 |
Broad-scale functional patterns in Pannonian grasslands
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
123997 |
| Type |
PD |
| Principal investigator |
Lengyel, Attila |
| Title in Hungarian |
Durva térléptékű funkcionális mintázatok pannon gyepekben |
| Title in English |
Broad-scale functional patterns in Pannonian grasslands |
| Keywords in Hungarian |
növényi tulajdonságok, Kárpát-medence, társulási szabályok, funkcionális redundancia, diverzitás, gyep, növényzet |
| Keywords in English |
plant traits, Carpathian Basin, community assembly, functional redundancy, diversity, grassland, vegetation |
| Discipline |
| Environmental biology, ecotoxicology (Council of Complex Environmental Sciences) | 100 % | | Ortelius classification: Ecology |
|
| Panel |
Ecology and evolution 1 |
| Department or equivalent |
Institute of Ecology and Botany, Centre for Ecological Research, Hungarian Academy of Sciences (Centre for Ecological Research) |
| Participants |
Botta-Dukát, Zoltán
|
| Starting date |
2017-10-01 |
| Closing date |
2021-09-30 |
| Funding (in million HUF) |
15.219 |
| FTE (full time equivalent) |
2.40 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Az élő közösségek funkcionális diverzitása és összetétele meghatározza az ökoszisztéma-folyamatok megbízhatóságával. Az ökoszisztéma folyamatainak optimális szinten tartásához szükséges a közösségek funkcionális mintázatainak megismerése. A pannon gyepek gazdasági és természetvédelmi értékük miatt ideális objektumok a növényzeti diverzitás és összetétel, valamint az ökoszisztéma-tulajdonságok kapcsolatának funkcionális nézőpontú vizsgálatára.
A kutatás a gyepvegetáció funkcionális mintázatainak megértéséhez járul hozzá, különös tekintettel a Kiskunságra, egy egyedülálló pannon homoki erdőssztyeppre. Az 1. altéma olyan statisztikai módszereket vizsgál, amelyek a növényi tulajdonságok figyelembe vételével alkalmazhatóak közösségi adatok többváltozós elemzésében. Az itt kapott eredmények alapján elvégzem a homoki gyepek funkcionális osztályozását kiskunsági adatok alapján (2. altéma). Becslést adok a homoki gyeptípusok funkcionális redundanciájára és sérülékenységére (3. altéma). Végül megvizsgálom, hogy a bizonyos gyepgazdálkodási formák milyen hatást gyakorolnak a funkcionális diverzitásra, a redundanciára és a sérülékenységre.
A kutatás részben már létező vegetációs mintákat és növényi jellegeket tartalmazó adatsorokat fog használni, amelyek jórészt az Intézet korábbi kiskunsági munkáiból származnak. Ezeket új terepi adatgyűjtéssel fogom kiegészíteni az alulreprezentált területekről, vegetációtípusokból, valamint a hiányzó növényi jellegekből. Nyilvános adatbázisok adatait is fel fogom használni. A 4. altémához ismert tájtörténetű és kontrollált kezelésű gyepekről származó, már létező adatsort fogok használni. Az adatelemzést korszerű statisztikai módszerekkel végzem.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
Az élő közösségek funkcionális diverzitása és összetétele szoros kapcsolatban áll az ökoszisztéma-folyamatokkal. Az ökoszisztéma folyamatainak stabil szinten tartásához szükséges a közösségek funkcionális mintázatainak megismerése. Ebben a projektben a kiskunsági gyepek példáján vizsgálom a növényzet funkcionális mintázatait, beleértve a kutatáshoz szükséges statisztikai módszerek tesztelését.
Az 1. altémában megvizsgálom, hogy különböző páros funkcionális béta-diverzitási indexek mennyire alkalmasak arra, hogy osztályozó és ordinációs vizsgálatokban disszimilaritási mérőszámként szerepeljenek. Egészen pontosan azt fogom tesztelni, hogy az indexek hogyan korrelálnak egymással és hogy felfedhető-e velük egy homoki gyepi adatsorban rejlő produktivitási grádiens.
A 2. altémában homoki gyepeket osztályozok funkcionális jellegek alapján többváltozós módszerekkel. Az osztályozás célja, hogy felfedje a homoki gyepvegetáció legfontosabb funkcionális mintázatait, és egy élőhelytipológia-rendszert nyújtson gyakorlati célokra. Egyúttal ez egy példaértékű kutatás lenne a jövőbeli funkcionális növényzeti osztályozások számára.
A 3. altémában a homoki gyeptípusokat hasonlítom össze funkcionális redundancia és sérülékenység szempontjából. Az a két jellemző kulcsfontosságú az ökoszisztéma-szolgáltatások fenntartása szempontjából. Ez a vizsgálat iránymutató lehet a természetvédelmi prioritások kijelölésében.
