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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-000409-0

Vegetation dynamics on abandoned terraces of Sicily: the course and driving factors of succession

  • Secondary succession processes have been widely studied in Europe for some agroecosystems, but not for terraced ones. The first part of the present study focuses on a description of the plant communities involved in secondary succession processes on Sicily (Italy) a) from a floristic and structural point of view and b) from a species diversity point of view. In order to obtain these results, 129 vegetation relevés (sensu Braun-Blanquet) were made on abandoned terraces in five of the main terraced areas of Siciliy: 1) the Aeolian Islands, 2) Pantelleria Island, 3) Mt. Etna, 4) the Palermo Mts. and 5) the Hyblaean Plateau. Only abandoned vineyards or grain crop fields were selected as sample plots, always 50 m2-sized. The results of biodiversity evaluation by t-tests and ANOVA showed that vascular plant diversity is linked to disturbance regime and to abiotic factors (especially geological substrate). Especially grazing increases species richness. Moreover, it was found that on limestone species richness is higher than on volcanic substrates. Vegetation relevés were also analysed with DCA and TWINSPAN. The resulting 14 sample plot groups (= clusters) were then used to check the dynamic relations. From a floristic point of view, plant communities involved in secondary succession processes on Sicilian terraces are quite different between and within the five study areas. This is mainly due to different substrate and bioclimatic conditions. Moreover, vegetation is strongly influenced by abandonment age and disturbance status. If no disturbance biases succession, then plant communities evolve rather rapidly (30-50 years) to maquis communities. If frequent fires or intense grazing occur, secondary succession is blocked in a "steady state". The second part of the present study focuses on the colonization mechanisms of old fields by woody species. In a first section, the existence of 1) the neighbourhood effect and 2) the safe-site effect are checked by analyzing 51 transect relevés, made up of 357 subplot relevés (1x1m). The transects were made in target fields 1) with older neighbour (i.e. old succession stage characterized by maquis communities) and 2) with older neighbour absent within a 100 m-distance. All woody species individuals were counted, recording if they grew within the influence of a potential safe site (former crop plants of vine and the terrace wall base). Data evaluation by Kruskal-Wallis ANOVA and Mann-Whitney Rank Sum confirmed the existence of the two effects. Moreover, it was shown that animals as dispersal vectors strongly influence these effects. For the neighbourhood effect, seed dispersal distance is the crucial point, while for the safe site effect 1) passive facilitation (i.e. animals tend to create heterogeneous seed rain patterns because they frequent certain microhabitats more often than others) and 2) active facilitation (i.e. the positive influence of an existing woody or herbaceous plant individual on the establishment or the growth of another one) are crucial. The second section describes the performance of establishment of Quercus ilex L. in different microsites of terraced old fields. In November 2004, acorns were buried on a North-facing slope and on a South-facing slope in five different microsites: 1) under vine plants, 2) at wall bases, 3) under the canopies of isolated shrubs, 4) between small rock accumulations and 5) in open spaces (i.e. outside of any of the previously named microsites). In monthly checks, seedling emergence, survival, height and leaf number were recorded. Moreover, in April and July were measured air temperature and air humidity in the different microsites. Overall emergence rate was 52.4% (n = 1,020). More seedlings emerged on the South-facing slope (S; 59.8%) than on the North-facing slope (N; 45.0%). Emergence was higher when acorns were buried under vine plants and at the wall base than in other microsites of the old fields. At the end of the experiment (September 2006), 45.3% of all emerged seedlings were still alive (29.2% on N, 58.9% on S). Survival was higher in general on the South-facing slope, and higher under vine plants and at the wall base than in the open spaces of the old fields. From literature, it is known that seed vitality, seed germination and seedling survival of Quercus ilex are favoured by shady, wet and fresh conditions. The temperature and air humidity measurements showed that at the wall base, under vine plants and under isolated shrubs environmental conditions are milder than in open spaces. However, even if temperature and relative air humidity seem to play an important role for Quercus ilex seedling emergence and survival, they did not unambiguously explain the differences between the safe site types. A factor of major importance is probably soil moisture. As a last part, the present study discusses what does the obtained results mean for terrace landscape conservation and biodiversity management.
