Χαρακτηριστικά και λειτουργικές ομάδες φυτών σε σχέση με την εξέλιξη της βλάστησης σε λιβαδικά τοπία

Abstract

The aim of this research was to study the response of plant traits and functional groups to vegetation succession after land use extensification in pastoral landscapes, focusing on herbaceous vegetation. Four vegetation types, with four replicates each, were chosen in Lagadas county of Thessaloniki, N. Greece: abandoned arable field, grassland, open shrubland and dense shrubland, representing various stages of secondary succession following land use extensification. Species frequency on the herbaceous layer and plant traits of the most abundant species were measured on these plots. Plant trait responses to vegetation succession at the community level and traits that could predict species response to succession were assessed. Functional groups were established on the basis of plant traits and their response to vegetation succession was also assessed. It was found that, at the community level, leaf dry matter content (LDMC), leaf carbon concentration (LCC), vegetative and reproductive plant height (VPH, RPH), clonal species, hemicryptophytes and chamaephytes as well as perennial species increased with succession. On the contrary, specific leaf area (SLA), therophytes and annual species decreased. Stem dry matter content (StDMC), leaf phosphorus concentration (LPC), onset of flowering, plant defences and photosynthetic pathway had a unimodal response. Leaf nitrogen concentration (LNC) and seed mass (SM) did not show any significant trend. Furthermore, wind pollinated and animal dispersed species were associated with intermediate successional stages (grassland and open shrubland), while insect pollination and unassisted dispersal were associated with the advanced ones (dense shrubland). Vegetative plant height, life form, life cycle and clonality were the traits that could predict species response to succession using linear equations, their coefficients of determination though were low. When more traits were combined their predictive capacity was increased. Different combinations of plant traits had the best prediction over species response to different lengths of succession. A total of 8 plant functional groups were distinguished on the basis of their plant traits. These groups responded to vegetation succession, with the exception of “annual legumes and forbs” and “tall perennial forbs” which had a steady representation in all vegetation types. “Annual grasses” and “perennial forbs with rosettes” declined with succession. On the contrary “perennial tall grasses” and “semi-shrubs and perennial species with medium height” were related to the intermediate and advanced stages of succession. “Short tufted perennial species” increased with succession. “Trees and shrubs” comprised a separate functional group. It was concluded that both plant traits and plant functional groups respond to vegetation succession after land use extensification in Mediterranean pastoral landscapes.

