Zwergbinsenrasen im Südwesten der Iberischen Halbinsel eine Analyse räumlicher und zeitlicher...

Zwergbinsenrasen imSüdwesten der

Iberischen Halbinsel

eine Analyse räumlicher und zeitlicher Vegetationsmuster

Michael Rudner LS Geobotanik, Universität FreiburgAG Landschaftsökologie, Universität Oldenburg

Promotionskolloquium in Freiburg, 18.06.04

Gefördert von der DFG FKZ:402/3-4

18.06.04 Michael Rudner LS Geobotanik

Übersicht

InhaltI Untersuchungsrahmen

II Lage der Zwergbinsenrasen im Raum

III Standort

IV Kleinräumige Vegetationsmuster

V Dynamik von Bodenwasserhaushalt und Vegetation

VI Innere Struktur der Zwergbinsenrasen

VII Zusammenfassung


Im Zwergengarten der Geobotanik




Welche Standortbedingungen und Prozesse sind für das Auftreten und die Dynamik von Zwergbinsenrasen in west-mediterranen Korkeichenwaldlandschaften verantwortlich?

• Einbettung in die Landschaft

• Standörtliche und floristische Differenzierung von

Zwergbinsenrasen-Typen

• Zeitliche Variabilität der Zwergbinsenrasen

(saisonal / interannuell)

• Innere Struktur der Zwergbinsenrasen






15,3° 1294Monchique (465m)[14 - 48]

17,1° 603Tarifa (41m)[28]

7°30' W

37°

PORTUGAL SP

AN

IEN

MAROKKO

MONCHIQUEHUELVA

CÁDIZ

LARACHE

SEVILLA

TETUAN

9°

Straße von Gibraltar

TANGER

1

236°

Atla

ntischer Ozean

0 40 kmN

1 Serra de Monchique

Campo de Gibraltar2


0.001

0.01

0.1

1

10

100

0.1 1 10 100 1000 10000

Extent

Gra

in

I

II

III

-1 -0.5 0 0.5 1

cos(exp) I cos(exp) II cos(exp) III

sin(exp) I sin(exp) II sin(exp) III

Exposition

1 km

I

10 m

IIN

N

1 dm

III

N




räumliche Skalen differenzierende Faktoren

erhobene standörtliche Parameter

erfasste vegetations-kundliche Daten

Makro =Landschaft

Meso = Catena

Mikro = Ökotop



großräumige Substrat- und Klimagradienten

Reliefposition: edaphische, hydro-logische und meso-klimatische Einflüsse

Geomorphodynamik: zyklischPhänologie: rhythmisch

Auswertung topografischerund thematischer Kartenwerke

Bodenform, pF-Wg-Kurven, Nährstoffversorgung, Bestandesklima

Bodenmächtigkeit, Mikrorelief, Bodenfeuchte

Verbreitung der Vegetationstypen

Vegetations-aufnahmen nach Braun-Blanquet, Vegetationskartierung

individuenscharfe Aufnahmen auf Dauerflächen


II - Lage der Zwergbinsenrasen im Raum


Titel | Höhenlage, Exposition | DGM | Einzugsgebiet und Hangneigung | Profil Serra de Monchique




Lage der AufnahmeflächeExposition und Höhenlage [m ü. NN]

Campo de Gibraltar, Spanien

Isoeto histricis-Radioletum linoidisin verschiedenen Ausprägungen

Loto-Chaetopogonetum Sandtrockenrasen des Helianthemionm. Airopsis tenella

Isoetetum durieuiLaurentio-Juncetum typicumüber Isoeteto-Radioletum

Laurentio-Juncetum Loto-Chaetopogonetum Junco-Isoetetum Isoetetetum durieui Helianthemion

Lage der VegetationsaufnahmenExposition und Höhe [m ü. NN]

N

S

W E

800

600

400

200

0

Höhenlage und Exposition




Siedlung

Vorkommen von ZwergbinsenrasenHöhenschichten

N Ausschnitt: 5 km x 5 km

Monchique

Picota (773 m)

Caldas de Monchique

Fornalha

Serra de Monchique




1343162N =

.8

.6

.4

.2

0.0

-.2

Gesamt ZBR

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

Gesamt ZBR

Hangneigung

1343162N =

4

3

2

1

Gesamt ZBR

4

3

2

1Gesamt ZBR

Teileinzugsgebiet




Pinus pinaster Pinus pinea Quercus suber Eucalyptus globulus

Cistus ladanifer

Juniperus phoenicea

Syenit Tonschiefer Zwergbinsenrasen

Reliefsituation der Zwergbinsenrasen


III - Standort


Titel | Bodenprofile | pF-WG-Kurven | Porenverteilung | Ordination zur Bodenphysik




