Επιπτώσεις της εγκατάλειψης της υπαίθρου στη φυτική ποικιλότητα

Abstract

The main impact of land abandonment is the initiation and progression of secondary succession which leads to changes in the cover of vegetation and the overall landscape characteristics. The herein PhD thesis aimed at studying the temporal evolution of land use and cover changes from 1945 to the present. Moreover, the present thesis aimed at studying the differentiation of vegetation during the process of secondary succession. Thessalian Agrafa, where the phenomenon of land abandonment has been already observed, were selected as a case study and the study area of the present research. Mapping of land uses and land cover within the study area was conducted based on orthophotos of the years 1945, 1996 and 2015, and the transitions between the different land cover types were calculated, as well as the intensity of these transitions and the factors related to land cover and land use changes were investigated (Random Forest model). Additionally, vegetation sampling was conducted throughout the study area. Based on the vegetation data, taxonomic diversity (Hill numbers), functional identity (community weighted means) and functional diversity (functional richness, functional evenness, functional dispersion and functional divergence) were calculated. In addition, standardized effect sizes of functional identity and diversity metrics were calculated. Over the 70-year period of the study, the phenomenon of abandonment of traditional forms of land use was observed to have significant effects on patterns of land use and cover. In particular, a drastic and accelerated reduction of the area of open habitats and their replacement by forests was observed, leading to the large-scale homogenization of the landscape. A total of 16 floristically and ecologically distinct vegetation units were distinguished in the study area, including 461 plant taxa. The distinct identified vegetation units represent four stages of secondary succession. These include early grasslands (early stages), mature grasslands, early scrubland and bracken stands (intermediate stages), mature scrubland, (progressed stages), and forests, (late stages). The differences in the history of land use changes among communities, as well as the disturbances that are submitted to, emerged as the most important factors differentiating the grasslands and scrublands, while the differences among forest communities were mainly attributed to ecological factors. Grassland communities were found to be characterized by significantly higher levels of taxonomic diversity than forest communities but had lower levels of functional richness. As shown by the results the main mechanisms of community assembly affecting early successional stages were related to effects of environmental filtering acting on open habitats. Finally, the functional identity patterns of the distinct vegetation revealed that during the initial stages of succession, short-lived species dominate, which invest in their dispersion and are stress tolerating, while during the final stages of succession, woody species dominate, with phenomena of competition being observed among them. The findings of this thesis highlight the usefulness of the complementary investigation of the different aspects of diversity as well as the history of land use of the investigated plant communities. Finally, the importance of maintaining traditional forms of land use for the protection of biodiversity-rich open habitats is highlighted.

