 |
Extrém aszály és csapadékmanipuláció ökológiai hatásai gyepekben
|
súgó 
nyomtatás 
|
Ezen az oldalon az NKFI Elektronikus Pályázatkezelő Rendszerében nyilvánosságra hozott projektjeit tekintheti meg.
vissza »
|
| |
Projekt adatai |
|
|
| azonosító |
112576 |
| típus |
K |
| Vezető kutató |
Kröel-Dulay György |
| magyar cím |
Extrém aszály és csapadékmanipuláció ökológiai hatásai gyepekben |
| Angol cím |
The effects of extreme drought and rain manipulation in grasslands |
| magyar kulcsszavak |
homokpusztagyep, öntözés, szárazságkezelés, klímaváltozás |
| angol kulcsszavak |
sand grassland, irrigation, rain exclusion, climate change |
| megadott besorolás |
| Környezeti biológia, ökotoxikológia (Komplex Környezettudományi Kollégium) | 100 % | | Ortelius tudományág: Ökológia |
|
| zsűri |
Ökológia és evolúció 1 |
| Kutatóhely |
Ökológiai és Botanikai Intézet (HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont) |
| résztvevők |
Bartha Sándor
Cseresnyés Imre
Engloner Attila
Kovács M. Gábor
Lhotsky Barbara
Mojzes Andrea
Nagy Péter István
Ónodi Gábor
Rajkai Kálmán
Seres Anikó
Szitár Katalin
|
| projekt kezdete |
2015-01-01 |
| projekt vége |
2018-12-31 |
| aktuális összeg (MFt) |
27.773 |
| FTE (kutatóév egyenérték) |
9.23 |
| állapot |
lezárult projekt |
magyar összefoglaló A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A szélsőséges időjárási események gyakoriságának változása és a klimatikus átlagértékek eltolódása a globális környezeti változás két fontos összetevője. Noha ez a két tényező egyszerre változik, mégis jellemzően egymástól elkülönítve vizsgálják őket. A tervezett kutatás célja, hogy feltárja az egyszeri szélsőséges aszály és az évente ismétlődő, de kismértékű csapadékváltozás különálló és együttes hatásait a Kiskunság homokpusztagyepjeiben. Egy 2013-ban kiépült teljes faktoriális elrendezésű terepkísérletben egy egyszeri szélsőséges aszály két szintjét (van/nincs) kombináljuk az évente visszatérő csapadékváltozás négy szintjével (erős aszály/gyenge aszály/kontrol/öntözés). A nyolcféle kezeléskombináció hat blokkban ismétlődik, így összesen 48 parcellánk van, mindegyik 3m *3m. Hipotézisünk szerint (1) a nyílt évelő homokpusztagyep ellenálló a mérsékelt aszállyal szemben, (2) regenerálódni tud szélsőséges aszályt követően, és (3) amennyiben a szélsőséges aszályt mérsékelten aszályos évek követik, az hosszú távú növényzeti átalakuláshoz vezethet, ami súlyos következményekkel járhat különböző ökoszisztéma-folyamatokra és taxonómiai csoportokra. A kezelések hatását nyomon követjük (a) a növényzet összetételén és a primer produkción, (b) a növényközösség finomléptékű szerveződésén, (c) a növénymorfológián, (d) a dekompozíción, (e) a fonálférgek diverzitásán, (f) a gombadiverzitáson, valamint (g) a gyökértömegen és gyökéraktivitáson. A eredmények várhatóan megmutatják, hogy a globális környezeti változás vizsgált két komponense mennyire felerősítheti egymás hatását, és ezáltal milyen nagymértékű átalakulásokat generálhat az ökológiai rendszerekben.
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.
Átfogó kérdés:
Milyen hatással van az egyszeri szélsőséges aszály és az évente ismétlődő, de kismértékű csapadékváltozás a Kiskunság homokpusztagyepjeire, különös tekintettel (a) a növényzet összetételére és a primer produkciójára, (b) a növényközösség finomléptékű szerveződésére, (c) a növénymorfológiára, (d) a dekompozícióra, (e) a fonálférgek diverzitására, (f) a gombadiverzitásra, valamint (g) a gyökértömegre és gyökéraktivitásra.
Konkrét kérdések:
Melyek a szélsőséges aszály hatásai a homokpusztagyepekre?
Melyek az ismétlődő mérsékelt aszály rövid- és középtávú hatásai a homokpusztagyepekre?
