A magbank szerepe a gyepregenerációban a klímaváltozás tükrében

A napokban jelent meg Kiss Réka első szerzőségével a klímaváltozás magbankra gyakorolt hatásait elemző áttekintő cikkünk a Restoration Ecology-ban. A klímaváltozás számos módon hat a növényfajokra. Az előrejelzések alapján egyes régiókban több Celsius fokkal nő az átlaghőmérséklet és a csapadék mennyisége is drasztikusan változik, sok esetben a klíma a jelenleg is száraz területeken még szárazabbá, a jelenleg is nedves területeken pedig még nedvesebbé válik. Ezek a változások befolyásolják a növényzet évszakos dinamikáját, a fajok csírázási, virágzási, termésérési idejét, valamint a növények életének olyan fontos szereplőit is, mint a beporzó rovarok vagy a magterjesztő állatok. Bizonyított tény, hogy egyes hidegkedvelő növényfajok elterjedési területe a magasabb szélességi körök és a sarkok felé tolódik, míg a meleg klímát kedvelő fajok inváziója jelentős gondot okozhat a mérsékelt övi élőhelyeken. Mindezek mutatják, hogy a növényközösségek fajösszetétele folyamatos átalakuláson esik át, ami a restaurációs ökológia számára új kihívásokat tartogat. Egyrészt meg kell ismernünk a változó klíma növényzetre gyakorolt hatásait, másrészt az élőhely-rekonstrukciók során olyan fajokat érdemes választanunk a regionálisan előforduló őshonos fajok közül, amelyek az előre jelzett klímaváltozás mellett is képesek tartósan fennmaradni. Feltételezhető, hogy a növényi perzisztencia, így a magbank képzés jelentősége nőni fog a közösségek stabilitásának fenntartásában.

Arra voltunk kíváncsiak, hogy a klímaváltozás hogyan hat a gyepi fajok magbankjára és a magbank képes-e pufferelni a klímaváltozás hatásait. Egy szisztematikus irodalmi kereséssel a gyepek és vizes élőhelyek magbankjával foglalkozó publikációk közül azokat válogattuk le, amelyek a klímaváltozás elsődleges vagy másodlagos hatásait vizsgálták a talaj magbank fajösszetételére és denzitására. Azt találtuk, hogy meglepően kevés (négy) vizsgálat foglalkozik a hőmérséklet és/vagy csapadék mennyiség változásának magbankra gyakorolt hatásaival. Ezért azon cikkeket is felhasználtuk az irodalmi áttekintés során, amelyek a klímaváltozás olyan másodlagos hatásait vizsgálták, mint az áradások és tüzek. Összesen 42 releváns cikket találtunk. A kutatások minden földrészt lefednek, azonban még számos régió adatai hiányosak. Az abiotikusan stresszelt vagy erősen bolygatott környezethez adaptálódott növények képesek pufferelni a klímaváltozás miatt megváltozott körülményeket perzisztens magbankjuk révén. A stabilabb, kevéssé bolygatott élőhelyek szenvedhetik el a legnagyobb változásokat, mivel itt a legtöbb növényfaj nem rendelkezik perzisztens magbankkal. Rámutattunk, hogy a bolygatás erősségének vagy gyakoriságának a változása a magbank fajösszetételének és sűrűségének változását vonja maga után. A restauráció a perzisztens magbankkal rendelkező területek esetében hagyatkozhat a magbankra, azonban a stabilabb élőhelyek esetében aktív beavatkozásra van szükség. Ebben az esetben törekedni kell az őshonos, de a változásokat jól tűrő fajok megtelepedésének támogatására.

A vizsgálat eredményeit Réka egy poszter formájában fogja bemutatni az Aktuális Flóra- és Vegetációkutatás a Kárpát-medencében c. konferencián.
A cikk hamarosan letölthető lesz innen; hivatkozása és összefoglalója alább olvasható.

Kiss, R., Deák, B., Török, P., Tóthmérész, B., Valkó, O. (2018): Grassland seed bank and community resilience in a changing climate. Restoration Ecology doi: 10.1111/rec.1269

Plant dispersal and persistence strategies play an increasingly important role in the face of changing climate. Evaluating the restoration potential of soil seed bank as an important component of community resilience is crucial for developing effective grassland conservation and restoration strategies under climate change. Soil seed bank can act as a source for vegetation recovery by preserving species and supporting their establishment by assisting persistence and re-colonization. In a systematic review of field and experimental seed bank studies we evaluated the potential of seed bank in buffering climatic extremities and fluctuations. We found 42 papers testing the effect of first-order (temperature and precipitation changes) and second-order effects of climate change (flooding and fire) on seed bank in grasslands. We showed that persistent seed banks can support passive restoration especially in wetlands and habitats where unpredictable and frequent disturbance was typical in the historical timescale. We found that active restoration by seed addition will be most important in less disturbance-adapted habitats characterized by species with transient seed bank. In such cases, the introduction of native matrix species that can tolerate the predicted climatic change should be prioritized at degraded sites. 