Σκοπός της παρούσας έρευνας ήταν η μελέτη της απόκρισης των χαρακτηριστικών και των λειτουργικών ομάδων φυτών στην εξέλιξη της βλάστησης ύστερα από την εκτατικοποίηση των παραδοσιακών χρήσεων γης στα μεσογειακά λιβαδικά τοπία. Η έρευνα επικεντρώθηκε στην απόκριση της ποώδους βλάστησης. Τέσσερις τύποι βλάστησης, με τέσσερις επαναλήψεις ο καθένας, επιλέχθηκαν στην περιοχή Λαγκαδά Θεσσαλονίκης, Β. Ελλάδα: εγκαταλειμμένος αγρός, ποολίβαδο, αραιός και πυκνός θαμνώνας, οι οποίοι αντιπροσώπευαν την εξέλιξη της βλάστησης μέσω της δευτερογενούς διαδοχής. Η συχνότητα εμφάνισης των ποωδών ειδών και τα χαρακτηριστικά των αφθονότερων ειδών μετρήθηκαν στις επιφάνειες αυτές. Διερευνήθηκαν η απόκριση των χαρακτηριστικών των φυτών στην εξέλιξη της βλάστησης στο επίπεδο της φυτοκοινότητας, τα χαρακτηριστικά που μπορούσαν να προβλέψουν την απόκριση των ειδών στην εξέλιξη της βλάστησης, οι λειτουργικές ομάδες φυτών που προκύπτουν από τα χαρακτηριστικά τους και η απόκριση αυτών στην εξέλιξη της βλάστησης. Βρέθηκε, ότι στο επίπεδο της φυτοκοινότητας, η περιεχόμενη ξηρή ουσία στο φύλλο, η συγκέντρωση άνθρακα στα φύλλα, το βλαστικό και αναπαραγωγικό ύψος φυτού, η ικανότητα για αγενή πολλαπλασιασμό, τα ημικρυπτόφυτα, τα χαμαίφυτα και τα πολυετή είδη αυξήθηκαν με τη διαδοχή της βλάστησης. Η ειδική φυλλική επιφάνεια, τα θερόφυτα και τα ετήσια είδη μειώθηκαν. Η περιεχόμενη ξηρή ουσία στο βλαστό, η συγκέντρωση φωσφόρου στα φύλλα, η έναρξη ανθοφορίας, η ύπαρξη μηχανισμών άμυνας στη βόσκηση και ο κύκλος φωτοσύνθεσης των φυτών παρουσίασαν μονοκόρυφη απόκριση στην πορεία της διαδοχής. Η συγκέντρωση αζώτου στα φύλλα και η μάζα σπέρματος δε μεταβλήθηκαν. Τα ανεμογαμή είδη και αυτά που διέσπειραν τα σπέρματά τους με τα ζώα σχετίστηκαν με τα ενδιάμεσα στάδια διαδοχής (ποολίβαδο και αραιός θαμνώνας), ενώ τα εντομογαμή είδη και αυτά που διέσπειραν τα σπέρματά τους χωρίς βοήθεια με τα προχωρημένα στάδια (πυκνός θαμνώνας). Το βλαστικό ύψος των φυτών, η βιοτική μορφή, ο κύκλος ζωής και ο αγενής πολλαπλασιασμός αυτών παρουσίασαν στατιστικώς σημαντικά γραμμικά μοντέλα με την απόκριση των ειδών στην εξέλιξη της βλάστησης, με μικρούς όμως συντελεστές προσδιορισμού. Όταν συνδυάστηκαν περισσότερα χαρακτηριστικά αυξήθηκε η προγνωστική τους ικανότητα. Διαφορετικοί συνδυασμοί χαρακτηριστικών έδιναν την καλύτερη πρόγνωση στην απόκριση των ειδών στην εξέλιξη της βλάστησης κατά την εξέταση της συνολικής και των επί μέρους πορειών αυτής. Οχτώ λειτουργικές ομάδες φυτών διακρίθηκαν με βάση τα χαρακτηριστικά τους. Οι ομάδες αυτές αποκρίθηκαν στην εξέλιξη της βλάστησης, με εξαίρεση τα “ετήσια ψυχανθή και πλατύφυλλα” και τις “πολυετείς πλατύφυλλες πόες με μεγάλο βλαστικό ύψος” που δε διαφοροποιήθηκαν μεταξύ των τύπων βλάστησης. Τα “ετήσια αγρωστώδη” και οι “πολυετείς πλατύφυλλες πόες με ρόδακα φύλλων στη βάση” μειώθηκαν με την εξέλιξη της βλάστησης. Τα “πολυετή αγρωστώδη με μεγάλο βλαστικό ύψος” και οι “ημίθαμνοι και πολυετείς πόες με μεσαίο βλαστικό ύψος” σχετίστηκαν με τα ενδιάμεσα και προχωρημένα στάδια διαδοχής. Οι “θυσανώδεις πολυετείς πόες με μικρό βλαστικό ύψος” αυξήθηκαν με την πρόοδο αυτής. Τα “δέντρα και θάμνοι” αποτέλεσαν μία ξεχωριστή λειτουργική ομάδα. Τόσο τα χαρακτηριστικά των φυτών όσο και οι λειτουργικές ομάδες φυτών παρουσιάζουν μεγάλη απόκριση στην εξέλιξη της βλάστησης ύστερα από την εκτατικοποίηση των χρήσεων γης στα μεσογειακά λιβαδικά τοπία.