Erde. Feldstudien haben wir bisher in Ecuador, Peru und Costa Rica durchgeführt (siehe Veröffentlichungen). Das gesammelte Material wird sorgfältig präpariert und steht dauerhaft im Museum für weitere Untersuchungen zur Verfügung - beispielsweise zu Auswirkungen der globalen Erhitzung. Im Folgenden werden die wichtigsten aktuellen Projekte kurz vorgestellt.

ANDIV Projekt in Peru: Insektenvielfalt entlang eines Höhengradienten

Das DFG Projekt Diversität und Schlüsseleigenschaften von Nachtfaltern entlang eines vollständigen Höhengradienten in den Peruanischen Anden hat im Herbst 2022 begonnen. Wir stellen zur Zeit eine/n DoktorandIn mit Erfahrung in den Bereichen Entomologie, Feldarbeit und Statistik ein. Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit MarcellPeters, Ingolf Steffan-Dewenter (beide Würzburg) und Alexander Keller (München) durchgeführt. Felipe Yon, Juan Grados und Gerardo Lamas sind unsere Partner in Peru. Hier der Link zur ANDIV website.

Wir wollen zum Verständnis der großräumigen Treiber der holometabolen Insekten und ihrer Mikrobiome beitragen. Schmetterlinge (Lepidoptera) gehören zu den “großen Vier” Gruppen der holometabolen Insekten, und sie spielen eine Schlüsselrolle als Bestäuber, Pflanzenfresser und Beute – aber die Faktoren, die ihre Diversitätbestimmen, sind in den Tropen kaum untersucht. Höhengradienten eröffnen die Möglichkeit “natürlicher Experimente” für Diversitätsstudien, und sie sindweitaus weniger von großräumigen biogeografischen Mustern beeinflusst als latitudinale Gradienten. Die artenreichen Gruppen Geometridae (Spanner) und Arctiinae (Bärenspinner) wurden als Modellgruppen ausgesucht, da sie phylogenetisch nicht nah verwandt sind und sich in vielen Eigenschaften unterscheiden, u.a. in Körpergröße und Färbung.

Zum ersten Mal werden in der Studie Nachtfalter quantitativ mit Hilfe von Lichtfang entlang eines nahezu kompletten Höhengradienten in den tropischen Anden erfasst. Dabei soll eine Arbeitssammlung mit ca. 30.000 Tieren und eine DNA-Barcode-Bibliothek mit ca. 3500 Arten aufgebaut werden, die der Forschung langfristig zur Verfügung steht. Wir verwenden UV-Fotografie und automatisierte Segmentierungs-Algorithmen in der Bildanalyse und zur Bestimmung morphometrischer Eigenschaften aller Arten. Die Daten erlauben uns die Diversitätsmuster zu analysieren und Veränderungen funktioneller Eigenschaften (Traits) der Falter entlang des Höhengradienten zu untersuchen.

Bestäuber-Netzwerk Projekt im Chocó-Regenwald Ecuadors

Das DFG project Plant-pollinator interactions: Diurnal and nocturnal pollinators in der DFG Forschergruppe Reassembly ist Anfang 2022 gestartet. Das Projekt wird von Sara Leonhard (München), Alexander Keller (München) und mir geleitet. Doktorand ist Ugo Diniz. Meine Arbeitsgruppe hat seit November 2021 eine Feldstudie durch, in der die Nachtfalterfauna zwischen Kronenraum und Unterwuchs in Primär- und Sekundärwald verglichen wird. Wir untersuchen traits der Falter, darunter auch Flügel- und Rüssellänge der Falter - und wir testen die Methoden, d.h. mini switch LepiLED Lampen in Kombination mit Chloroform-Fallen und extra großem Regenschutz. Dennis Böttger und Noriko Shimomura waren dafür bereits in Ecuador. Ugo Diniz ist Doktorand im Projekt und intensiv mit der Feld- und Auswertungsarbeit beschäftigt.

BMBF Projekt LEPMON

Seit November2023 leite ich mit Paul Bodesheim (FSU Jena) das BMBF-Projekt LEPMON. In der Saison 2024 werden neue Kamera-Lichtfallen (KLF) in Jena aufgestellt, die die ersten Daten des Projektes liefern werden. Dennis Böttger wurde für das Projek eingestellt. Phase 2 mit einer Laufzeit von drei Jahren wird Ende 2024 starten. Kooperations-Partner sind Peter Grobe (Bonn), Julie Koch-Sheard (Marburg) und Roel van Klink (Halle).

