Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự chuyển giao ưu thế của loài thực vật dọc theo các transect cạnh sạt lở - đồng cỏ ở dãy Alps Thụy Sĩ
Tóm tắt
Mặc dù không thể hiện chức năng rõ rệt trong các điều kiện môi trường "trung bình", sự hiện diện của một số loài thực vật chuyên biệt trở nên thiết yếu trong trường hợp cộng đồng hoàn toàn bị thất bại do sự cản trở nghiêm trọng, như là sạt lở đất. Các loài thực vật có khả năng phát triển ở những vùng sạt lở có thể đóng vai trò như những kỹ sư của các cạnh, bằng cách đối phó với nền đất không ổn định và ổn định đất thông qua hệ thống rễ của chúng. Chúng tôi giả thuyết rằng điều kiện sống ở các cạnh sạt lở lựa chọn một tập hợp đặc biệt của các loài chuyên biệt hoặc loài có các đặc điểm cụ thể, việc xác định những điều này là mục tiêu của nghiên cứu. Qua 17 transect quy mô nhỏ (0,40 × 1,60 m) từ các đồng cỏ nguyên vẹn đến các cạnh sạt lở (Thung lũng Ursern, dãy Alps Thụy Sĩ, khoảng 1.600 m trên mực nước biển), chúng tôi đã định lượng độ phong phú của các loài thực vật bằng phương pháp điểm ngắt và mô tả điều kiện tăng trưởng dựa trên các giá trị chỉ báo của Landolt, giá trị δ13C lá và độ ẩm đất thể tích ở các lớp đất trên cùng. Chúng tôi nhận thấy sự thay đổi rõ rệt về thành phần loài thực vật và độ phong phú tương đối từ đồng cỏ đến cạnh, có thể do độ ẩm đất thấp hơn 25% và sự tiếp xúc với vi khí hậu. Độ phong phú loài ở cạnh chỉ bằng hai phần ba so với ở đồng cỏ, nhưng có tương quan tích cực với độ phong phú loài của đồng cỏ liền kề. Các loài có "sở thích cạnh" có thể có (1) lá cuộn hoặc dạng giống Festuca như Festuca spp., Avenella flexuosa và Nardus stricta, hoặc (2) lá nhỏ, cứng như Vaccinium vitis-idaea, Calluna vulgaris và Thymus ssp. Các loại có lá cuộn/dạng Festuca được phát hiện là các loài chuyên biệt ở cạnh chiếm ưu thế nhất. Cây cỏ Festuca valesiaca s.l. nổi bật như loài thực vật chiếm ưu thế nhất ở cạnh, với độ phủ cao hơn 11 lần ở cạnh so với trong đồng cỏ. Trong đồng cỏ miền núi này, một loài duy nhất góp phần vào việc ổn định các cạnh sạt lở và có thể được coi là một loài chủ chốt tiềm năng cho sự ổn định của sườn đồi và phục hồi sau sạt lở, mặc dù vai trò của nó vẫn chưa được thiết lập.
Từ khóa
#đồng cỏ; sạt lở; thực vật chuyên biệt; độ phong phú loài; ổn định đấtTài liệu tham khảo
Allen-Diaz BH (1991) Water-table and plant-species relationships in Sierra-Nevada meadows. Am Midl Nat 126:30–43
Auerswald K (1998) Gravitative Bodenverlagerung. In: Richter G (ed) Bodenerosion analyse und Bilanz eines Umweltproblems. Wissenschaftl Buchgesellschaft, Darmstadt, pp 61–68
Binz A, Heitz C (1990) Schul- und Exkursionsflora für die Schweiz, mit Berücksichtigung der Grenzgebiete Bestimmungsbuch für die wildwachsenden Gefässpflanzen, 19. Aufl. 100–107. Tsd. edn. Schwabe, Basel
Bond WJ (1993) Keystone species. Biodivers Ecosys Funct 99:237–253
Bonham D (1989) Measurements for terrestrial vegetation. Wiley, New York
Busso CA, Richards JH (1993) Leaf extension rates in two tussock grasses: effects of water stress and clipping. Acta Oecol 14:3–15
Caldeira MC, Ryel RJ, Lawton JH, Pereira JS (2001) Mechanisms of positive biodiversity-production relationships: insights provided by delta C-13 analysis in experimental Mediterranean grassland plots. Ecol Lett 4:439–443
Caprez R, Spehn E, Nakhutsrishvili G, Körner C (2011) Drought at erosion edges selects for a ‘hidden’ keystone species. Plant Ecol Divers. doi:10.1080/17550874.2011.600343
Chambers JC (1995) Disturbance, life-history strategies, and seed fates in alpine herbfield communities. Am J Bot 82:421–433
Chambers JC, Macmahon JA, Brown RW (1990) Alpine seedling establishment—the influence of disturbance type. Ecology 71:1323–1341
Chaudhry S, Singh SP, Singh JS (1996) Performance of seedlings of various life forms on landslide-damaged forest sites in Central Himalaya. J Appl Ecol 33:109–117
Dawson TE, Mambelli S, Plamboeck AH, Templer PH, Tu KP (2002) Stable isotopes in plant ecology. Annu Rev Ecol Syst 33:507–559
De Abelleyra D, Verdu AMC, Kruk BC, Satorre EH (2008) Soil water availability affects green area and biomass growth of Cynodon dactylon. Weed Res 48:248–256
De Baets S, Poesen J, Gyssels G, Knapen A (2006) Effects of grass roots on the erodibility of topsoils during concentrated flow. Geomorphology 76:54–67