Az alábbi ábra pedig a cikkünk fő üzenetének grafikus megjelenítése.

 

Közép-ázsiai halmok biodiverzitásmegőrző szerepe

A napokban megjelent egy cikkünk a Plant Ecology & Diversity-ben, amelyben a közép-ázsiai kurgánok biodiverzitás megőrző szerepét vizsgáltuk. Kutatásunkban arra kerestük a választ, hogy a halmokon található eltérő környezeti adottságokkal rendelkező mikroélőhelyek (halom déli-, északi lejtője valamint a halom környezetében található gyűrű) növényzete különbözik-e egymástól, valamint, hogy a mikroélőhelyek növényzete különbözik-e a környező sztyeppei vegetációtól. Vizsgáltuk továbbá, hogy a mikroélőhelyek fajösszetételét hogyan befolyásolja a legelés intenzitása.

A vizsgálat többek között azért is volt érdekes számunkra, mert a halmok biodiverzitás megőrző szerepének megítélése jelentősen különbözik az európai és az ázsiai régiókban. A mezőgazdaság által jelentősen átformált nyugati régiókban (Magyarország, Ukrajna és Oroszország európai részei) a halmok gyakran a sztyepp vegetáció utolsó mentsváraként szolgálnak. A sztyeppvegetáció gyakran csak a halmokon, mezsgyékben és folyóvölgyekben maradt fenn szántóföldekkel és városi területekkel övezve. Ennek is köszönhető, hogy a botanikai jellegű kutatásokban az ilyen területeken biodiverzitási gócpontként említik a halmokat. 

Sólyom-halom - a halom, bár szántókkal van körülvéve, mégis jó állapotban fennmaradt löszgyepet őriz

Ennek oka egyrészt, hogy a természetközeli gyepi vegetáció sokszor csak a halmokon maradt fenn, másik oka pedig az, hogy a halmokon az élőhelyi sokféleség miatt kiemelkedően magas a növények diverzitása. Az élőhelyi sokféleség elsősorban a halmok speciális alakjának köszönhető: a halom tetején, lejtőjén, és szoknya részén (a környező területekkel érintkező lankás részek) valamint a halmokat körülvevő gyűrűben más-más környezeti feltételek (besugárzás, hőmérséklet, talajnedvesség, tápanyagtartalom) vannak jelen. Igaz ez a különböző kitettségű lejtőkre is. A legfeltűnőbb különbségek a halom északi és déli lejtői között tapasztalhatók.

A kiterjedt ázsiai sztyeppéken a halmok természetvédelmi megítélése teljesen más. Az általánosan elfogadott vélekedés szerint a sztyeppi halmoknak elsősorban történelmi és kulturális jelentőségük van, természetvédelmi szempontból nem igazán vannak „megbecsülve”. Ennek oka, hogy sokáig úgy gondolták, hogy mivel a halmok több százezer hektáros sztyeppekkel vannak körülvéve, nincs fontos szerepük a sztyeppi fajok megőrzésében. Ezt tetézte még az a nézet is, miszerint a mikro-topográfiai különbségekből adódó élőhelyi sokféleség elsősorban a kiemelkedően nagy (3 méter feletti) halmokon érvényesül, és a közép-ázsiai sztyeppékre jellemző kisebb halmokon ezek a különbségek már nem tapasztalhatók. 

Tipikus, kisméretű sztyeppi halom (Kazahsztán)

2016 nyarán a Szegedi Tudomány Egyetem és a Kostanay State Pedagogical Institute munkatársaival közösen, észak-kazahsztáni halmok terepi felmérése során jártunk a végére a fenti kérdéseknek. A kutatás során átlagos méretű halmokat mértünk fel, melyek magassága nem haladta meg a 1,5 métert. Mivel a halmok elsődleges sztyeppékkel voltak körülvéve, a környezetükben még jól felismerhetően jelen volt a gyűrű, amelyet az építéshez felhasznált építőanyag kitermelése során hoztak létre. Három különböző módon kezelt halom típust vizsgáltunk: nem kezelt, közepes intenzitással legelt,  túllegeltetett.

A kutatás helyszíne és a felmért halomtípusok (A, nem kezelt; B, közepes intenzitással legelt; C, túllegeltetett)

Vizsgálatunkban kimutattuk, hogy a nem legelt és alul-legelt halmokon, ahol a legelés által kifejtett zavarás (taposás, biomassza eltávolítás) nem fedte el a mikroélőhelyek közötti abiotikus környezeti különbségek hatását, a halmok mikroélőhelyeinek növényzete jelentősen különbözött egymástól (és a környező sztyeppektől is).