Az ökoszisztéma-szolgáltatások stabilitása elősegíthető az optimális tájhasználati formák gyakorlásával. A 4. altémában azt vizsgálom, hogy különböző gyepgazdálkodási formák hogyan hatnak a funkcionális redundanciára és sérülékenységre.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
Az 1. altéma hiánypótló kutatás lesz a páros bétadiverzitás-indexek ismeretéről. A közelmúltban számos indexet javasoltak a funkcionális béta-diverzitás mérésére, arról azonban keveset tudunk, hogy ezek alkalmazhatóak-e osztályozásban és ordinációban a disszimilaritás kifejezésére. Nem tudok olyan tanulmányról, amely ezt a kérdést vizsgálta volna korábban. A projekt alapvető módszertani ismereteket nyújt majd az élő közösségek funkcionális mintázatainak elemzéséhez.
A 2. altémában a homoki gyepek funkcionális osztályozásával bemutatok egy példát arra, hogy hogyan lehet figyelembe venni a növényi jellegeket a többváltozós adatfeltárásban. A növényzet durva léptékű osztályozása az elmúlt évtizedekben újjászületett, s az ökológia egyéb ágainak elméleti és módszertani fejlesztéseit növekvő mértékben használja fel a növényzeti típusok lehatárolása és karakterizálása során. A kutatásom ebbe az irányzatba illeszkedik. A növényzet funkcionális osztályozásának előnyeit már régen felfedezték, mégsem tudok egyetlen tanulmányról sem, amelyben a vegetációs minták növényi tulajdonságokkal is számoló numerikus osztályozása útján különítettek volna el típusokat a fajösszetétel helyett. A 2. altéma eredményei újszerűségük miatt fontos referenciát jelenthetnek a jövőbeli vegetáció-osztályozások számára világszerte. A homoki gyepek funkcionális osztályozását mint többcélú élőhelytipológiát a gyepek optimális kezeléséért felelős döntéshozók és gyakorlati szakemberek is sikerrel használhatják.
A 3. altéma a természetvédelem számára kíván támpontot nyújtani azzal, hogy a kiskunsági gyeptípusokat összehasonlítja redundancia és sérülékenység szempontjából. Céljában és a vizsgálat földrajzi kiterjedésében hasonló kutatásra tudtommal még nem volt példa.
A 4. altéma az eltérő gyepkezelési módok funkcionális diverzitásra gyakorolt hatását hivatott felderíteni. A kezelés és a funkcionális jellegek kapcsolatával világszerte sok kutató foglalkozik, ám mindmáig kevés tanulmányban vizsgálták a funkcionális redundancia és a sérülékenység mintázatát. Emiatt a várható eredmények jelentősen hozzájárulhatnak napjaink ökológiai kutatásaihoz, valamint a gyakorlati szakembereknek is segítséget nyújthatnak a fenntartható gazdálkodás megtervezésében.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A növények funkcionális jellegei, mint a magasság vagy a levél szerkezete, meghatározzák az ökoszisztémák működését. Az ökoszisztéma-folyamatok, mint a szénmegkötés vagy a tápanyagáramlás, hozzájárulnak az emberiség jólétéhez. A természetből nyerhető javak fenntartásához ezért elengedhetetlen, hogy megismerjük a növényzet funkcionális mintázatait. A gazdasági és természetvédelmi jelentőségük miatt a pannon gyepek tökéletes vizsgálati objektumot jelentenek a növényközösségek sokfélesége, összetétele, valamint az ökoszisztéma-folyamatok funkcionális nézőpontból történő vizsgálata számára. Ezzel a kutatással a növényzet funkcionális mintázatainak megismeréséhez járulok hozzá, különös tekintettel a kiskunsági gyepekre.
Megvizsgálom, hogy a közelmúltban javasolt statisztikai módszerek mennyire alkalmasak a közösségek közti funkcionális eltérések kimutatására. A kapott eredmények segítségével osztályozom a kiskunsági homoki gyepeket funkcionális összetételük alapján. Ez lesz az első vizsgálat, amely nagy földrajzi terület gyepeit osztályozza statisztikai módszerekkel funkcionális megközelítéssel. A homoki gyeptípusokat összehasonlítom funkcionális sérülékenységük alapján, vagyis a fajkihalás okozta funkcióvesztés veszélye szempontjából. Ennek eredményeképpen azonosítom azokat a gyeptípusokat, amelyek kiemelt figyelmet igényelnek a természetvédelem felől az ökoszisztéma-folyamatok fenntartása érdekében. Összehasonlítom a különböző kezelési módok alatt üde gyepeket a funkcionális sérülékenység szempontjából. Ezek az eredmények a gyepek optimális kezelésének megállapításában fognak segítséget nyújtani a természetvédelem részére.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Functional properties of ecological communities determine the reliability of ecosystems. In order to maintain ecosystem functioning on the optimal level, it is indispensable to reveal patterns in functional diversity and composition of communities. Because of their economic and conservation values, Pannonian grasslands are ideal objects for studying the relationships of community diversity, composition, and ecosystem processes using a functional approach.