Sierras de AlgecirasSerra de Monchique

Ah

II Ah

Ah2

lC

AhSw

II SdC

Pseudogley inSandstein-Schutt über Ton

Ranker in Grusdeckenüber Fels (Syenit)

ca 2-3 m ca 50 m

Sd2

Cv

0

10

20

30

cm0

10

20

cm

Bodenprofile




Porenverteilung


FPwGPPVLDnFKklGr

Feinporenweite GrobporenPorenvolumenLagerungsdichtenutzb. FeldkapazitätLuftleitfähigkeitGrusauflage

Grusdecken auf SyenitSierra de la Luna (700 m)Puerto de Galiz (500 m)Loto-Chaetopogonetum-Standortesonstige span. Standorte

II

I

-1.0 +1.0

-1.0

+1

.0

PV

kl

Gr

LD

wGP

FP

nFK



Code Replacement: Deckung:Klassenmitte [%], Frequenz:auf 100 normiertTransformation: x=Log(y+3) downweighting of rare species

kumulative Eigenwerte Varianz (Art-Umwelt)1. Achse 0,53 40 %2. Achse 0,27 60 %3. Achse 0,17 73 %

CCA


Hangausschnitt bei Caldas de Monchique(16 m x 35 m, 252 - 258 m ü, NN)

Laurentio-Juncetum

Junco-IsoetetumLoto-Chaetopogonetum

Helianthemo-Plantaginetum

Hyparrhenia-Asphodelus-Rasen

Kryptogamenreiche Gesellschaft

Stauden•

Sträucher

Fels

Nasser Fels

Isohypsen (0,25 m)






1 Laurentio-Juncetum 3 Junco-Isoetetum 4 Loto-Chatopogonetum5 Helianthemo-Plantaginetum arenarietosum 6 Helianthemo-

Plantaginetum7 ausdauernde Rasen 8 kryptogamenreiche Gesellschaften

55331784881541N =

KG

8765431

WI_

OH

NE

12

10

8

6

4

2

0

1 3 4 5 6 7 8

12

10

8

6

4

2

0

Für schwache Niederschlagsereignisse

Topografischer Feuchteindex

1064718951282364N =

KG

8765431

WI_

RIE

S

12

10

8

6

4

2

0

1 3 4 5 6 7 8

12

10

8

6

4

2

0

Mit Berücksichtigung von Zuschusswasser




Simulation des Wasserhaushalts einer Grusdecke

HSIEH et al. (2000): VS2DI. USGS, Lakewood CO.

Phasen Grus- Zulauf- decke fläche

Länge [m] 1.5 1.15Grusauflage [m] 0.02 0.02 Feinmaterial [m] 0.2 -Neigung 5°-20° ca. 20°


01234567891011121315202530

5 mm 5 mm3,5 mm2 mm 3,75 mm



Phasen [mm/Tag]1 Regen +5.02 Zuschusswasser +3.5

potenzielle Evapotranspiration -3.75

3 Zuschusswasser +2.0potenzielle Evapotranspiration -3.75

4 potenzielle Evapotranspiration -3.75

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,0

Volumetrischer Bodenwasser-gehalt

Simulation des Wasserhaushalts einer Grusdecke


Vegetation auf einer Grusdecke(schematisch)

Wasser

Grus und Feinmaterial

aktuelle Oberfläche

Oberfläche in einem Jahr

Loto-Chaetopogonetum

ausdauernde Rasen

Laurentio-Juncetum pinguiculetosum

Junco-Isoetetum

Helianthemo-Plantaginetum arenarietosum




V - Dynamik von Boden-wasserhaushalt und Vegetation


Titel | Bodenwasser | Vegetation


1.9. 1.10. 1.11. 1.12. 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7.