A szélsőséges aszályt követő regenerációt hogyan befolyásolja a rendszeresen visszatérő mérsékelt aszályok, vagy az öntözés?
Kiinduló hipotézis
A szélsőséges aszálynak és az ismétlődő mérsékelt aszályoknak egymást erősítő hatása van, aminek hatására hosszú távú növényzeti átalakulások következhetnek be, ami súlyos következményekkel járhat különböző ökoszisztéma-folyamatokra és taxonómiai csoportokra.
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!
Eddig a szélsőséges időjárási események és a klimatikus átlagértékek változásának vizsgálata két különböző kutatási irányt jelentett. A tervezett kutatás újdonsága, hogy két olyan jelenségnek a vizsgálatát amelyek a természetben is egyszerre történnek, egyetlen összetett terepkísérletben kapcsolja össze. Az eredmények arra hívhatják fel a figyelmet, hogy a globális környezeti változás különböző tényezőinek egymást erősítő hatása lehet. Ez egyben azt is jelenti, hogy a külön-külön végzett vizsgálatokból levont következtetések alulbecsülhetik a várható hatásokat. A tervezett kutatás további jelentősége, hogy egyszerre nagyszámú válaszváltozót fogunk vizsgálni (pl. növények, fonalférgek, gombák, primer produkció, lebomlás), ami egy összetettebb értelmezést tesz lehetővé.
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 globális klímaváltozás egyszerre jelentheti az átlagos csapadékmennyiség változását és a szélsőségesen aszályos évek gyakoribbá válását. A tervezett vizsgálatban arra keressük a választ, hogy ennek a két jelenségnek milyen hatása van hazánk egyik jellegzetes növényközösségére, a kiskunsági homokpusztagyepekre. Egy szabadföldi kísérletet állítunk be, ahol mesterségesen állítjuk elő a ritkán előforduló nagyon erős aszályokat (a csapadék egy részét nem engedjük a területre), valamint a kicsit szárazabb és kicsit nedvesebb éveket, az utóbbit öntözéssel. Várakozásunk szerint a nagyon erős aszály hatására a gyep jelentős része elpusztul. Míg azonban átlagos vagy csapadékos években a terület vissza tud gyepesedni, az egymást követő száraz évek ezt megakadályozzák. A növények mellett tervezzük talajállatok és gombák, valamint a szerves anyag termelésének és a lebomlás sebességének a vizsgálatát is, ami azért fontos, mert a különböző élőlénycsoportok vagy folyamatok érzékenysége eltérő lehet.
| angol összefoglaló Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Changing frequency of extreme climatic events and moderate changes in climatic means are two important components of global environmental change. These two factors are acting simultaneously, with potential interactive effects, yet they are studied separately. The objective of the proposed research is to investigate the effects of an extreme drought and recurring moderate changes in precipitation in open sand steppe in the Kiskunság, central Hungary. In a full factorial field experiment established in 2013 within an infrastructure grant, we will have two levels of extreme drought (extreme drought in the first year/ control) and four levels of recurring precipitation change (strong drought/moderate drought/control/irrigation), resulting in a total of eight treatment combinations. This will be replicated in six blocks, leading to 48 plots, 3m * 3m each. We hypothesize that (1) open sand steppe resist moderate droughts, (2) they can recover from extreme drought if subsequent years are wet enough (or when irrigated), and (3) the combination of extreme drought and subsequent moderate or strong droughts may result in a major and long-lasting vegetation shift, with far-reaching consequences on various ecosystem processes and taxonomical groups. We will investigate treatment effects on (a) vegetation composition and net primary productivity, (b) fine-scale plant species assembly, (c) plant quantitative anatomy, (d) litter decomposition, (e) nematode diversity, (f) fungi diversity, and (g) plant root biomass and activity. We expect that our results will provide unique insight into how these two factors of global change may interact and lead to regime shifts in ecosystems.
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.
Overall question:
What are the separate and interactive effects of extreme drought and recurring moderate changes in precipitation on open sand steppe ecosystems including (a) vegetation composition and net primary productivity, (b) fine-scale plant species assembly, (c) plant quantitative anatomy, (d) litter decomposition, (e) nematode diversity, (f) fungi diversity, and (g) plant root biomass and activity?
Specific questions:
What are the effects of extreme drought on open sand steppe?
What are the short-term and medium-term effects of moderate drought, strong drought, and irrigation on open sand steppe?
How is recovery following extreme drought affected by recurring drought events or extra precipitation?
