Flowering phenology influences bee community dynamics in old fields dominated by the invasive plant Centaurea stoebe

Wild and managed bees provide critical pollination services to both native and cultivated plants, and the invasion of exotic plants can have positive or negative effects on bee communities. In this study we investigated the influence of the exotic invasive Centaurea stoebe ssp. micranthos (spotted knapweed) on bee species diversity and abundance in old-fields (Michigan, USA). We conducted field observations in knapweed dominated fields and adjacent fields with greater forb diversity to determine whether the bee communities foraging in each field type differed in their composition, diversity, and abundance, and to determine how bees’ use of floral resources changed throughout the growing season. This was coupled with a common garden experiment that contrasted the attractiveness of C. stoebe to 12 native plant species, which occur in similar habitats. Both studies were conducted throughout the 2012–2013 growing seasons to examine the temporal effect of floral resource availability. C. stoebe was the most heavily-visited plant, in terms of total bee visitation and bee species richness in both studies. While C. stoebe-dominated old-fields had high floral resource levels during its peak bloom period, before and after this period these fields contained very few floral resources. In contrast, diverse fields had a number of flowering plant species that provided floral resources before, during, and after C. stoebe bloom. As a result, diverse fields contained significantly greater season-long floral resource availability and significantly greater season-total bee abundance, diversity and species richness. This greater species richness was driven at least in part by the ability of diverse flowering plant communities to support bee species that are active before and after the bloom period of C. stoebe. Our results suggest that efforts to manage C. stoebe should take into account the floral resources the plant is providing, and coincide with the restoration of diverse forb communities in order to enhance bee foraging habitat in old-fields.

ZusammenfassungWildbienen und Imkereibienen erbringen entscheidende Bestäubungsleistungen für einheimische und angebaute Pflanzen. Das Eindringen von exotischen Pflanzen kann positive oder negative Auswirkungen auf die Bienengemeinschaften haben. Wir untersuchten den Einfluss der exotischen, invasiven Centaurea stoebe ssp. micranthos (Kleinköpfige Rispen-Flockenblume) auf die Artendiversität und Abundanz der Bienen auf Ackerbrachen (Michigan, USA). Wir führten Freilandbeobachtungen auf von der Flockenblume dominierten Flächen und benachbarten Flächen mit größerer Krautdiversität, um zu ermitteln, ob die Bienengemeinschaften, die auf den Flächen sammelten, sich in ihrer Zusammensetzung, Diversität und Abundanz unterschieden und wie sich die Nutzung der Blütenressourcen durch die Bienen im Laufe der Vegetationsperiode änderte. Dies wurde kombiniert mit einem ‘common garden’-Experiment, in dem die Attraktivität von C. stoebe mit zwölf einheimischen Arten, die in ähnlichen Habitaten vorkommen, verglichen wurde. Beide Untersuchungen wurden in den Vegetationsperioden 2012 und 2013 durchgeführt, um den zeitlichen Effekt der Verfügbarkeit der Blütenressourcen zu untersuchen. In beiden Untersuchungen war C. stoebe die am stärksten besuchte Pflanze in Hinsicht auf den gesamten Bienenbesuch und den Artenreichtum. Während von C. stoebe dominierte Brachen ein hohes Blütenangebot während ihres Blühmaximums aufwiesen, gab es vor und nach dieser Periode nur wenige Blüten auf diesen Brachen. Diverse Brachen wiesen dagegen eine Reihe von Pflanzen auf, die vor, während und nach der Blütezeit von C. stoebe florale Ressourcen bereit hielten. Damit wiesen diverse Brachen über die Saison gerechnet signifikant höhere Blütenverfügbarkeit sowie höhere Abundanz, Diversität und Artenreichtum der Bienen auf. Dieser höhere Artenreichtum wurde mindestens zum Teil durch die Fähigkeit der diversen Blütengemeinschaften bewirkt, Bienenarten zu ernähren, die vor oder nach der Blüte von C. stoebe aktiv sind. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass das Management von C. stoebe das Blütenangebot der Art berücksichtigen und mit der Wiederherstellung von diversen Krautgemeinschaften einhergehen sollte, um das Nahrungshabitat der Bienen auf Ackerbrachen zu verbessern.