Ziel von LEPMON ist es, ein leistungsfähiges und stabiles System zu entwickeln, dass ein bundesweites Monitoring von nachtaktiven Insekten begonnen werden kann. Das System umfasst dabei die Hardware mit eigens entwickelten Kamera-Lichtfallen (KLF), das passende skalierbare Daten-Management und Implementierung von Künstlicher Intelligenz (KI), um massenhafte Artenbestimmungen von Nachtfaltern und anderen Insekten zu ermöglichen. Wir testen die Möglichkeiten des Systems beispielhaft mit der Analyse von Urbanisierungsgradienten in acht Städten in Zusammenarbeit mit Praxispartnern und durch ein Pilotprojekt für Citizen Science. Wir binden es in existierende Monitoring-Programme ein und ermitteln die technischen Möglichkeiten an extremen Standorten.

Vivian Holzhauer hat 2023/2024 eine Masterarbeit geschrieben, in der verglichen wird, welche Fauna mit einer Kamerafalle erfasst wird im Vergleich zu klassischen Fangmethoden.

Methodik: Falter, Fallen & LED Lampen

Im Jahr 2021 haben wir eine Studie durchgeführt, die die Falterfauna des Kronenraums und den Unterwuchses im Jenaer Forst vergleicht. Außerdem umfasst die Studie einen methodischen Vergleich verschiedener Fallen-Designs. Die methodische Arbeit mit Rachit Singh als Erstautor wurde 2022 im Journal of Applied Entomology veröffentlicht.

Die Studien bauen auf einem umfangreichen Experiment mit 6000 Faltern auf, das 2018/2019 durchgeführt wurde. Hier wurde gezeigt, dass UV Strahlung und blaues Licht besonders attraktiv für Falter sind (Paper 2021 bei Insect Conservation and Diversity). Straßenbeleuchtung u.a. sollte daher einen möglichst geringen Anteil an kurzwelliger Strahlung haben - orangefarbenes Licht wäre für Insekten am besten.

Welche Farben sind für Bienen in Farbfallen attraktiv?

Wir testen zur Zeit in Ecuador, Peru und Deutschland Farb-Trichterfallen mit verschiedenen Farben und Farbkombinationen. Die Masterarbeit von Janeth Renteria hat dabei einen Fokus auf Wildbienen. Als Hauptfarben testen wir Blau, Gelb, Violett und Weiß. Die Untersuchung wird in der Nähe von Jena über einen Zeitraum von sechs Monaten durchgeführt. Dabei soll untersucht werden, welche Taxa mit welchen Farben am besten angelockt werden können und wie stark saisonale Schwankungen sind. Die Masterarbeit von Janeth Renteria beschäftigt sich mit der optimalen Farbkombination zum Fang von Wildbienen und anderen Insekten.

Eois-Projekt

Eois ist eine außerordentlich artenreiche Gattung der Spanner (Geometridae). Bisher sind rund 210 Arten beschrieben, doch gibt es tatsächlich mehr als 1000 Arten – die weitaus meisten müssen also noch wissenschaftlich beschrieben werden. Es handelt sich um ein langfristiges taxonomisches Projekt. Ähnliche Projekte wurden für die Gattungen Callipia und Hagnagora abgeschlossen und veröffentlicht. Aus Arbeiten in Costa Rica, Ecuador und Peru stehen einige tausend Tiere zur Erforschung in der Sammlung zur Verfügung. Die Masterarbeit von Constantin Stephan beschäftigt sich mit der Taxonomie einer Gruppe von Eois.

Phylogenie der Spanner

2019 wurde von Leidys Murillo-Ramos et al. eine umfassende Studie mit mehr etwa 2000 Spannerarten veröffentlicht. Geometriden sind damit neben den Tagfaltern die am besten stammesgeschichtlich untersuchte Faltergruppe. Weitere Studien hatten einen Schwerpunkt in der Neuen Welt und bei der Unterfamilie Sterrhinae. In Kooperation mit u.a. Pasi Sihvonen (Helsinki) und Niklas Wahlberg (Lund) wird das Projekt vertieft: Wir wollen die Stammesgeschichte mit Vertretern aller weltweit bekannten Gattungen untersuchen. Ein neues Paper mit der neuen Unterfamilie Epidesmiinae wurde 2021 veröffentlicht.

Veröffentlichungen


Publikationen bei Google Scholar

Zeitschriftenartikel mit Peer-Review

In Vorbereitung und eingereicht

Brehm G, Grados G, Nuss M, Laguerre M,...(in Vorbereitung) A type validated species catalogue of 301 COI barcoded tiger moths (Erebidae: Arctiinae) of the Cosnipata valley, Peru. MS for Neotropical Entomology

Renteria J, Brehm G (in Vorbereitung) Which colours in colour traps are attractive to bees?

Holzhauer V, Brehm G (in Vorbereitung) Comparison of camera light traps with conventional trapping methods.

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Böttger D, Singh RP, Friedrich E, Brehm G (in Revision) Comparison of the moth fauna of understorey and canopy in a European forest. Bulletin of Entomological Research.