Overall hypothesis:
The combination of extreme drought and recurring moderate droughts has synergistic effects and may result in a major and long-lasting vegetation shift, with far-reaching consequences on various ecosystem processes and taxonomical groups.
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.
Until now, extreme event experiments and climate change experiments were two different directions. The novelty of the proposed research is that it combines the two phenomena that happen simultaneously into a complex multifactor experiment. The results may draw the attention to the fact that the combined effects of multiple global change factors may be synergistic or amplifying. This, in turn, implies that conclusions drawn from single-factor studies may underestimate the effects. A further strength of the proposed study is that multiple response variables (e.g.: plant, animal, fungi composition, net primary productivity, decomposition) will be studied, thus allowing a complex interpretation.
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.
Changing climate means less rain on average and more frequent extreme droughts. In the proposed research we will investigate how these two phenomena affect steppe grasslands in the Kiskunság, central Hungary. We will set up a field experiment, where we simulate extreme droughts and also moderately dry and wet years by excluding precipitation or adding water. We expect that grasses will die in the extreme dry plots. However, we expect that grasses will be able to re-establish themselves in subsequent wet or average years, but not in dry years. In addition to plants, we will also investigate soil animals and fungi, as well as organic matter production and decomposition, because the sensitivity of different groups or processes may be different.
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Közleményjegyzék |
|
|
| Kröel-Dulay G, Ransijn J, Schmidt IK, Beier C,De Angelis P, de Dato G, Dukes JS, Emmett B, Estiarte M, Garadnai J, Kongstad J, Kovács-Láng E, Larsen KS, Liberati D, Ogaya R, Riis-Nielsen T, Smith A, Sowerby A, Tietema A, Penuelas J: Increased sensitivity to climate change in disturbed ecosystems, Nature Communications 6: 6682, 2015 | | Seres A, Tóth Zs, Hornung E, Pörneki A, Szakálas J, Nagy PI, Boros G, Ónodi G, Kröel-Dulay G: Szerves anyag lebomlás vizsgálatok módszertani kérdései egy védett homokpusztagyep talajában, TERMÉSZETVÉDELMI KÖZLEMÉNYEK 21:262-270, 2015 | | Szakálas J, Kröel-Dulay Gy, Kerekes I, Seres A, Ónodi G, Nagy P: Extrém szárazság és a növényzeti borítottság hatása szabadon élő fonálféreg együttesek denzitására, TERMÉSZETVÉDELMI KÖZLEMÉNYEK 21:293-300., 2015 | | Tóth Zs, Hornung E, Ónodi G, Kröel-Dulay Gy: Az extrém aszály hatásának vizsgálata a szerves anyag bomlására egy klímamanipulációs kísérletben, In: Padisák Judit, Liker András, Stenger-Kovács Csilla (szerk.) X. Magyar Ökológus Kongresszus. p.151, 2015 | | Kröel-Dulay G: A vegetáció válasza a klímaváltozásra, In: Padisák Judit, Liker András, Stenger-Kovács Csilla (szerk.) X. Magyar Ökológus Kongresszus. p.86, 2015 | | Seres A, Nagy PI, Szakálas J, Boros G, Ónodi G, Kröel-Dulay Gy: Extrémaszály-kezelés hatása egy homokpusztagyep domináns fűfajainak a lebomlására, In: Padisák Judit, Liker András, Stenger-Kovács Csilla (szerk.) X. Magyar Ökológus Kongresszus. p.124, 2015 | | Anikó Seres, Dóra Szlatényi, Judit Szakálas, Péter István Nagy Györgyi Kampfl, Gergely Boros, Gábor Ónodi, György Kröel-Dulay: Laboratory food preference experiments with Collembola on the leaves and roots of two dominant species from a Hungarian grassland, In: XIV International Colloquium on Apterygota (ICA): Soil Biodiversity for Our Future Earth – Abstract