Kurgánok mikroélőhelyei: Új cikkünk a Science of the Total Environment-ben

A környezeti heterogenitás és növényi diverzitás kapcsolatáról szóló legújabb cikkünk nemrég jelent meg a  Science of the Total Environment c. folyóiratban.

Deák, B., Kovács, B., Rádai, Z., Apostolova, I., Kelemen, A., Kiss, R., Lukács, K., Palpurina, S., Sopotlieva, D., Báthori, F., Valkó, O. (2021): Linking environmental heterogeneity and plant diversity: the ecological role of small natural features in homogeneous landscapes. Science of the Total Environment 763: 144199 [IF2019: 6.551]

A cikk szabadon elérhető és letölthető a folyóirat honlapjáról, ide kattintva. 

A környezeti heterogenitás magában foglalja a biotikus (felszínborítás, növényzet) és abiotikus (klíma, talaj, topográfia) tényezők tér- és időbeli változatosságát. Ezen tényezők változatossága a biológiai sokféleséget meghatározó legfontosabb tényezők egyike a lokálistól a globális térléptékekig. Mivel általánosságban a változatosabb környezetben több faj képes együttesen előfordulni, természetvédelmi szempontból is nagy jelentőségű a környezeti heterogenitás és a biodiverzitás kapcsolatának megértése. A téma jelentősége ellenére sok a megválaszolatlan kérdés a területen. A legtöbb vizsgálat a környezeti heterogenitás bizonyos komponenseit vizsgálja, éppen ezért keveset tudunk az egyes biotikus és abiotikus komponensek kölcsönhatásáról. A legtöbb tanulmány a témakört vagy mikro- (zsombékosokban, tengerparti zonációnál néhány centiméteres térszint-különbségek esetén), vagy makro-léptéken vizsgálja (kontinensek, hegyláncok szintjén), és csak kevés ismeretünk van arra vonatkozóan, hogy a két térlépték között milyen hatása van a környezeti heterogenitásnak a biodiverzitásra.

A környezeti heterogenitás és a biodiverzitás kapcsolata jól ismert a magashegységi zonáció témakörében.

A köztes térléptékeken a környezeti heterogenitás és biodiverzitás kapcsolatának vizsgálatához kiváló objektumok az ún. kisméretű természetes tájelemek (angolul: small natural features). Ezek olyan, általában néhány méteres magasságú/kiterjedésű objektumok, melyek a környező tájtól eltérnek biotikus vagy abiotikus jellemzőik tekintetében. Ilyenek például a mezsgyék, szántószegélyek, kőfalak, karszt dolinák, földvárak és kurgánok, melyek jellegzetes és elterjedt tájelemek számos térségben. Mi vizsgálatainkhoz a kurgánokat (más néven kunhalmokat) választottuk, melyek Eurázsia szerte elterjedt, sztyeppi népek által több évezrede emelt ősi temetkezési halmok. Napjainkban a kurgánok az eurázsiai szárazgyepek számára fontos menedékhelyet jelentenek, sokszor kiemelt természeti értékek őrzői. A halmokról részletesebben itt írtunk.

Kurgánok bulgáriában, a Trák királyok völgyében. A képen két igen impozáns halom látható, melyek közel tíz méter magasak.

Vizsgálatunkban a környezeti heterogenitás mind az öt biotikus és abiotikus komponensének növényzeti mintázatokra gyakorolt hatásai vizsgáltuk a pannon (Magyarország) és kontinentális (Bulgária) biogeográfiai régiókban található halmokon. A környezeti heterogenitás komponenseit a halmok öt jellegzetes mikroélőhelyén vizsgáltuk: északi, keleti, déli és nyugati lejtő, illetve tető; referenciaként pedig a halmokhoz közeli sík gyepeket mértünk fel. Az alábbi ábrán látható a mintavételi elrendezésünk.

A mintavételi elrendezésünk.

Eredményeink azt mutatják, hogy a halmok egyes mikroélőhelyeire egyedi mikroklíma jellemző. A lenti ábrán láthatjuk, hogy a sík gyepekhez képest a halom mikroélőhelyeken jelentős fluktuáció volt a vizsgált mikroklíma paraméterekben az extrém pozitív és extrém negatív értékek között, mind a léghőmérséklet (T), relatív páratartalom (RH) és gőznyomás-hiány (VPD). Reggel legelőször a keleti lejtő melegszik fel, majd szárad ki, míg a nyugati lejtő hűvös és párás marad. Délután a mintázat megfordul, viszont a nyugati lejtő kevéssé melegszik fel és szárad ki, mint a keleti. Az eredmények egyik újdonsága, hogy nem csupán az északi és déli, hanem a keleti és nyugati oldalak esetén is sikerült kimutatnunk az egyedi mikroklímák jelenlétét. Ami különösen érdekes, hogy mindössze néhány méter magas tájelemeken is sikerült kimutatni ezt a mikroklimatikus változatosságot.

A léghőmérséklet (ΔT), relatív páratartalom (ΔRH) és gőznyomás-hiány (ΔVPD) napi változása az öt vizsgált kurgán-mikroélőhelyen, a sík gyepekben mért értékekhez (szaggatott vonal) viszonyítva.

