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Anke Jentsch:

Disturbance driven vegetation dynamics

Concepts from biogeography to community ecology and experimental evidence from dry acidic grasslands in central Europe

2004. 218 pages, 55 figures, 20 tables, 14x23cm, 420 g
Language: English

(Dissertationes Botanicae, Band 384)

ISBN 978-3-443-64297-6, paperback, price: 50.00 €

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Keywords

dry grassland ecology disturbance Sand Trockenrasen Störung

Contents

Synopsis top ↑

This work discusses disturbances, discrete events of specific magnitude, which result in local changes in composition, spatial structure, or temporal development of plant communities. The author introduces concepts and emerging issues of disturbance ecology (significance, definition and scaling) and expands this theoretical view with new experimental data obtained from disturbing various successional stages on inland sand dunes in Central Europe.
Responses (e.g. changes in nutrient availability and vegetation dynamics) were monitored over a period of three years and are discussed in detail. A concluding chapter (Towards generality in studies of disturbance and ecosystem dynamics) generalizes results, implications for nature conservation and future research.
In recognition of this study the author received the 2003 Wiehe award for research in ecology.

Bespr.: Tuexenia 25, 2005 top ↑

Die Arbeit enthält interessante Ergebnisse zur Dynamik von Pionier-Sandtrockenrasen, hinterlegt mit allgemeinen Erörterungen zur Störungsökologie. Untersuchungsobjekt sind Binnendünen bei Erlangen mit vier verschiedenen Sukzessionsstadien des Spergulo- Corynephoretum als wichtigsten Vegetationstypen. Hinzu kommen ruderalisierte Flächen mit einer Mischung von Echio-Melilotetum / Artemisio-Tanacetetum (nicht Tanacetum"!). Teilweise werden auch benachbarte Heiden des Genisto-Callunetum mit erfasst. Die experimentellen Untersuchungen gründen sich auf künstliche Störungen von Kleinflächen mit drei Intensitäten (Verfestigung, Umbruch und Abtragung des Oberbodens). Die Ergebnisse beziehen sich sowohl auf den Einfluss der Störungen als auch auf Unterschiede der Gesellschaften entlang des angenommenen Sukzessionsgradienten. Vorangestellt werden Ergebnisse aus detaillierten, in unterschiedlichen Maßstäben durchgeführten Beobachtungen über natürliche Störungen durch Ameisen und Kaninchen, die fleckig über die Rasen verteilt sind. Je nach Fragestellung erscheinen größere Untersuchungsflächen im 10 x 10 m-Raster, meist aber Kleinflächen von 1 x 1 m und kleiner hierfür geeignet. Die Ergebnisse von Dauerflächen wurden wohl bisher kaum mit so feiner räumlicher und zeitlicher Auflösung erarbeitet und können Anregung für weitere derartige Arbeiten sein.

Der experimentelle Ansatz geht von 180 1 x 1 m-Störflächen bzw. ungestörten Kontrollen aus, die über 3 Jahre zu 6 Terminen bearbeitet wurden. Untersucht wurden bodenchemische Faktoren und Bodenwassergehalt, die Samenbank (ohne Störflächen) und die Vegetationsentwicklung nach Störung. Letztere bewirkt eine kurzzeitige, teilweise starke Erhöhung des Ammonium- und Nitratangebotes, bei anderen Bodenfaktoren keine klaren Ergebnisse. Innerhalb der Sukzessionsserie nehmen Stickstoff- und Wassergehalt zu, während z. B. der pH-Wert keine gerichtete Tendenz aufweist. Die Samenbank enthält bei Pionierarten sehr kurzlebige, bei Folgearten nur wenig langlebigere Samen; der Bezug zur aktuellen Artenverbindung ist teilweise sehr niedrig. Damit erscheint das Regenerationspotenzial dieser Rasen gering, was wichtige Hinweise für den Naturschutz ergibt. In sehr feiner Frequenzanalyse wird die Mikrosukzession nach Störung verfolgt. Bei kurzzeitiger Artenabnahme und folgender Zunahme zeigt sich insgesamt keine Erhöhung der Artendiversität. Schon wegen der kurzlebigen Samenbank erscheinen aber kleinflächige Störungen als notwendige Basis für die langzeitige Erhaltung der Silbergrasrasen. Zusammenfassende multivariate Datenauswertungen lassen u. a. vermuten, dass die kleinflächig-mosaikartige Anordnung verschiedener Gesellschaften nicht allein auf dem Störungsregime, sondern teilweise auch auf entsprechenden Bodenunterschieden beruht. Leider gibt es keine Vegetationstabelle der untersuchten Bestände, aus der man vielleicht auch schon vorher zu solchen Vermutungen gekommen wäre.