Η κύρια επίπτωση της εγκατάλειψης χρήσης γης είναι η έναρξη και εξέλιξη της δευτερογενούς διαδοχής που οδηγεί σε αλλαγή της κάλυψης βλάστησης και του τοπίου. Η παρούσα διδακτορική διατριβή είχε ως στόχο τη μελέτη της διαχρονικής εξέλιξης των αλλαγών χρήσης και κάλυψης γης από το 1945 έως σήμερα. Επιπλέον, στόχος της διατριβής ήταν η μελέτη της διαφοροποίησης της βλάστησης κατά μήκος της διαβάθμισης της διαδοχής. Ως περίπτωση μελέτης και περιοχής έρευνας επιλέχθηκαν ορεινές και ημιορεινές περιοχές στα Θεσσαλικά Άγραφα, στις οποίες έχει παρατηρηθεί το φαινόμενο της εγκατάλειψης χρήσης γης. Πραγματοποιήθηκε χαρτογράφηση της χρήσης και της κάλυψης γης στην περιοχή μελέτης με βάση ορθοφωτοχάρτες των ετών 1945, 1996 και 2015 και υπολογίστηκαν οι μεταβάσεις μεταξύ των διαφορετικών τύπων κάλυψης, η ένταση των μεταβάσεων και επιπλέον εξετάσθηκαν οι παράγοντες που σχετίζονται με τις αλλαγές κάλυψης και χρήσης γης (μοντέλο Τυχαιοποιημένων Δασών). Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία βλάστησης στην περιοχή μελέτης. Με βάση τα δεδομένα βλάστησης υπολογίστηκε η ταξινομική ποικιλότητα (αριθμοί Hill), η λειτουργική ταυτότητα (σταθμισμένοι μέσοι όροι κοινοτήτων) και δείκτες λειτουργικής ποικιλότητας (λειτουργικός πλούτος, λειτουργική ισοκατανομή, λειτουργική διασπορά και λειτουργική συσσώρευση). Επιπλέον, υπολογίστηκαν τα σταθμισμένα μεγέθη επίδρασης για τη λειτουργική ταυτότητα και ποικιλότητα. Βρέθηκε ότι κατά το διάστημα των 70 ετών, το φαινόμενο της εγκατάλειψης των παραδοσιακών μορφών χρήσης γης είχε σημαντικές επιπτώσεις στα πρότυπα κάλυψης και χρήσης γης. Συγκεκριμένα, παρατηρήθηκε δραστική και επιταχυνόμενη μείωση της έκτασης των ανοιχτών ενδιαιτημάτων και αντικατάστασή τους από δάση, οδηγώντας στην έντονη ομογενοποίηση του τοπίου. Στην περιοχή μελέτης διακρίθηκαν συνολικά 16 χλωριδικά και οικολογικά σαφώς διαφοροποιούμενες μονάδες βλάστησης, στις οποίες καταγράφηκαν 461 φυτικά taxa. Οι επιμέρους μονάδες βλάστησης αντιπροσωπεύουν τέσσερα στάδια της δευτερογενούς διαδοχής. Αυτά περιλαμβάνουν τα πρώιμα λιβάδια (αρχικά στάδια), τα ώριμα λιβάδια, πρώιμους θαμνώνες και πτεριάδες (ενδιάμεσα στάδια), τους ώριμους θαμνώνες (προχωρημένα στάδια) και τα δάση (τελικά στάδια). Ως σημαντικότεροι παράγοντες διαφοροποίησης λιβαδιών και θαμνώνων αναδείχθηκαν οι διαφορές στην ιστορία των μεταβολών της χρήσης γης στις επιμέρους κοινότητες, καθώς και οι υφιστάμενες διαταραχές, ενώ οι διαφοροποιήσεις των δασικών κοινοτήτων βρέθηκε να οφείλονται κυρίως σε οικολογικούς παράγοντες. Οι λιβαδικές κοινότητες βρέθηκε ότι χαρακτηρίζονται από σημαντικά υψηλότερα επίπεδα ταξινομικής ποικιλότητας σε σχέση με τις δασικές, όμως είχαν χαμηλότερα επίπεδα λειτουργικού πλούτου. Όπως αναδείχθηκε, οι κύριοι μηχανισμοί συνάθροισης των κοινοτήτων που επιδρούν στα αρχικά στάδια διαδοχής σχετίζονται με τις επιπτώσεις των περιβαλλοντικών φίλτρων που επιδρούν στα ανοικτά ενδιαιτήματα. Τέλος, τα πρότυπα λειτουργικής ταυτότητας των επιμέρους μονάδων βλάστησης, υποδεικνύουν ότι κατά τα αρχικά στάδια διαδοχής κυριαρχούν είδη με σύντομη διάρκεια ζωής, που επενδύουν στη διασπορά τους και είναι ανθεκτικά στην καταπόνηση, ενώ κατά τα τελικά στάδια διαδοχής κυριαρχούν ξυλώδη είδη, μεταξύ των οποίων εμφανίζονται φαινόμενα ανταγωνισμού. Από τα ευρήματα της παρούσας διατριβής αναδεικνύεται η χρησιμότητα της συνδυαστικής διερεύνησης των επιμέρους πτυχών ποικιλότητας αλλά και της ιστορίας χρήσης γης των υπό μελέτη φυτικών κοινοτήτων. Τέλος, υπογραμμίζεται η σημασία που έχει η διατήρηση των παραδοσιακών μορφών χρήσης γης στη διατήρηση των πλούσιων σε βιοποικιλότητα ανοιχτών ενδιαιτημάτων.