Book. Nara, Japán, 2016.08.24-2016.08.26. Kiadvány: Nara: 2016. pp. 45, 2016 | | Anikó Seres, Péter István Nagy, Judit Szakálas, Gergely Boros, Gábor Ónodi, György Kröel-Dulay: The effect of extreme drought on decomposition varies between species, plant parts (leaves vs. roots) and soil depth in a sand grassland, In: XVII International Colloquium on Soil Zoology (ICSZ): Soil Biodiversity for Our Future Earth – Abstract Book. Nara, Japán, 2016.08.22-2016.08.26. Kiadvány: 2016. pp. 129, 2016 | | Crowther T W, Todd-Brown K E O, Rowe C W, Wieder W R, Carey J C, Machmuller M B, Snoek B L, Fang S, Zhou G, Allison S D, Blair J M, Bridgham S D, Burton A J, Carrillo Y, Reich P B, Clark J S, Classen A T, Dijkstra F A, Elberling B, Emmett B A, Estiarte M, Frey S D, Guo J, Harte J, Jiang L, Johnson B R, Kröel-Dulay G, Larsen K S, Laudon H, Lavallee J M, Luo Y, Lupascu M, Ma L N, Marhan S, Michelsen A, Mohan J, Niu S, Pendall E, Peñuelas J, Pfeifer-Meister L, Poll C, Reinsch S, Reynolds L L, Schmidt I K, Sistla S, Sokol N W, Templer P H, Treseder K K, Welker J M, Bradford M A: Quantifying global soil carbon losses in response to warming, NATURE 540: (7631) 104-108, 2016 | | Estiarte M, Vicca S, Peñuelas J, Bahn M, Beier C, Emmett B A, Fay P A, Hanson P J, Hasibeder R, Kigel J, Kröel-Dulay G, Larsen K S, Lellei-Kovács E, Limousin J M, Ogaya R, Ourcival J M, Reinsch S, Sala O E, Schmidt I K, Sternberg M, Tielbörger K, Tietema A, Janssens I A: Few multi-year precipitation-reduction experiments find a shift in the productivity-precipitation relationship, GLOBAL CHANGE BIOL 22: (7) 2570-2581, 2016 | | Flórián Norbert, Groó Zita, Dányi László, Kröel-Dulay György, Ónodi Gábor, Dombos Miklós: Ismételt szárazság hatása egy homokpusztagyep talajlakó ízeltlábú mezofaunájára, In: Kátai János, Sándor Zsolt, Szász Gabriella (szerk.) (szerk.) Talajtani Vándorgyűlés: "Okszerű talajhasználat - Talajvédelem": Program ; Az előadások és a poszterek összefoglalója. Debrecen: MAE Talajtani Társaság, 2016. pp. 61., 2016 | | Judit Szakálas, György Kröel-Dulay, Anikó Seres, Gábor Ónodi, Péter Nagy: The effects of an experimental drought on the free-living nematode diversity of a protected semi-arid steppe in the Kiskunság National Park, Hungary, In: 32nd Symposium of European Society of Nematologists . Braga, Portugália, 2016.08.28-2016.09.01. Kiadvány: 2016. pp. 68, 2016 | | L C Andresen, C Müller, G de Dato, J S Dukes, B A Emmett, M Estiarte, A Jentsch, G Kröel-Dulay, A Lüscher, S Niu, J Peñuelas, P B Reich, S Reinsch, R Ogaya, I K Schmidt, M K Schneider, M Sternberg, A Tietema, K Zhu, M C Bilton: Shifting Impacts of Climate Change Long-Term Patterns of Plant Response to Elevated CO2, Drought, and Warming Across Ecosystems, ADV ECOL RES 55: 437-473, 2016 | | Lellei-Kovács Eszter, Botta-Dukát Zoltán, de Dato Giovanbattista, Estiarte Marc, Guidolotti Gabriele, Kopittke Gillian R, Kovács-Láng Edit, Kröel-Dulay György, Larsen Klaus Steenberg, Peñuelas Josep, Smith Andrew R, Sowerby Alwyn, Tietema Albert, Schmidt Inger Kappel: Temperature Dependence of Soil Respiration Modulated by Thresholds in Soil Water Availability Across European Shrubland Ecosystems, ECOSYSTEMS 19: (8) 1460-1477, 2016 | | Reinsch Sabine, Koller Eva, Sowerby Alwyn, de Dato Giovanbattista, Estiarte Marc, Guidolotti Gabriele, Kovács-Láng Edit, Kröel-Dulay György, Lellei-Kovács Eszter, Larsen Klaus S, Liberati Dario, Penuelas Josep, Ransijn Johannes, Schmidt Inger K, Smith Andrew R, Tietema Albert, Dukes Jeffrey S, Emmett Bridget A: Contrasting responses of shrubland carbon gain and soil carbon efflux to drought and warming across a European climate gradient, In: Geophysical Research Abstracts : European Geosciences Union (EGU) General Assembly Proceedings . Vienna, Ausztria, 2016.04.17-2016.04.22. Kiadvány: Bécs: European Geosciences Union (EGU), 2016. Paper EGU2016-16183. 