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Auswirkungen kleinräumiger Störung auf Vegetationsbestände der Niederlausitzer Bergbaufolgelandschaft

Effects of small-scale disturbance on plant communities of the post-mining landscape of Lower Lusatia

  • Die vorliegende Arbeit untersucht die Entwicklung der Vegetation in Sandlebensräumen nach kleinräumiger Störung. Sie leistet damit einen Beitrag zur Erforschung von Prozessen, die im Rahmen von Sekundärsukzessionen ablaufen. Die Auswertung folgt dem „multi-patch“-Ansatz. Durch die Auswahl einer Braunkohlen-Bergbaufolgelandschaft als Untersuchungsgebiet kommen einige Besonderheiten hinzu, wie Großräumigkeit und Unzerschnittenheit der Landschaft, z. T. extreme abiotische Verhältnisse, bekanntes Flächenalter und gleichzeitig ablaufende Primärsukzession. Regelmäßige häufige kleinräumige Störungen durch Wildschwein-Wühltätigkeit prägen das natürliche Störungsregime. In einem experimentellen Ansatz wurde 1-malig im Frühjahr eine Störung durchgeführt, die natürliche Wildschwein-Wühltätigkeit imitieren sollte. Anschließend wurde die pflanzliche Wiederbesiedlung parallel zur Entwicklung der Vegetation auf ungestörten Referenzflächen analysiert. Dabei wurden in drei ehemaligen Tagebauen die repräsentativen VegetationseinheitenDie vorliegende Arbeit untersucht die Entwicklung der Vegetation in Sandlebensräumen nach kleinräumiger Störung. Sie leistet damit einen Beitrag zur Erforschung von Prozessen, die im Rahmen von Sekundärsukzessionen ablaufen. Die Auswertung folgt dem „multi-patch“-Ansatz. Durch die Auswahl einer Braunkohlen-Bergbaufolgelandschaft als Untersuchungsgebiet kommen einige Besonderheiten hinzu, wie Großräumigkeit und Unzerschnittenheit der Landschaft, z. T. extreme abiotische Verhältnisse, bekanntes Flächenalter und gleichzeitig ablaufende Primärsukzession. Regelmäßige häufige kleinräumige Störungen durch Wildschwein-Wühltätigkeit prägen das natürliche Störungsregime. In einem experimentellen Ansatz wurde 1-malig im Frühjahr eine Störung durchgeführt, die natürliche Wildschwein-Wühltätigkeit imitieren sollte. Anschließend wurde die pflanzliche Wiederbesiedlung parallel zur Entwicklung der Vegetation auf ungestörten Referenzflächen analysiert. Dabei wurden in drei ehemaligen Tagebauen die repräsentativen Vegetationseinheiten Sandtrockenrasen, Calamagrostis epigejos-Hochgrasbestand und Roteichenforst einbezogen. Ergänzend fanden Kartierungen der Umgebungsvegetation sowie Diasporenbank- und Diasporenfall-Untersuchungen statt. Die Ergebnisse bestätigen die Hypothese, dass in den untersuchten Sandlebensräumen auf der „patch“-Ebene der Artenreichtum nach kleinräumiger Störung im Allgemeinen zunimmt. Auf der „multi-patch“-Ebene findet keine Artenzunahme statt, da alle hinzutretenden Arten Teil des lokalen Arteninventars sind. Artenausfälle gab es kaum, die Arten haben an derartige Störungen angepasste Eigenschaften: sie regenerieren sich vegetativ bzw. generativ. Vor allem kurzlebige Arten, d. h. Therophyten und zweijährige bis kurzlebige Arten mit einmaliger Blühphase, traten nach der Störung hinzu. Die meisten sind in der Lage eine langlebige Diasporenbank aufzubauen. Die hinzutretenden Arten können sowohl aus der Diasporenbank als auch aus dem Diasporeneintrag stammen. In Einzelfällen wurde indirekt Fernausbreitung nachgewiesen, d. h. es traten Arten hinzu, die nicht in der Lage sind eine Diasporenbank aufzubauen und für die sich die nächste Diasporenquelle mehr als 100 m entfernt befand. Die Geschwindigkeit der Wiederbesiedlung unterschied sich an den einzelnen Probestellen und von Jahr zu Jahr. Es bestand keine generelle Abhängigkeit vom Flächenalter oder Vegetationstyp, sondern die Geschwindigkeit war in erster Linie vom Verhalten der vor der Störung dominierenden Arten abhängig: Kryptogamen regenerierten sich in der Regel langsam, einzelne krautige Arten besiedelten die Flächen rasch durch vegetative Ausbreitung. Einige Arten wurden offensichtlich gefördert und konnten ihre ursprünglich geringe Deckung, zumeist vorübergehend, ausbauen. Die untersuchten Vegetationseinheiten können in ihrer Gesamtreaktion auf die Störung weder nach dem Tagebau, dem Flächenalter noch nach