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Fiedler K, Brehm G, Hilt N, Süßenbach D, Häuser CL (2008) Variation of diversity patterns across moth families along a tropical altitudinal gradient. Pp. 167-180 in: Beck E, Bendix J, Kottke I, Makeschin F, Mosandl R (eds) Gradients in a tropical mountain ecosystem of Ecuador. Springer, Ecological Studies 198. Runterlad pdf

Nöske NM, Hilt N, Werner FA, Brehm G, Fiedler K, Sipman HJM, Gradstein SR (2008) Disturbance effects on diversity of epiphytes and moths in a montane forest in Ecuador. Basic and Applied Ecology 9 :4-12. doi:10.1016/j.baae.2007.06.014 Runterlad pdf

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Fiedler K, Brehm G, Hilt N, Süssenbach D, Onore G, Bartsch D, Racheli L, Häuser CL (2007) Lepidoptera: Arctiidae, Geometridae, Hedylidae, Pyraloidea, Sphingidae,  Saturniidae, and Uraniidae (moths) - Checklist Reserva Biológica San Francisco (Prov. Zamora-Chinchipe, S. Ecuador). Ecotropical Monographs 4: 155-217. Runterlad pdf

Fiedler K, Hilt N, Brehm G, Schulze CH (2007) Moths at tropical forest margins - how mega-diverse insect assemblages respond to forest disturbance and recovery. Pp. 39-60 in: Tscharntke T, Leuschner C, Zeller M, Guhardja E, Bidin A (eds) The stability of tropical rainforest margins, linking ecological, economic and social constraints of land use and conservation. Springer, Berlin. Runterlad pdf

Häuser CL, Fiedler K, Bartsch D, Brehm G, Kling M, Süssenbach D, Onore G (2007) Butterflies (Lepidoptera: Papilionoidea) - Checklist Reserva Biológica San Francisco (Prov. Zamora-Chinchipe, S. Ecuador). Ecotropical Monographs 4: 145-154. Runterlad pdf

Hilt N, Brehm G, Fiedler K (2007) Temporal dynamics of rich moth ensembles in the montane forest zone in southern Ecuador. Biotropica 39: 94-104. Runterlad pdf

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Brehm G, Axmacher JC (2006) A comparison of manual and automatic moth sampling methods (Lepidoptera: Arctiidae, Geometridae) in a rain forest in Costa Rica. Environmental Entomology 35: 754-764. Runderlad pdf

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Brehm G, Fiedler K (2005) Diversity and community structure of geometrid moths of disturbed habitat in a montane area in the Ecuadorian Andes. Journal of Research on the Lepidoptera 38: 1-14. Runterlad pdf

Brehm G, Pitkin LM, Hilt N, Fiedler K (2005) Tropical Andean rain forests are a global diversity hotspot of geometrid moths. Journal of Biogeography 32: 1621-1627. Runterlad pdf

Brehm G, Sullivan B (2005) Unusual flight activity of a new species of Hagnagora Druce, 1885 (Lepidoptera, Geometridae) from Costa Rica. Entomologische Zeitschrift 115: 256-260. Runterlad pdf

2004

Axmacher JC, Holtmann G, Scheuermann L, Brehm G, Müller-Hohenstein K, Fiedler K (2004) Diversity of geometrid moths (Lepidoptera: Geometridae) along an Afrotropical elevational rainforest transect. Diversity and Distributions 10: 293-302. Runterlad pdf

Brehm G (2004) A new species of Oenoptila Warren, 1895 from the Andes (Lepidoptera: Geometridae, Ennominae). Entomologische Zeitschrift 114: 278-280. Runterlad pdf

Brehm G, Fiedler, K. (2004) Bergmann's rule does not apply to geometrid moths along an elevational gradient in an Andean montane rainforest. Global Ecology and Biogeography 13: 7-14. Runterlad pdf

Brehm G, Fiedler K (2004) Ordinating tropical moth ensembles from an elevational gradient: a comparison of common methods. Journal of Tropical Ecology 20: 165-172. Runterlad pdf

2003

Brehm G, Fiedler, K. (2003) Faunal composition of geometrid moths changes with altitude in an Andean montane rain forest. Journal of Biogeography 30: 431-440. Runterlad pdf

Brehm G, Homeier J, Fiedler K. (2003) Beta diversity of geometrid moths (Lepidoptera: Geometridae) in an Andean montane rainforest. Diversity and Distributions 9: 351-366. Runterlad pdf

Brehm G, Süssenbach D, Fiedler K (2003) Unique elevational diversity patterns of geometrid moths in an Andean montane rainforest. Ecography 26: 456-466. Runterlad pdf

Weitere Publikationen (ohne Peer-Review, populärwissenschaftlich etc.)