Míg a környező sztyeppei környezetben egy elsősorban füvek dominálta vegetáció volt jelen, a halmok lejtőin a füvek mellett nagy számban találtunk kétszikűeket és sztyeppei élőhelyekre jellemző félcserjéket is. A halmokon számos olyan fajt találtunk, melyek nem voltak jelen a környező sztyeppéken, létük speciálisan a halmokhoz kötődött. Ilyen fajok voltak például az Adonis volgensis, Allium paniculatum, Dianthus borbasii, Ephedra distachya, Ferula caspica és a Veronica spuria. Még a vizsgált, kisméretű halmok esetében is megfigyelhető volt a déli és északi lejtők közötti különbség: a déli lejtők szárazabb lejtőin kisebb volt a növényzet borítása és kisebb volt a sztyeppi fajok aránya. Továbbá az északi „árnyékosabb” lejtőkön meg tudtak telepedni azok a sztyeppei félcserjék is (pl. a Spiraea hypericifolia), melyek nem tudtak megbirkózni az extrém száraz déli lejtőkkel. A nedves élőhelyi feltételeket biztosító gyűrűkben a sztyeppi fajok száma alacsonyabb volt, viszont pár olyan fajjal találkozhattunk itt, melyek léte erősen összefüggött a magasabb talajnedvességgel. Így számos halom gyűrűjében volt jelen az Allium pallassii, amely csak a gyűrűkben fordult elő a vizsgált területen (nem volt jelen sem a halmon, sem a környező sztyeppéken).

A halmokat körülvevő gyűrűk jellemző faja: Allium pallassii

A túllegeltetés gyakorlatilag megsemmisítette a sztyeppi vegetációt a halmokon. Hatására a halmok sokkal jobban gyomosodtak, mint a környező sztyeppvegetáció. A jelenség oka az, hogy a halmokon jellemzően szárazabb termőhelyi különbségek vannak jelen, mint a környező sztyeppeken. A túllegelt halmokon a sztyeppi fajok jelentősen visszaszorultak, főként a legelést jól toleráló zavart élőhelyekre jellemző félcserjék, mint például a selymes üröm (Artemisia austriaca) volt jelen rajtuk nagy borítással. Érdekes módon a nagytestű legelő állatok legelésének hiánya nem volt negatív hatással a halmok növényzetére. Ennek oka az, hogy a sztyeppeken jelen lévő számos kisemlős (pl. sztyeppi mormoták) és az ízeltlábúak kevéssé látványos módon, azonban igen nagy „legelési nyomást” biztosítanak.

Kimutattuk, hogy a halmoknak kiemelkedő szerepük van számos olyan értékes sztyeppi faj fennmaradásában, amelyek nincsenek jelen a környező kiterjedt sztyeppi élőhelyeken. Ez alátámasztja azt a feltevésünket, miszerint a közép-ázsiai sztyeppék halmainak nem csupán kulturális, de biodiverzitás megőrző szerepe is kiemelkedő. Azonban míg a halmok vegetációjának fennmaradása biztosított a nem legeltetett és közepes intenzitással legeltetett területeken, létüket jelentősen veszélyezteti a helytelen területhasználat és a túllegeltetés.

A vizsgálatról és az eredményeinkről bővebben az alábbi linkeken letölthető cikkben írtunk.

https://doi.org/10.1080/17550874.2018.1430871

A cikk hivatkozása:

Deák B., Tölgyesi Cs., Kelemen A., Bátori Z., Gallé R., Bragina T.M., Abil Y.A., Valkó O. (2018): The effects of micro-habitats and grazing intensity on the vegetation of burial mounds in the Kazakh steppes. Plant Ecology & Diversity 11: doi:10.1080/17550874.2018.1430871

Abstract

Background: Burial mounds (kurgans) of Eurasian steppes are man-made habitat islands that have the potential to harbour rich plant diversity due to micro-habitats associated with their topography.

Aims: We assessed whether kurgan micro-habitats harboured different species pools and functional groups from those found on the surrounding steppes. In addition, we asked if these mounds were affected by different grazing intensities from those on the surrounding vegetation.

Methods: We surveyed kurgan micro-habitats (northern and southern slopes, surrounding ditch) and adjacent steppe plains in non-grazed, moderately grazed and heavily grazed sites in northern Kazakhstan. We analysed differences in species composition of four habitats under three grazing regimes using Generalised Linear Mixed Models, PCA ordination and indicator species analysis.

Results: Kurgan micro-habitats had diverse vegetation and supported the co-existence of plant species with different environmental needs. We identified 16 steppe specialists confined to kurgan micro-habitats. Steppe vegetation was well adapted to extensive grazing, although heavy grazing supported ruderals and a decline in steppe specialists. There was a significant interaction between grazing intensity and habitat type: heavy grazing supported ruderals and suppressed steppe specialists especially on the slopes.

Conclusions: We highlighted that kurgans play an important role as maintaining high plant diversity locally in extensive steppe plains in Central-Asia by increasing environmental heterogeneity and supporting specialist species confined to these micro-habitats.

Keywords: degradation; kurgan; livestock; microsite; plant diversity; slope