dem Vegetationstyp zusammengefasst werden. Sie reagieren trotz ähnlicher abiotischer Bedingungen, wie Nährstoffarmut, Trockenheit, sandiges Substrat, überwiegend niedrige pH-Werte, vermutlich vor allem aufgrund ihrer unterschiedlichen biotischen Voraussetzungen verschieden. Das Konzept der „preemptive initial floristics“, welches auf den Offenlandflächen der Niederlausitzer Bergbaufolgelandschaft eine große Bedeutung für die Primärsukzession hat, hat nach der vorliegenden Untersuchung für Sekundärsukzession nach kleinräumiger Störung auf Offenland- und Aufforstungsflächen ebenfalls eine große Bedeutung. Es stellte sich heraus, dass kleinräumige Störung im Frühjahr in der Niederlausitzer Bergbaufolgelandschaft in der Regel zu kurzfristigen Veränderungen der Artenzahl und -kombination, jedoch nicht zu anderen Vegetationsstadien führt. Nachweise für die Einwanderung und anschließende nachhaltige Deckungszunahme neuer Arten konnten nicht erbracht werden. In Einzelfällen festgestellte Deckungszunahmen bisher nicht in der Vegetation dominierender Arten anderer Sukzessionsstadien sind allerdings ein Hinweis auf eine mögliche gerichtete Vegetationsveränderung hin zu einem „späteren“ Sukzessionsstadium. Unter dem gegenwärtigen natürlichen Störungsregime können die unterschiedlichen Vegetationseinheiten auf Landschaftsebene vermutlich nicht als Mosaik in einem dynamischen Gleichgewicht erhalten bleiben, da Intensität und Häufigkeit der Störungen nicht ausreichen, um „die Sukzession wieder an den Anfang zurück zu setzen“. Stattdessen bleibt, zumindest nach 1-maliger Störung, die gegebene Vegetationseinheit in der Regel erhalten. Hingegen zeigen die Ergebnisse Tendenzen, dass Wühltätigkeiten durch Wildschweine die Entwicklung hin zu „späteren“ Sukzessionsstadien beschleunigen könnten. Außerdem kommt es zum Teil, mit oder ohne kleinräumige Störung, zu zunehmendem Pinus sylvestris-Aufwuchs. Ein Erhalt des Offenlandes in der Niederlausitzer Bergbaufolgelandschaft ist unter dem gegenwärtigen natürlichen Störungsregime ohne geeignete Maßnahmen nicht möglich.show moreshow less
  • The development of vegetation in sandy habitats after small-scale soil disturbance was studied in order to analyse the process of secondary succession. Data interpretation follows the multi-patch scale concept. Former brown coal open-cast mining sites were taken as the area of investigations which means some special attributes of the area like a not fragmented large-scale landscape, extreme abiotic conditions to some extent, known age after dumping as well as ongoing primary succession. The disturbance regime is characterized by frequent rooting of wild boar. In March 2002, experimental soil disturbances were conducted imitating wild boar rooting. The vegetation development on the disturbed plots and on the controls was monitored over three subsequent years. The investigation took place in three post-mining landscapes; psammophytic grasslands, Calamagrostis epigejos-stands and red oak forests were included. Additionally, soil seed bank analyses and seed rain monitoring were carried out. The results confirm the hypothesis that in theThe development of vegetation in sandy habitats after small-scale soil disturbance was studied in order to analyse the process of secondary succession. Data interpretation follows the multi-patch scale concept. Former brown coal open-cast mining sites were taken as the area of investigations which means some special attributes of the area like a not fragmented large-scale landscape, extreme abiotic conditions to some extent, known age after dumping as well as ongoing primary succession. The disturbance regime is characterized by frequent rooting of wild boar. In March 2002, experimental soil disturbances were conducted imitating wild boar rooting. The vegetation development on the disturbed plots and on the controls was monitored over three subsequent years. The investigation took place in three post-mining landscapes; psammophytic grasslands, Calamagrostis epigejos-stands and red oak forests were included. Additionally, soil seed bank analyses and seed rain monitoring were carried out. The results confirm the hypothesis that in the investigated