18, 2016 | | Kröel-Dulay György, Ónodi Gábor, Szitár Katalin, Kertész Miklós: Ecosystem function and structure after extreme drought in grassland: productivity recovers fast despite dramatic and lasting change in composition, In: Novák M, Krám P, Stepanova M (szerk.) (szerk.) BIOGEOMON 9th International Symposium on Ecosystem Behavior. Litomyšl: Czech Geological Survey, 2017. pp. 322., 2017 | | Ónodi G, Kertész M, Kovács-Láng E, Ódor P, Botta-Dukát Z, Lhotsky B, Barabás S, Mojzes A, Kröel-Dulay G: Estimating aboveground herbaceous plant biomass via proxies: The confounding effects of sampling year and precipitation, ECOL INDIC 79: 355-360, 2017 | | Ónodi G, Kröel-Dulay G, Kovács-Láng E, Ódor P, Botta-Dukát Z, Lhotsky B, Barabás S, Garadnai J, Kertész M: Comparing the accuracy of three non-destructive methods in estimating aboveground plant biomass, COMMUNITY ECOL 18: (1) 56-62, 2017 | | Sabine Reinsch, Eva Koller, Alwyn Sowerby, Giovanbattista de Dato, Marc Estiarte, Gabriele Guidolotti, Edit Kovács-Láng, György Kröel-Dulay, Eszter Lellei-Kovács, Klaus S Larsen, Dario Liberati, Josep Peñuelas, Johannes Ransijn, David A Robinson, Inger K Schmidt, Andrew R Smith, Albert Tietema, Jeffrey S Dukes, Claus Beier, Bridget A Emmett: Shrubland primary production and soil respiration diverge along European climate gradient., SCI REP 7: , 2017 | | Seres A, Szakálas J, Nagy P, Boros G, Ónodi G, Kröel-Dulay Gy: Védett homokpusztagyepek szerves anyag lebontásának lehetséges háttérmechanizmusai, In: Mizsei E, Szepesváry Cs (szerk.) (szerk.) XI. Magyar Természetvédelmi Biológiai Konferencia „Sikerek és tanulságok a természetvédelemben” . Eger, Magyarország, 2017.11.02-2017.11.05. Kiadvány: 2017. pp. 130, 2017 | | Tóth Z, Táncsics A, Kriszt B, Kröel-Dulay G, Ónodi G, Hornung E: Extreme effects of drought on composition of the soil bacterial community and decomposition of plant tissue, EUR J SOIL SCI 68: (4) 504-513, 2017 | | Mojzes, A ; Ónodi, G ; Lhotsky, B ; Kalapos, T ; Csontos, P ; Kröel-Dulay, Gy: Within-generation and transgenerational plasticity in growth and regeneration of a subordinate annual grass in a rainfall experiment, OECOLOGIA 188 : 4 pp. 1059-1068, 2018 | | Ónodi, G ; Botta-Dukát, Z ; Kröel-Dulay, Gy ; Lellei-Kovács, E ; Kertész, M: Reduction in primary production followed by rapid recovery of plant biomass in response to repeated mid-season droughts in a semiarid shrubland, PLANT ECOLOGY 219 : 5 pp. 517-526., 2018 | | Andresen, LC ; Domínguez, MT ; Reinsch, S ; Smith, AR ; Schmidt, IK ; Ambus, P ; Beier, C ; Boeckx, P ; Bol, R ; de Dato, G et al., …, Kröel-Dulay, G. …, Tietema, A.: Isotopic methods for non-destructive assessment of carbon dynamics in shrublands under long-term climate change manipulation, METHODS IN ECOLOGY AND EVOLUTION 9 : 4 pp. 866-880, 2018 | | Nogues, Isabel ; Medori, Mauro ; Fortunati, Alessio ; Lellei-Kovács, Eszter ; Kröel-Dulay, György ; Calfapietra, Carlo: Leaf gas exchange and isoprene emission in poplar in response to long-term experimental night-time warming and summer drought in a forest-steppe ecosystem, ENVIRONMENTAL AND EXPERIMENTAL BOTANY 152 pp. 60-67, 2018 | | Stuart-Haëntjensa, Ellen ; J De Boeckb, Hans ; P Lemoinec, Nathan ; Mändd, Pille ; Kröel-Dulay, György ; K Schmidtf, Inger ; Jentschg, Anke ; Stampflih, Andreas ; R L Andereggi, William ; Bahnj, Michael et al.: Mean annual precipitation predicts primary production resistance and resilience to extreme drought, SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT 636 pp. 360-366, 2018 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