Niermann J, Brehm G (2019) Zweijährige Erfassung von nachtaktiven Großschmetterlingen an Ködern an einem Auwald-Fragment an der Saale in Jena. Mitteilungen des Thüringer Entomologenverbandes e. V. 26: 54-63

Brehm G (2017) Migration, Ausbreitung und Verschleppung: Auswirkungen auf biologische Vielfalt. Pp. 153–163 in Tittel C (Hrsg) Migration der Dinge. Kulturtransfer und Wissenszirkulation in Zeitaltern der Globalisierung. Schriften des Internationalen Kollegs für Kulturtechnikforschung und Medienphilosophie 31, Weimar. ISBN 978-3-95773-243-9

Brehm G (2017) Prologue, subfamily and phylogeny texts. Seiten 6-7,31,32-34,50,75,83,97,139,171,203,209,229,248,261 in Dett A (Hrsg) Moths of Costa Rica's rainforest. Benteli, Salenstein. ISBN 978-3-7165-1840-3

Brehm G (2016) Erforschung biologischer Vielfalt in Neotropischen Brennpunkten der Vielfalt. Nachrichtenblatt bayerischer Entomologen 65: 99–102. ISSN 0027-7452

Brehm G, Gaona FP, Fiedler K (2016) Andean rainforests: studying the global hotspot of Lepidopteran diversity. Pp 110–115 in Bogner FX, Bendix J, Beck E (Hrsg) Biodiversity Hotspot Tropical Mountain Rainforest. NCI Foundation, Loja, Ecuador. ISBN 978-9942-14-583-3

Brehm G, Fiedler K (2016) Lepidoptera. Pp 464–496 in Schaefer M (ed) Brohmer, Fauna von Deutschland. 24. Aufl, Quelle & Mayer, Wiebelsheim. ISBN 978-3-494-01668-9

Brehm G (2015) Die Zoologischen Sammlungen am Phyletischen Museum. Pp. 25–30 in Christoph A, Brehm G, Elschner E (Hrsg) Zoogeographie. Die Welt der Tiere in den Sammlungen des Phyletischen Museums Jena. Laborberichte 8 (Siegel S, Klinger K Hrsg) Verlag und Datenbank für Geisteswissenschaften, Weimar. ISBN 978-3-89739-842-9

Brehm G, Waechter R (2015) Wie stellt man einen Farbkatalog für Peter Halley her? / How to make a catalogue for Peter Halley. Pp. 92-96 in Fischer MS, Happe B, Siegel S (eds) Peter Halley – Prisons. ISBN 978-3-9806431-7-7

Brehm G, Fischer MS (2014) Phyletisches Museum im Institut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie. Pp 209–220 in Werneburg R, May R (Hrsg) Thüringer Natur-Schätze. Schnell & Steiner, Regensburg. ISBN 978-3-7954-2729-0

Brehm G (2013) Biologische Invasionen – Wachsende Probleme mit der Globalisierung. Naturwissenschaftliche Rundschau 66: 117–123

Hoßfeld U, Brehm G (2012) Darwins Finken: „Alle diese Spezies sind diesem Archipel eigentümlich“. Praxis der Naturwissenschaft – Biologie in unserer Schule 61: 45–48

Brehm G, Hoßfeld U (2011) Von bunt zu braun – Bärenspinner (Utetheisa spp.) der Galápagos-Inseln. Praxis der Naturwissenschaft – Biologie in unserer Schule 60: 47–49

Fischer MS, Brehm G, Hoßfeld U (2008) Das Phyletische Museum in Jena. Institut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie mit Phyletischem Museum. ISBN 978-3-9811758-3-7

Brehm G, Schrumpf M (2006) Seidenschwänze fressen Schnee. Ornithologische Mitteilungen 58: 261-262. Runterlad pdf

Brehm G (2003) Host-plant records and illustrations of the larvae of 19 geometrid moth species from a montane rainforest in Ecuador (Lepidoptera: Geometridae). Nachrichten des Entomologischen Vereins Apollo, N.F. 24: 29-34. Runterlad pdf

Brehm G (2002) Diversity of geometrid moths in a montane rainforest in Ecuador. Dissertation, Universität Bayreuth. Link zum pdf

Brehm G, Brehm K (1997) Anmerkungen zur Gefährdung des Mosel-Apollos (Parnassius apollo vinningensis Stichel, 1899) durch den Straßenverkehr - Wie groß sind die Populationen an der Mosel tatsächlich? (Lep., Papilionidae). Melanargia 9: 32-37.

Eitschberger U, Reinhard R, Steiniger H, Brehm G (1991) Wanderfalter in Europa. Zugleich Aufruf für eine internationale Zusammenarbeit an der Erforschung des Wanderphänomens bei den Insekten. Atalanta 22: 1-67, Tafeln I-XVI.

Brehm G (1989) Silage als neues Umweltproblem. Die Heimat 96: 202-210.

—  Meine wichtigsten Arbeitsbereiche  —