sandy habitats species richness on the patch-scale generally increases after small-scale disturbance. There was no increase in species richness on the multi-patch scale. All colonizing species were part of the local species pool. Few species losses were observed. The present species have characteristic life history traits that enable them to cope with the present disturbance regime: they regenerate from seeds and buds, respectively. Mainly short-lived species were colonizing after disturbance, including annuals and short-lived species that flower only once. Most of them build up a permanent seed bank. Species colonized either from the soil seed bank or from the seed rain. In single cases species arrived which cannot build up a seed bank but were part of the vegetation at a distance of at least 100 m from the plot. Thus, long-distance seed dispersal could be proved indirectly. The re-colonization rate was different from site to site and from year to year, respectively. Generally, it did not depend on the age of the site or on the vegetation type. Mainly, it depended on the behaviour of the dominant species: Cryptogams regenerated slowly. Single herb species rapidly re-colonized the plots by means of vegetative regeneration. Several species were apparently favoured by disturbance. They increased their initial abundance in most cases temporarily. Considering the overall response to disturbance, the vegetation studied cannot be classified by the mining-site, the sample site age or the vegetation type. In spite of similar abiotic circumstances like sandy substrates, low levels of nutrients in the soil, very dry habitat conditions, and predominantly low pH levels, the reaction of the vegetation depends mainly on the biotic conditions. It was shown that the concept of “preemptive initial floristics” is very important for primary succession in the open areas of post-mining landscapes of Lower Lusatia. According to the present study, this concept is likewise important for secondary succession after small-scale disturbance in the open areas and the afforestations. The results show that small-scale disturbance in spring generally induces short-term changes of the species richness and species composition without change of vegetation type. There was no evidence for the immigration and a significant increase of cover of new species. However, single cases of cover increases of former minor species could indicate a potential vegetation development in the direction of “later” successional stages. Most probably, the present natural disturbance regime cannot maintain the different vegetation types as a mosaic in a dynamic equilibrium on the landscape scale. Frequency and severity of disturbance are insufficient to “put succession back to the beginning”. However, the vegetation types found generally remain the same after a single disturbance event. On the other hand, the results show tendencies that wild boar rooting could possibly accelerate the development in the direction of “later” successional stages. Furthermore, there is partly an increasing growth of Pinus sylvestris taking place independently of the disturbance. The preservation of open areas in the post-mining sites of Lower Lusatia is not possible without suitable Management.show moreshow less

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Metadaten
Author: Petra Denkinger
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-32242
Referee / Advisor:Prof. Dr. Gerhard Wiegleb
Document Type:Doctoral thesis
Language:German
Year of Completion:2014
Date of final exam:2014/11/28
Release Date:2014/12/10
Tag:Bergbaufolgelandschaft; Sandlebensräume; Störung; Sukzession; Vegetationsökologie
Disturbance; Post-mining landscape; Sandy habitats; Succession; Vegetation ecology
GND Keyword:Niederlausitz; Bergbaunachfolgelandschaft; Sandboden; Pflanzenökologie; Sukzession; Störung
Institutes:Fakultät 2 Umwelt und Naturwissenschaften / FG Ökologie
Institution name at the time of publication:Fakultät für Umweltwissenschaften und Verfahrenstechnik (eBTU) / LS Allgemeine Ökologie
Licence (German):Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.
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