Ahogy az ábrán is látszik, az északi és déli lejtők közötti legnagyobb hőmérséklet-különbséget akkor mértünk, amikor a nap a zeniten volt, 13:00-kor. Ekkor az északi lejtőkön 5,1°C-kal hűvösebb, míg a déli lejtőkön 7,6°C-kal melegebb volt, mint a sík gyepeken. A kurgánok általában kontinentális, száraz éghajlatú területeken fordulnak elő. Az egymástól néhány méterre elhelyezkedő északi és déli oldalak közötti hőmérséklet-különbség több száz kilométernyi latitudinális és/vagy több száz méternyi tengerszint-feletti magasságbeli különbségnek felel meg. Ez a mikroklimatikus változatosság is jól mutatja, hogy a halmok, és hozzájuk hasonló tájelemek milyen fontos szerepet töltenek be a síkságokon: jelentős környezeti heterogenitást visznek a homogén tájba.

Egy bolgár halom északi oldala, magas tarackbúzával (Elymus elongatus) és selymes boglárkával (Ranunculus illyricus).

Eredményeink azt mutatják, hogy a halmok lejtőire jellemző eltérő környezeti feltételek egyedi növényzeti mintázatokat alakítottak ki. Az egyes halmok szintjén mindkét régióban szépen szétvált az öt mikroélőhely, illetve a sík gyep növényzete.

NMDS ordináció a mikroélőhelyek (északi, keleti, déli, nyugati lejtő, halom tető, sík gyep) növényzetéről a két vizsgált régióban (HU – Magyarország; BG – Bulgária). A két nagy panel a regionális mintázatokat mutatja, míg a 8-8 kis panel a halmonkénti mintázatokat.

Általában a kedvező mikroklímájú északi és nyugati lejtőknek hasonló volt a fajösszetétele, és olyan specialista fajok fordultak elő itt mint a deres tarackbúza (Elymus hispidus), kunkorgó árvalányhaj (Stipa capillata), hengeres peremizs (Inula germanica), fűlevelű napvirág (Helianthemum salicifolium) és selymes peremizs (Inula oculus-christi), emellett igen kevés volt ezeken a mikroélőhelyeken a gyom- és zavarástűrő fajok száma. A kedvezőtlen mikroklímájú déli és keleti lejtőkön, illetve a tetőn számos stressz- és zavarástűrő generalista és gyomfaj fordult elő, mint például a közönséges tarackbúza (Elymus repens), rozsnok fajok (Bromus spp.), és tavaszi aggófű (Senecio vernalis). Mindkét tájban a sík gyepek fajkészlete jelentősen eltért a halmok mikroélőhelyeitől.

Eredményeink alapján a halmok, és a hozzájuk hasonló kisméretű tájelemek igen fontos szerepet töltenek be a globális szárazföldek egyharmadát borító síkságok biodiverzitásának fenntartásában. A több mint félmillió eurázsiai halom mellett hasonló szerepe lehet a dolináknak, szigethegyeknek (inselbergeknek) és az ökoszisztéma mérnök rágcsálók várainak is.

A cikk grafikus absztraktja, amely összefoglalja legfőbb eredményeinket képekben.

A cikk összefoglalója az alábbiakban olvasható.

Abstract

Small natural features (SNFs), such as road verges, midfield islets, rocky outcrops and ancient burial mounds, provide safe havens for species of natural habitats in human-modified landscapes; therefore, their great ecological importance is in contrast to their small size. SNFs often have a high topographical heterogeneity and abiotic conditions, which differ from their surroundings; therefore, they provide a unique opportunity for establishing links between environmental heterogeneity (EH) and biodiversity. However, no study has so far investigated the EH components of topographically heterogeneous SNFs in a comprehensive framework, by linking environmental and biotic parameters. To fill this knowledge gap, we evaluated the EH components and their effect on biodiversity on ancient mounds covered by semi-natural grasslands in the Pannonian (Hungary) and Continental (Bulgaria) biogeographical regions. We designated 16 study sites, each containing a few-metre-high mounds with five microsites (top, north-, east-, south- and west-facing slopes) and a nearby plain grassland. At each microsite, we measured soil moisture, soil chemical properties, solar radiation and microclimate; and recorded the cover of vascular plants in a total of 480 plots. On the mounds, topographical heterogeneity was associated with sharp differences in microclimate and soil properties. Besides the contrast between mild north-facing and harsh south-facing slopes, east- and west-facing slopes also sustained unique microsites characterised by dynamic diurnal changes in air temperature and vapour pressure deficit. Various combinations of the EH components resulted in unique plant species compositions within the microsites, and supported the co-occurrence of species typical of contrasting habitat types, even within a couple of metres. By combining high-resolution measurements of abiotic factors with fine-scale vegetation sampling, our study provides evidence that widespread SNFs with complex topography harbour several grassland-specialist plant species and introduce a high level of EH to otherwise homogeneous plain landscapes, which cover one third of the global land area.

Csoportkép a bulgáriai expedícióról; balról jobbra: Salza Palpurina, Iva Apostolova, Desislava Sopotlieva, Kiss Réka, Lukács Katalin, Kelemen András, Valkó Orsolya, Deák Balázs