De Baets S, Poesen J, Reubens B, Wemans K, De Baerdemaeker J, Muys B (2008) Root tensile strength and root distribution of typical Mediterranean plant species and their contribution to soil shear strength. Plant Soil 305:207–226
Farquhar GD, Ehleringer JR, Hubick KT (1989) Carbon isotope discrimination and photosynthesis. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 40:503–537
Fattet M, Fu Y, Ghestem M, Ma W et al (2011) Effects of vegetation type on soil resistance to erosion: relationship between aggregate stability and shear strength. Catena 87:60–69
Fischer M, Rudmann-Maurer K, Weyand A, Stöcklin J (2008) Agricultural land use and biodiversity in the Alps—how cultural tradition and socioeconomically motivated changes are shaping grassland biodiversity in the Swiss Alps. Mt Res Dev 28:148–155
Galvanek D, Leps J (2008) Changes of species richness pattern in mountain grasslands: abandonment versus restoration. Biodivers Conserv 17:3241–3253
Gellrich M, Baur P, Koch B, Zimmermann NE (2007) Agricultural land abandonment and natural forest re-growth in the Swiss mountains: a spatially explicit economic analysis. Agric Ecosyst Environ 118:93–108
Grashey-Jansen S (2012) Soil hydrology and soil properties on a partially reforested hillside in the Central Alps. J For Sci 58:363–371
Gyssels G, Poesen J, Bochet E, Li Y (2005) Impact of plant roots on the resistance of soils to erosion by water: a review. Progr Phys Geogr 29:189–217
Hobbs RJ, Huenneke LF (1992) Disturbance, diversity, and invasion: implications for conservation. Conserv Biol 6:324–337
Hroudova-Pucelikova Z (1972) A comparative study of the ecology of Festuca valesiaca Gaudon and Festuca rupicola Heuff. Folia Geobot Phytotax 7:53–79
Hsiao TC (1973) Plant responses to water stress. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 24:519–570
Jaccard P (1908) Nouvelles recherches sur la distribution florale. Bull Soc Vaudoise Sci Nat 44:223–270
Joner F, Specht G, Müller SC, Pillar VD (2011) Functional redundancy in a clipping experiment on grassland plant communities. Oikos 120:1420–1426
Kägi HU (1973) Die traditionelle Kulturlandschaft im Urserental Beitrag zur alpinen Kulturgeographie. Doctoral thesis. Zurich
Klötzli F, Dietl W, Marti K et al (2010) Vegetation Europas: Das Offenland im vegetationskundlich-ökologischen Überblick. Ott, Bern
Kluse JS, Diaz BHA (2005) Importance of soil moisture and its interaction with competition and clipping for two montane meadow grasses. Plant Ecol 176:87–99
Körner C (1993) Scaling from species to vegetation—the usefulness of functional groups. Biodivers Ecosys Funct 99:117–140
Körner C (2004) Mountain biodiversity, its causes and function. Ambio 13:11–17
Küttel M (1990a) Der subalpine Schutzwald im Urserental-ein inelastisches Ökosystem. Bot Helv 100/2
Küttel M (1990b) Zur Vegetationsgeschichte des Gotthardgebietes. Mitt Naturforsch Ges Luzern 31:110–111
Landolt E (1977) Oekologische Zeigerwerte zur Schweizer Flora. Veröffentlichungen des Geobotanischen Institutes der ETH, Zürich
Larcher W (2003) Physiological plant ecology ecophysiology and stress physiology of functional groups, 4th edn. Springer, Berlin
Lehmann CL, Tilman D (2000) Biodiversity, stability and productivity in competitive communities. Am Nat 156:534–552
Loreau M, Hector A (2001) Partitioning selection and complementarity in biodiversity experiments. Nature 412:72–76
Loreau M, Naeem S, Inchausti P et al (2001) Biodiversity and ecosystem functioning: current knowledge and future challenges. Science 294:804–808
Maquaire O, Malet J-P (2006) Shallow landsliding. In: Boardman J, Poesen J (eds) Soil erosion in Europe. Wiley, Chichester, pp 583–598
Marschner H (1995) Mineral nutrition of higher plants. Academic, London
Meteo-Schweiz (1990–2007) Gütsch, above Andermatt. URL http://www.meteoschweiz.ch (access date 10.11.2008)
Meusburger K, Alewell C (2008) Impacts of anthropogenic and environmental factors on the occurrence of shallow landslides in an alpine catchment (Urseren Valley, Switzerland). Nat Hazards Earth Syst Sci 8:1–12
Mills LS, Soulé ME, Doak DF (1993) The keystone-species concept in ecology and conservation. Bioscience 43:219–224
Morgan RPC (2005) Soil erosion and conservation, 3rd edn. Blackwell, Cornwall
