Gyepközösségek közötti ökotonok dinamikája egyirányú és fluktuáló vízállapot-változások mellett

Tölgyesi Csaba
Gyepközösségek közötti ökotonok dinamikája egyirányú és fluktuáló vízállapot-változások mellett.
Doktori értekezés, Szegedi Tudományegyetem.
(2017)

[img]
Előnézet
PDF (disszertáció)
Download (3MB) | Előnézet
[img]
Előnézet
PDF (tézis)
Download (234kB) | Előnézet
[img]
Előnézet
PDF (tézis)
Download (197kB) | Előnézet

Magyar nyelvű absztrakt

Az egymással érintkező növényközösségek átmeneti zónáit adó ökotonok jelentős figyelmet kaptak az utóbbi időben a fragmentáció, a klímaváltozás, a heterogén élőhelyek kezelése stb. kapcsán. Mivel számos növényfaj az ökotonok területén éri lokális toleranciájának, s így lokális elterjedésének határát, a különféle környezeti változások kapcsán az ökotonok lehetnek a leginkább reakcióképes zónák. Ennek ellenére az ökotonok dinamikájának előrejelezhetősége bizonytalan, és az ökotonok területén lezajló folyamatokról még keveset tudunk. A jelen vizsgálatokban két eltérő jellegű vízállapot-változásnak kitett mozaikos táj ökotonjainak jellemzését és viselkedésük értelmezését tűztem ki célul. Pontosabban arra kerestem a választ, hogy a változó vízállapotok ellenére (1) jelen vannak-e éles ökotonok, melyek diszkrét foltokra tagolják a tájat, (2) ezen ökotonok pozíciói követik-e a vízállapot változásait, (3) milyen egyéb gradienseknek lehet még hatása az ökotonok helyzetére, és (4) milyen szerkezeti átalakulásokat/reakciókat mutatnak a monitorozott ökotonok. Az egyik vizsgált táj a Duna–Tisza közi homokhátság egy homokbuckás területe volt. A tájra jellemző, hogy az elevációs gradiensek szerint különböző növényközösségek foltjai, így nyílt homoki gyepektől buckaközi mezofil gyepekig terjedő típusok alakultak ki, melyek között ökotonok kiterjedt hálózata húzódik. Az egész homokhátságot érintő talajvízszint-csökkenés itt is jellemző volt, és egy egyirányú, szárazodó vízállapot-változásként jelentkezett, melyhez az éves csapadékösszeg fluktuációi társultak. A másik vizsgált táj a Turjánvidék sztyepprétfoltokkal tarkított lápvidéke, mely esetén a növényközösségek jellege szintén az elevációs különbségek okán kialakuló hidrológiai gradiensekre vezethető vissza. A vízutánpótlás jelenleg még kielégítő, de az évek közötti fluktuációk különösen nagyok, mivel a homokhátságról átszivárgó talajvíz fluktuációi hozzáadódnak a helyi csapadék ingadozásaihoz. A homokhátsági mintaterületen a növénytani felmérések két, elevációs gradiens szerint orientált szelvény mentén történtek 1999 és 2013 között, évente egyszer. A turjánvidéken 13 db, sztyeppfoltból induló, lápfoltban végződő állandó szelvény került felvételezésre 2013-ban, 2014-ben és 2015-ben, mely évek egy nedves–száraz–nedves sort alkottak. A homokhátságon 2013-ban az egyik szelvény mentén mikroklimatikus paramétereket és talajnedvességet is mértem, továbbá a teljes vizsgálati időtartamra megszereztem a csapadékadatokat havi bontásban. A Turjánvidék esetén a lekért csapadékadatok mellett talajvízszintet is mértem a vízállapot jellemzéséhez, továbbá letérképeztem a szelvények domborzatát és a talajuk szervesanyag-tartalmát, majd e gradiensek mentén azonosítottam az elevációs és szervesanyag-gradiensek legmeredekebb pontjait és ezeket elevációs és talajhatároknak tekintettem. A vegetációs adatokat az osztott mozgóablakos módszerrel elemeztem, melynek segítségével az ökotonok pozícióját és kontrasztját, azaz a pozíciók két oldalán lévő vegetáció kompozíciójának különbségét lehet számszerűsíteni. Regressziós elemzéssel vizsgáltam, hogy a homokhátság esetén e két paraméterre van-e hatása az évek múlásának, mint a talajvíz elvesztésétől számított időnek, illetve az éves csapadékösszegnek. A Turjánvidék esetén az ökotonok pozíciójának és kontrasztjának évek közötti változásait, továbbá az elevációs és talajtani határokhoz viszonyított átlagos pozícióját egymintás próbákkal vetettem össze. A homokhátsági ökotonok által elválasztott foltok belső szerkezeti átalakulásait az őket alkotó növényzet funkciós csoportok szerinti abundanciaváltozásaival értelmeztem. A Turjánvidéki foltok nagyobb mérete miatt lehetőség volt a foltok egy szegély (láp- és sztyeppszegély) és interior (láp- és sztyeppinterior) jellegű részének külön történő elemzésére, melyet a növényzetük átlagos relatív nedvességigény-indikátora segítségével végeztem. Az elemzésekhez kevert lineáris modelleket használtam, ahol a függő változó az átlagos indikátorértékek évek közötti változása volt, a fix faktor a négy szelvényszakasz, a random faktor pedig a szelvény volt. A lápszegélyek átalakulási mechanizmusának megértéséhez egymintás próbákkal megvizsgáltam külön, hogy a láp- vagy a sztyeppspecialisták mennyiségi változásai állnak-e a háttérben, vagy pedig mindkettő. A homokhátsági vizsgálat esetén az egyik szelvény mentén négy, a másiknál pedig egy olyan foltátmenetet sikerült azonosítani, amelyet legalább egy vizsgálati évben szignifikáns, éles ökotonnak lehetett tekinteni. Ezen ökotonok pozíciója stabil volt, egyik esetben sem volt szignifikáns összefüggés a felmérés előtti 12 hónap vagy 3 hónap csapadékösszegével, és csak egy esetben függött a változás az évek múlásától. Ez utóbbi direkcionális trend azonban csak az ökoton kontrasztjának szignifikanciaszint alá esése után indult meg. A csapadékösszegektől az ökotonkontrasztok sem függöttek jellemzően, de az évek múlása szerint jól meghatározható változásokat mutattak. Az összesen öt ökotonból kettő esetén csökkent a kontraszt, és e két ökoton a vizsgálat végére el is tűnt, egy ökotoné pedig növekvő volt, melynek során ez az ökoton újonnan jelent meg. A fennmaradó két ökoton kontrasztértéke közül az egyik nem mutatott semmilyen változást, míg az ötödiknél marginális növekvő összefüggés adódott csak. A funkciós csoportok szerinti áttekintések két fő trendre mutattak rá a homokhátságon. A mezofil évelők csökkenése és a xerofil évelők terjedése és néhol a mezofil egyévesek csökkenése a növényzet szárazabbá válását jelezte, míg az efemerek és kriptogámok mennyiségének növekedése a vegetáció felnyílását indikálta. E két trend azonban az egyes foltok kiindulási és potenciális végső állapota miatt nem tudott egyformán jelentkezni mindenütt, mely a kontrasztváltozások változatos jellegét jól magyarázta. A turjánvidéki szelvények mindegyike mentén egy éles ökotont sikerült azonosítani, mely egy szárazabb sztyeppi és egy nedvesebb lápi folt között húzódott. Ezen ökotonok pozíciói kis ingadozásokat mutattak ugyan a vizsgálati évek között, de ez nem állt összefüggésben a vízállapot fluktuációival. Az átlagos ökotonpozíciók nem különböztek szignifikánsan a mikrotopográfiai gradiens mentén kapott elevációs határok pozíciójától, de valamivel feljebb helyezkedtek el, mint a talajtani határok. A kontrasztértékek érzékenyen változtak a vízállapottal: Nedves években nagy volt a kontraszt, a száraz évben viszont kicsi. A szelvényszakaszok elemzései szerint mindezt a lápszegély intenzív reakciója okozta, mivel a nedves években az átlagos nedvességi indikátor nagy volt, míg a száraz évben erősen lecsökkent, miközben a sztyeppszegély nem változott. A foltinteriorokban a változások, amennyiben voltak egyáltalán, kisebbek voltak a lápszegélyinél. A lápszegély esetén a sztyeppspecialisták előrenyomulása és a lápspecialisták visszahúzódása egyaránt kimutatható volt. Az eredmények alapján elmondható, hogy a vizsgált területek növényzete éles ökotonok által határolt diszkrét foltokra tagolódik, azaz a változó vízállapot nem mossa el az ökotonokat. Éles ökotonok kialakulására az irodalom a környezeti paraméterek értékeinek éles váltásait és a vegetáció önszerveződő, nem lineáris válaszait említi. E kettő közül a vizsgált esetek inkább az előbbit igazolják, mivel a homokhátság esetén meredek mikroklimatikus és talajnedvességbeli gradienst sikerült igazolni egy éles ökotonnál, míg egy kevésbé éles átmenetnél ez nem adódott. A turjánvidéken a mindenkori hidrológiai gradiens legmeredekebb pontját jelentő elevációs határnál adódtak az ökotonpozíciók, és többnyire a talajtani gradiensben is volt az ökoton közelében egy éles váltás, noha nem átfedő helyzetben. Az ökotonok pozíciós változásai függetlennek adódtak a vízállapottól, azaz a tájak foltmintázata meglehetősen merev. Ennek magyarázatául több, egymástól nem független lehetőség merülhet fel. A pozíciók