  • Sekundäre Sukzessionsvorgänge sind in einigen Agrarökosystemen gut erforscht worden, Terrassenlandschaften gehören nicht dazu. Der erste Teil dieser Arbeit untersucht diese Prozesse auf ungestörten und gestörten Terrassen Siziliens. Um die Pflanzengemeinschaften a) floristisch und strukturell und b) in ihrer Artendiversität zu erfassen wurden 129 Vegetationsaufnahmen (sensu Braun-Blanquet) durchgeführt auf/ in: 1) Äolische Inseln, 2) Pantelleria, 3) Ätna, 4) Berge von Palermo und 5) Iblei-Berge. Nur aufgegebene Wein- und Getreidefelder wurden erfasst; jede Fläche hatte eine Größe von 50 m2. Die Auswertung per t-test und ANOVA zeigte, daß die Diversität vaskulärer Pflanzen mit dem Störungsfaktor-Status und den abiotischen Faktoren (vor allem geologisches Substrat) variiert. Beweidung erhöht die Artenanzahl, welche ausserdem auf Kalkgestein höher ist als auf Vulkangestein. Die Vegetationsaufnahmen wurden ausserdem mit Hilfe von DCA und TWINSPAN untersucht. Daraus resultierten 14 Aufnahmegruppen (= Cluster). Vom floristischen Standpunkt aus gesehen sind die angetroffenen Pflanzengemeinschaften relativ verschieden voneinander. Die DCA zeigte, dass dies hauptsächlich den Unterschieden im geologischen Substrat und Bioklima zuzuschreiben ist. Außerdem wird die Vegetation stark vom Aufgabezeitpunkt und dem Störungsfaktor-Status beeinflusst. Wenn die Sukzessionsvorgänge ungestört ablaufen, werden die Brachen relativ schnell (30-50 Jahre) von Macchia besiedelt. Häufige Brände oder intensive Beweidung hingegen blockieren die Sukzessionsvorgänge, so dass die Vegetation für Jahrzehnte Dauergesellschaften ausbilden kann. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit den Mechanismen der Einwanderung von Holzgewächsen in die Terrassen-Brachen. In einem ersten Unterkapitel wird die Existenz des Nachbarschaftseffekts und des Safe site-Effekts überprüft. Dazu wurden 51 Transekte, die insgesamt aus 357 Unteraufnahmen (1x1m) bestanden, erfasst. Diese Transekte wurden in Brachen durchgeführt, wo 1) ein älterer Nachbar (i.e. Macchia) präsent war und 2) wo kein älterer Nachbar im Abstand von 100 m im Umfeld der Brache präsent war. Die Holzgewächs-Individuen wurden gezählt, und es wurde notiert, ob sie innerhalb des Einflussbereichs eines potentiellen safe site wuchsen (ehemalige Wein-Kulturpflanzen und die Mauerbasis). Die Auswertung der Daten mit Kruskal-Wallis ANOVA und dem Mann-Whitney-Test bestätigten die Existenz der beiden Effekte. Tiere beeinflussen diese Effekte sehr stark als Ausbreitungsvektoren. Was den Nachbarschaftseffekt betrifft, ist hierfür die Ausbreitungsdistanz der Diasporen entscheidend. Für den safe site-Effekt hingegen sind 1) Passive Facilitation (i.e. dadurch, dass Tiere gewisse Habitate öfter aufsuchen als andere, lassen sie heterogene Diasporenregen-Muster entstehen) und 2) aktive Facilitation (i.e. der positive Einfluss eines existierenden hölzernen oder krautigen Pflanzenindividuums auf das Überleben oder den Wuchs eines anderen Pflanzenindividuums) entscheidend. Das zweite Unterkapitel beschreibt die Besiedlungswahrscheinlichkeiten verschiedener Mikrostandorte einer Terrassen-Brache durch Quercus ilex L. (Steineiche). Im November 2004 wurden Eicheln auf einem nord- und einem süd-exponierten Hang vergraben: 1) unter überlebenden Weinpflanzen, 2) an der Mauerbasis, 3) unter Sträuchern, 4) zwischen kleinen Steinanhäufungen und 5) in den offenen Flächen der Brache (i.e. außerhalb des Einflussbereichs der vorher erwähnten Mikrostandorte). In monatlichen Kontrollgängen wurden die Keimung und das Überleben der Keimlinge notiert. Außerdem wurden im April und Juli die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchte gemessen. Die Keimungsrate betrug 52.4% aller vergrabenen Eicheln (n = 1.020). Auf dem Südhang (S) keimten mehr Eicheln (59.8%) als auf dem Nordhang (N; 45.0%). Außerdem wurden mehr Keimlinge unter den Weinpflanzen und an der Mauerbasis registriert als in den anderen Mikrostandorten der Brachen. Am Ende des Experiments (September 2006) waren 45.3% aller Keimlinge noch am Leben (29.2% auf N, 58.9% auf S). Die Überlebensrate war höher auf S, und unter den Weinpflanzen und an der Mauerbasis als in den offenen Flächen der Brachen. Aus der Literatur ist über Quercus ilex bekant, dass die Vitalität der Eicheln, ihre Keimung und das Überleben der Keimlinge von schattigen, feuchten und frischen Bedingungen begünstigt wird. So zeigten dann auch die Temperatur- und Luftfeuchte-Messungen, dass an der Mauerbasis, unter Weinpflanzen und unter den isoliert wachsenden Büschen die abiotischen Bedingungen milder sind als in den offenen Flächen einer Brache. Diese erklären jedoch nicht in einheitlicher Weise die Unterschiede zwischen den verschiedenen Mikrostandorten. Der entscheidendere Parameter hierfür ist wahrscheinlich die Bodenfeuchte. Im abschließenden Teil der Arbeit wird die Bedeutung der Resultate für den Schutz von Terrassenlandschaften und für den Erhalt der Biodiversität in ihnen diskutiert.

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Metadaten
Author: Juliane Rühl
URN:urn:nbn:de:gbv:9-000409-0
Title Additional (German):Vegetationsdynamik auf aufgelassenen Terrassen von Sizilien: Verlauf und Antriebsfaktoren der Sukzession
Advisor:Prof. Giuseppe Barbera, Prof. Martin Schnittler
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2007/09/10
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2007/06/12
Release Date:2007/09/10
Tag:Mediterran, Mikrostandort, Ornithochorie, Palermo Berge, sekundäre Sukzession
Mediterranean, Ornithochory, Palermo Mountains, Safe site, secondary succession
GND Keyword:Ausbreitung, Eiche, Hybläisches Bergland, Liparische Inseln, Pantelleria, Steineiche, Sukzession, Vegetationsentwicklung, Verbreitungsö, Ätna
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Botanik und Landschaftsökologie & Botanischer Garten
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 580 Pflanzen (Botanik)