Naeem S, Bunker DE, Hector A, Loreau M, Perrings C (eds) (2009) Biodiversity, ecosystem functioning and human wellbeing. An ecological and economic perspective. Oxford University Press, Oxford
Naeem S, Thompson LJ, Lawler SP, Lawton JH, Woodfin RM (1995) Empirical evidence that declining species diversity may alter the performance of terrestrial ecosystems. Philos Trans R Soc Lond B 347:249–262
Naeem S, Loreau M, Inchausti P (2002) Biodiversity and ecosystem functioning: the emergence of a synthetic ecological framework. In: Loreau M, Naeem S, Inchausti P (eds) Biodiversity and ecosystem functioning synthesis and perspectives. Oxford University Press, Oxford, p 294
Nagel R (2009) Vegetation succession and seed bank composition on regenerating landslides in the Swiss Central Alps. Diploma thesis. University of Kiel
Petraitis PS, Latham RE, Niesenbaum RA (1989) The maintenance of species diversity by disturbance. Q Rev Biol 64:393–418
Pohl M, Alig D, Korner C, Rixen C (2009) Higher plant diversity enhances soil stability in disturbed alpine ecosystems. Plant Soil 324:91–102
Pohl M, Stroude R, Buttler A, Rixen C (2011) Functional traits and root morphology of alpine plants. Ann Bot 108:537–545
Power ME, Tilman D, Estes J et al (1996) Challenges in the quest for keystones. Bioscience 46:609–620
Proulx R, Wirth C, Voigt W et al (2010) Diversity promotes temporal stability across levels of ecosystem organization in experimental grasslands. PLoS ONE 5(10):e13382. doi:10.1371/journal.pone.0013382
Redmann RE (1985) Adaptation of grasses to water stress-leaf rolling and stomate distribution. Ann Miss Bot Gard 72:833–842
Reubens B, Poesen J, Danjon F, Geudens G, Muys B (2007) The role of fine and coarse roots in shallow slope stability and soil erosion control with a focus on root system architecture: a review. Trees Struct Funct 21:385–402
Rickli C, Graf F (2009) Effects of forests on shallow landslides—case studies in Switzerland. For Snow Landsc Res 82:33–44
Ruemmele BA, Wipff JK, Brilman L, Hignight KW (2003) Fine-leaves Festuca species. In: Casler MD, Duncan RR (eds) Turfgrass biology, genetics, and breeding. Wiley, New York, pp 129–174
Sadras VO, Milroy SP (1996) Soil-water thresholds for the responses of leaf expansion and gas exchange: a review. Field Crops Res 47:253–266
Stokes A, Atger C, Bengough AG, Fourcaud T, Sidle RC (2009) Desirable plant root traits for protecting natural and engineered slopes against landslides. Plant Soil 324:1–30
Styczen ME, Morgan RPC (1995) Engineering properties of vegetation. In: Morgan RPC, Rickson RJ (eds) Slope stabilization and erosion control a bioengineering approach. E und FN Spon, London, pp 5–58
Swisstopo (2006) Reproduziert mit Bewilligung von swisstopo, BA071108, Zürich
Tadesse LD, Morgan RPC (1996) Contour grass strips: a laboratory simulation of their role in erosion control using live grasses. Soil Technol 9:83–89
Tasser E, Tappeiner U (2002) Impact of land use changes on mountain vegetation. Appl Veg Sci 5:173–184
R Development Core Team (2008) R: a language and environment for statistical computing. In: R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria, URL http://www.R-project.org
Tilman D (1999) The ecological consequences of changes in biodiversity: a research for general principles. Ecology 80:1455–1474
Tilman D, Downing JA (1994) Biodiversity and stability in grasslands. Nature 367:363–365
Walker BH (1992) Biodiversity and ecological redundancy. Conserv Biol 6:18–23
Walker LR, Shiels AB (2008) Post-disturbance erosion impacts carbon fluxes and plant succession on recent tropical landslides. Plant Soil 313:205–216
Wicherek S (1993) Farm land erosion: in temperate plains environment and hills. In: Proceedings of International Symposium on Farm Land Erosion, Paris, Saint-Cloud, France, 25–29 May 1992, Elsevier, Amsterdam
Wohl DL, Arora S, Gladstone JR (2004) Functional redundancy supports biodiversity and ecosystem function in a closed and constant environment. Ecology 85:1534–1540
Yachi S, Loreau M (1999) Biodiversity and ecosystem productivity in a fluctuating environment: the insurance hypothesis. Proc Natl Acad Sci USA 96:1463–1468
Zimmermann P, Tasser E, Leitinger G, Tappeiner U (2010) Effects of land-use and land-cover pattern on landscape-scale biodiversity in the European Alps. Agric Ecosyst Environ 139:13–22