With this project I will improve the understanding of functional patterns of grassland communities, with a focus on the unique Pannonian sand steppe region, Kiskunság. I will (1) test methods for multivariate analysis of community data with the involvement of functional traits of species. Based on this methodological background, I will (2) prepare a functional classification of grasslands of Kiskunság. I will (3) estimate the functional redundancy and vulnerability to species loss of grassland types. Finally, I will (4) estimate the response of measures of functional diversity, redundancy and vulnerability to different management attributes.
The research will be based mainly on existing vegetation data and plant trait measurements collected during earlier works of the Host Institute in the Kiskunság. This will be complemented by collecting new samples of underrepresented areas, grassland types and trait measurments, as well as accessing public databases. For Subtopic 4, samples of grasslands with known history and controlled management will be used. Among plant traits leaf, height, seed and vegetative traits will be included. Data analysis will be carried out by advanced statistical methods.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
Functional diversity and composition of ecological communities are strongly linked with ecosystem properties. In order to maintain ecosystem properties on a stable level, it is indispensable to reveal functional patterns of communities. In this project I will investigate functional patterns of vegetation, using grasslands of Kiskunság region as a study system. I will also examine the suitability of statistical methods for this purpose.
In Subtopic 1 I will investigate how suitable different indices of pair-wise functional beta diversity are for revealing community patterns by ordination and classification. Specifically, I will test the ability of indices published so far in recovering a productivity gradient on a data set representing sand grasslands, as well as the correlation between the indices.
In Subtopic 2 I will classify sand grasslands on the basis of their functional composition using multivariate methods. The aim of this classification is to reveal the most important functional patterns of grassland vegetation and to provide a multi-purpose grassland typology for the applied sector. This would also be an example on how to conduct a functional classification based on plot data.
In Subtopic 3 I will investigate if and how sand grassland types differ in functional redundancy and vulnerability. Functional redundancy and vulnerability are key properties in the maintenance of ecosystem services. Thus this study aims to provide guidance for setting conservation priorities.
Stability in ecosystem services can be enhanced by optimal land-use practices. In Subtopic 4 I will investigate the effect of management attributes on functional redundancy and vulnerability.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
Subtopic 1 will fill a gap of knowledge about the usefulness of pair-wise functional beta diversity measures. Recently several indices have been proposed but still very little is known about if and how they can be used as dissimilarity measures in classification and ordination. The project will provide a fundamental methodological reference for researches on functional patterns of communities – that is, for one of the hottest topics in ecology nowadays.
In Subtopic 2 I will provide an exemplary work on the functional classification of sand grasslands. Large-scale vegetation classification has been re-born in the last decades, and methodological advancements from different fields of ecology and statistics are increasingly applied for delimiting and characterising vegetation types, and my research fits this direction. The advantages of classifying vegetation on a functional basis are recognised for long; however, I am aware of no example of classifying vegetation plots using numerical methods accounting for functional composition. Hence, the outcome of Subtopic 2 will be novel, and could be an important reference for future classifications worldwide. The functional classification of sand grasslands will also be useful for practioners and stakeholders responsible for the management of grasslands in the Kiskunság.
The result of Subtopic 3 will be useful for nature conservation because it will help setting conservation priorities among grassland types of the Kiskunság region. I am not aware of any similar work which would compare vegetation types of such a broad area on the basis of functional redundancy and vulnerability. This would also add to our knowledge of how functional properties are related to environmental and land-use gradients.
The results of Subtopic 4 are expected to reveal differences in functional diversity caused by differences in management. The effect of land-use on grasslands is studied by many researchers worldwide but until now only a few studies considered redundancy and vulnerability. These results would also contribute significantly to the current ecological researches, as well as they will help practioners to plan optimal management in order to sustain or restore ecosystem functions.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Functional traits of plants, e.g. height or leaf structure, determine ecosystem processes. Many of such ecosystem processes, e.g. carbon fixation or resource capture, provide benefits for human. In order to maintain these benefits on optimal level, it is crucial to understand patterns of functional composition of vegetation. Because of their economic and conservation values, grasslands in the Pannonian region are ideal objects for studying the relationships of community diversity, composition, and ecosystem processes using a functional approach. This project will contribute to the knowledge of functional patterns of vegetation, with a special focus on grasslands of the Kiskunság sand region.
I will evaluate the suitability of statistical methods developed recently for the analysis of functional variation of vegetation. Based on these results, I will classify sand grasslands by their trait composition. This would be the first functional classification performed on such a broad geographical extent and using multivariate statistical methods. I will compare grassland types on the basis of their functional redundancy and vulnerability, that is, their exposition to loss of ecological functions due to local extinction of species. As a result, I will identify which types require special attention from the conservation in order to maintain their ecosystem properties. I will investigate how differential management (e.g. different intensity and timing of mowing and grazing) affect functional vulnerability and redundancy. This study would help conservationists to allocate optimal effort in the management of protected areas and sustain ecosystem services provided by grasslands.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