Die Geländearbeit und ihre Auswertung beeindruckt durch gut überlegte methodische Grundlagen und sehr detaillierte, ausführlich dargestellte und diskutierte Ergebnisse. Wie schon der Titel aussagt, geht es aber auch um allgemeinere Konzepte. So sind die eigenen Ergebnisse eingebettet in recht langwierige Erörterungen allgemeiner Theorien und Modelle zur Störungsökologie in Bezug auf die Dynamik und Stabilität von Ökosystemen auf der Grundlage breiter Literaturauswertung (21 Seiten Literaturverzeichnis!). So muss man sich zu Beginn mühsam durch viele fast lehrbuchartige Kapitel durcharbeiten, bis man auf Seite 52 zum eigentlichen Kern der Arbeit vorstößt, und am Ende hiervon folgen weitere 20 Seiten Allgemeines, bevor noch über den Naturschutz und weitere Aspekte für zukünftige Untersuchungen gesprochen wird. Ich könnte mir die allgemeinen Teile besser als ganz eigene Arbeit vorstellen, zumal sie doch wenig Bezug zu den eigenen Ergebnissen aufweisen. Diese Anmerkung soll aber den wertvollen Gehalt der Arbeit für die Vegetationsökologie von Sandtrockenrasen und ihren Schutz nicht mindern. Sowohl für Vegetationsökologen als auch für Praktiker des Naturschutzes enthält das Buch (50 EUR) viele interessante Ergebnisse und Anregungen.

Hartmut Dierschke

Tuexenia 25, 2005

Review: Folia Geobotanica 41/3 2006 top ↑

Theory of disturbances at the level of plant communities offers plant ecologists a lot of interesting questions concerning vegetation dynamics, succession and biodiversity. The importance of disturbance and regeneration in vegetation has been generalized into the ``mosaic-cycle'' concept of ecosystems (REMMERT 1991). In this view, vegetation is a mosaic of patches at different stages of a temporal cycle of aging, destruction and rejuvenation.

Even though thesis presented is embraced on a large scale the individual chapters are hierarchically and logically structurized. The first part of the thesis focuses on the theoretical concept of disturbance ecology including definitions, scaling and methodology. The author gives a review of disturbances and emphasizes the influence of traditional land use on habitat fragmentation. The second part describes vegetation ecology of dry acidic grasslands in general, and using several experiments verifies proposed research hypotheses. As VAN DER MAAREL (2005) argues, grasslands are especially suited for the study of patch dynamics because the gaps are small, can be easily manipulated and the appearance and disappearance of plant units (seedlings), can be accurately followed.

Theoretical survey of disturbance types and regimes is supplemented with a series of experiments: the influence of individual natural (by ants and rabbits) and artificial disturbances (topsoil removal, topsoil turnover and compaction) on species composition, species turnover, nutrient availability and soil seed bank composition were studied in dry acidic grasslands during 1998-2000. Jentsch compares spatio-temporal patterns of ant and rabbit disturbances and discuss their influence on vegetation heterogeneity and patchiness.

Natural disturbances by ants and rabbits were very abundant in the studied area. Disturbed patches were frequent, of small spatial scale, small magnitude and short duration (in terms of months). They covered 1-15% of the grassland area dominated by Corynephorus canescens. Both ants and rabbits disturbances have large effects on plant assemblages and ants can be also considered as key-stone species for vegetation dynamics.

Moreover, the influence of mechanical disturbances (topsoil removal, soil turnover and compaction) on nutrient availability, namely on nitrogen increase was studied. In summary, experimental soil disturbances caused a short discrete pulse in nitrate and ammonia, but no significant effect on soil water content or pH was detected.

The soil seed bank plays the essential role in recolonization dynamics after disturbance. Analysis of seed bank composition, seed density and a series of burial experiments were carried out. Bare substrate is, in general, occupied very quickly, especially by cryptogams. Mosses, however, such as Polytrichum piliferum have shown to inhibit germination of forbs and grasses, which is generally attributed to allelopathy. It is shown that the regeneration potential of dry acid grasslands is very limited. Similarity in composition of soil seed bank and established vegetation was poor in all successional stages in the study area. None of the successional stages exhibited high proportion of species with a long-term persistent seed bank. Neither pioneer species, nor endangered plants were present in reasonable amounts in the soil seed bank.

Special attention was dedicated to variation in species richness among different successional stages. It is a bit surprising that species establishing initially after disturbance do not determine the long-term successional processes of the patch. The results show, that disturbance has only short-term effects, largest within the first two years of the experiment (in agreement with management experiments in dry acidic heathlands, SEDLÁKOVÁ 2003).

The author truly admits that all disturbance intensities tested were probably below the threshold for changing species diversity at the most productive site. As the most important factor for driving vegetation dynamics in dry acidic grasslands seems to be soil nitrogen together with disturbance regime. Eventually, Jentsch tries to find generality in studies of disturbance and ecosystem dynamics, implications for nature conservation and sketches further research perspectives of disturbance ecology.

The publication is appended with 55 figures (photos, graphs) - some of them could be of better quality and 20 tables in the text.

I can recommend this book to plant ecologists dealing with the spatio-temporal heterogeneity of vegetation, as much as to nature conservationists and to all, who work in applied vegetation science.

Martina Fabsicová

Folia Geobotanica 41/3 2006

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This work discusses disturbances, discrete events of specific magnitude, which result in local changes in composition, spatial structure, or temporal development of plant communities. The author introduces concepts and emerging issues of disturbance ecology (significance, definition and scaling) and expands this theoretical view with new experimental data obtained from disturbing various successional stages on inland sand dunes in Central Europe.
Responses (e.g. changes in nutrient availability and vegetation dynamics) were monitored over a period of three years and are discussed in detail. A concluding chapter (Towards generality in studies of disturbance and ecosystem dynamics) generalizes results, implications for nature conservation and future research.