stabilitását okozhatja, hogy a homokhátságon a korábbi jobb vízellátottság, illetve a Turjánvidéken a hosszabb idő távlatában kiátlagolódó vízállapot olyan stabil talajtani viszonyokat (szervesanyag-tartalomban, szervetlen kémiai összetételben stb.) hozott létre, melyek gátolják a határok válaszát a változásokra. Emellett azonban létezhetnek olyan gradiensek is, melyek nem függenek az aktuális vízállapottól. Ilyeneket sikerült is kimutatni a már említett mikroklimatikus különbségek formájában a homokhátságon, illetve az elevációs határok tulajdonságai kapcsán a Turjánvidéken. Összességében tehát e tényezők felelhetnek a határok lehorgonyzásáért, ráadásul a vizsgált közösségekben nincsenek olyan erős ökoszisztéma mérnök fajok, melyek populációinak terjedése elősegítené az ökotonok mozgását. A pozíciókkal szemben az ökotonszerkezet jellemzésére szolgáló kontrasztértékek érzékenyen követték a vízállapotbeli változásokat mindkét alvizsgálatban. A homokhátság esetén így nem az ökotonok eltolódása miatti foltexpanzió és foltzsugorodás volt a jellemző dinamika, hanem a foltok fúziója és hasadása, miközben a foltok kompozíciója alapvető változásokon ment keresztül. Az ilyen típusú változások során értelemszerűen fajok táji szintű elvesztése is jellemző folyamat, viszont visszatelepülésük lehetősége kérdéses. Ennek megfelelően a homokhátságon és minden hasonló dinamikájú mozaikos tájban a környezeti tényezők rekonstrukció útján történő rendezése esetén érdemes lehet visszatelepítésekkel a fajkészlet alakulásába aktívan beavatkozni. A Turjánvidéken külön tudtam vizsgálni a szegélyi és interior jellegű foltrészeket, melynek eredményei rávilágítottak, hogy a kontrasztváltozást okozó folyamatok a szegélyi részre korlátozódtak, igazolván az ökotonok „forró pont” jellegét a vegetációs válaszokban. Azonban az ökoton két fele, a láp- és sztyeppszegély aszimmetrikusan viselkedett, mely a sztyeppi közösség domináns jellegével magyarázható a két közösségtípus interakciója során. Ez részben magyarázhatja a talajtani határ lápszegélyen belüli elhelyezkedését is, noha az ok-okozati viszony nem ennyire egyértelmű, mert egyéb tényezők, mint pl. a talajerózió is befolyásolhatja ezeket, és ekkor az aszimmetria már következmény lenne. Viszont az, hogy nedves évben a sztyeppszegély nem válik egyáltalán lápibbá, az interakciós hierarchiát valószínűsíti. A lápszegélyek érzékenysége felhívja a figyelmet a kisebb lápfoltok sérülékenységére, hiszen azok szegély/interior aránya nagyobb. A sztyeppfoltok esetén ilyen probléma nem áll fenn, akármilyen kicsik is legyenek. Így pl. egy túllőtt vízállapot-javító rekonstrukciós beavatkozás, amennyiben hatása csak rövid ideig áll fenn, nem károsítja ezeket az értékes közösségfoltokat. Az eredményekből végül az is következik, hogy a vizsgáltakhoz hasonló mozaikos élőhelyeken a környezeti változások vegetációs hatásainak nyomon követésére a folthatárok monitorozása nem igazán alkalmas, noha pl. térinformatikai módszerekkel ezt kis ráfordítással el lehetne végezni. Ehelyett állandó kvadrátpárok létesítése javasolt az ökotonok két felén (a két folt szegélyében), és ezek vegetációja közötti különbség már érzékenyebb indikátora lehet a hatásoknak.

Mű típusa: Disszertáció (Doktori értekezés)
Doktori iskola: Biológia Doktori Iskola
Tudományterület / tudományág: természettudományok > biológiai tudományok
Magyar cím: Gyepközösségek közötti ökotonok dinamikája egyirányú és fluktuáló vízállapot-változások mellett
Idegen nyelvű cím: Dynamics of grassland ecotones under unidirectional and fluctuating water regime changes
Témavezető(k):
Témavezető neveBeosztás, tudományos fokozat, intézményEmail
Dr. Körmöczi Lászlóegyetemi docens, Ph.D. habil., SZTE-TTIK Ökológiai Tanszékkormoczi@bio.u-szeged.hu
EPrint azonosító (ID): 3219
Publikációban használt név : Tölgyesi Csaba
A mû MTMT azonosítója: 3263492
doi: 10.14232/phd.3219
A feltöltés ideje: 2016. dec. 12. 10:23
Utolsó módosítás: 2017. szept. 21. 12:47
Egyebek (raktári szám): B 6181
URI: http://doktori.bibl.u-szeged.hu/id/eprint/3219
Védés állapota: védett

Actions (login required)

Tétel nézet Tétel nézet

Letöltések

Letöltések havi bontásban az elmúlt egy évben