>-0,05

-0,5

-1,0

<-1,5

1997/1998 1998/1999 1999/2000

[MPa]

Verlauf des Bodenwasserpotenzials(schematisch)


Titel | Bodenwasser: Verlauf generell | Verlauf detailliert | Vegetation


Höhenlage

Zeit

min14

<0,4MPa

-3 2Achse 1

Ach

se 2

-25

April 98

M ai 98-1

M ai 98-2

Juni 98-1

Juni 98-2

April 99

M ai 99

M ärz 2000

Rest 98

Zeittra jektorien

<0,4MPa

min14

Zeit

Höhenlage

Zeit in Julianischen Tagen vom 1.10. an

Höhenlage der Dauerflächen [m ü. NN]

Summe der Tage in der Vegetations-periode mit Bodenwasserpotentia lwerten unter -0 ,4 MPa

Minimum des Bodenwasserpotentials während der vorangegangenen 14 Tage(absoluter Betrag)

Saisonale VeränderungCA phänologisch differenziert


Titel | Bodenwasser| Vegetation : Saisonale Veränderung 1 | Diversität | Fluktuation


Isoeto-Nanojuncetea-Arten:Cf: Cicendia filiformisChf: Chaetopogon fasciculatusIh: Isoetes histrixRl: Radiola linoidesSl: Solenopsis laurentia

Tuberarietea-Arten:Aa: Anthoxanthum aristatumCc: Chaetonychia cymosaLl: Leontodon longirostrisLp: Lotus parviflorusSsc: Silene scabrifloraTb: Tolpis barbataTg: Tuberaria guttata



Saisonale VeränderungGLM (Poisson)


Diversitäts index

(Shannon-Wiener)

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

April Mai 1 Mai 2 Juni 1 Juni 2

Aufnahmezeitraum (1998)

Div

ers

itä

ts -

In

dex

H

250 m

300 m

530 m

710 m

S

iiis PPH

1

lnS : ArtenzahlPi : Anteil der Art i

in der Aufnahme

Saisonale VeränderungDiversität




BA

ABBA

NN

NNtn

\\NA : Artenzahl bei der Erfassung ANB : Artenzahl bei der Erfassung BNA\B : Zahl der Arten, die nur zum Zeitpunkt A auftretenNB\A : Zahl der Arten, die nur zum Zeitpunkt B auftreten

Arten-Turnover




VI - Innere Strukturder Zwergbinsenrasen


Titel | Punktmusteranalyse | Bestandsanalyse | Bodenmächtigkeit


16

1116

2126

3136

4146

5156

20

16

12

8

4

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

-0.6--0.4

-0.4--0.2

-0.2-0

0-0.2

0.2-0.4

EV1

Rechtswert(Rasterfeld)

Hochwert(Rasterfeld)



Multiscale Ordination

EV1

Rechtswert Hochwert

Ausschnitt 150 cm x 50 cm


Häufigkeitsverteilung von 2 Arten über die Bodenmächtigkeit

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-99-1

010-11

11-1

212-1

313-1

414-1

5

mittlere Bodenmächtigkeit [cm]

mit

tle

re F

req

ue

nz

(0-4

)Chaetopogon fasciculatus

Isoetes histrix



Multiscale Ordination


VII - Zusammenfassung


Titel | Ergebnisse | Ausblick | Schluss


Lage in der Landschaft• Höhenstufung der Gesellschaften (LJ - LC- JI/HPl - Id)• potentielle Standorte in der Landschaft sind gekennzeichnet durch

relativ geringe Hangneigung und relativ kleines Einzugsgebiet

Standort• Boden mit Wasserstauer in 5-40 cm Tiefe• großes Porenvolumen, hohe nutzbare Feldkapazität (LC: hoher Feinporenanteil)• Porenvolumen in Grusdecken größer als in Sandsteinschuttdecken• Feuchteindex (Zuschusswasser) + Bodenmächtigkiet + Simulation

liefern Erklärung für Standorteignung auf Grusdecke

Dynamik• Fluktuation gleich stark wie saisonaler Turnover• keine scharfen Chronozönosen (Ausnahme: Herbst)• Übergangskomplex (Mierwald 1988)• Steuerung durch Wasser- und Energiehaushalt

innere Struktur:• Homogenitätsniveau bei ca. 15 cm• klare Abhängigkeit zweier Arten von Bodenmächtigkeit



Ergebnisse


Standort• Abhängigkeit der Arten von der Bodenmächtigkeit und

feinskaligen topografischen Parametern

Dynamik• Rechnerische Überprüfung der Anwendbarkeit des Karussell-Modells• Überprüfung der Awendbarkeit des Core-Satellite Species-Ansatzes.

skalenübergreifender Ansatz• Populationsdynamische Simulation mit

hierarchischen zellulären Automaten

Ausblick




Ich danke allen, die zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben!



Zwergbinsenrasen im Südwesten der Iberischen Halbinsel eine Analyse räumlicher und zeitlicher...

Documents

Transcript of Zwergbinsenrasen im Südwesten der Iberischen Halbinsel eine Analyse räumlicher und zeitlicher...