A pannon homoki erdőssztyeppek jelene és jövője: fafajok demográfiája, különös tekintettel az újulatra  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »

 

Projekt adatai

 
azonosító
116114
típus PD
Vezető kutató Erdős László
magyar cím A pannon homoki erdőssztyeppek jelene és jövője: fafajok demográfiája, különös tekintettel az újulatra
Angol cím The present and future of Pannonian sandy wooded steppes: tree demography with a special focus on recruitment
magyar kulcsszavak klímaváltozás, élőhelyi komplexitás, kocsányos tölgy
angol kulcsszavak climate change, habitat complexity, pedunculate oak
megadott besorolás
Környezeti biológia, ökotoxikológia (Komplex Környezettudományi Kollégium)45 %
Ortelius tudományág: Ökoszisztémák
Biodiverzitás, természetvédelmi biológia és genetika, inváziós biológia (Komplex Környezettudományi Kollégium)45 %
Közösségökológia, rendszerökológia, ökoszisztéma-szolgáltatások (Komplex Környezettudományi Kollégium)10 %
Ortelius tudományág: Botanika
zsűri Ökológia és evolúció
Kutatóhely Ökológiai és Botanikai Intézet (Ökológiai Kutatóközpont)
projekt kezdete 2015-11-01
projekt vége 2018-10-31
aktuális összeg (MFt) 22.197
FTE (kutatóév egyenérték) 2.40
állapot lezárult projekt
magyar összefoglaló
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.

Az erdőssztyeppek a legveszélyeztetettebb biomok közé tartoznak. Mivel a pannon erdőssztyeppek az erdősztyepp-zóna peremén helyezkednek el, különösen érzékenyek lehetnek a különböző környezeti változásokra. A jelenlegi mintázatok és a klímaváltozásra adott lehetséges növényzeti válaszok megismerése nélkülözhetetlen a pannon erdőssztyeppek hosszú távú megőrzéséhez.
A Duna-Tisza köze középső részei lényegesen szárazabbak, mint a velük szomszédos periférikus területek. Korábbi tanulmányok szerint ezek a klimatikus különbségek bizonyos növényzeti jellemzőkben is éreztetik hatásukat. Ezen a regionális heterogenitáson felül az erdőssztyeppekre igen nagy lokális élőhelyi heterogenitás jellemző, ahol az abiotikus paraméterek, a növényzet tulajdonságai és a demográfiai viszonyok is vélhetően különböznek az egyes élőhelyek között.
Célom egy átfogó kutatás megvalósítása, amely kiterjed a Duna-Tisza köze szárazabb központi és kevéssé száraz periférikus részeire, és amely figyelembe veszi a vizsgálati területeken belüli különféle élőhelyeket is. Célom a fafajok demográfiájának, a növényzetnek, az abiotikus faktoroknak, valamint az ezek közötti összefüggéseknek a vizsgálata. Információkkal szeretnék szolgálni a térbeli heterogenitásról, és előrejelzéseket szeretnék tenni az erdőssztyeppek lehetséges jövőbeli tendenciáiról.
A nagyon csapadékos évek és évszakok gyakoriságának növekedése száraz élőhelyeken csökkentheti a talaj vízhiányát. Célom, hogy egy csapadékmanipulációs kísérlettel vizsgáljam meg, hogy milyen hatást gyakorolnak az extrém csapadékos évek a kocsányos tölgy csírázására és a magoncok túlélésére.

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.

A kutatás általános kérdése:

Milyen a homoki erdőssztyeppek vegetációs mintázata, figyelembe véve a regionális éghajlati különbségeket és a lokális élőhelyi komplexitást? Hogyan fognak a homoki erdőssztyeppek megváltozni a klímaváltozás hatására?

Konkrét kérdések:

Fafajok demográfiája, különös tekintettel az újulatra
- Milyen a fafajok demográfiája a vizsgálati területeken?
- Milyen demográfiai különbségek vannak a fafajok között?
- Milyen demográfiai különbségek vannak az élőhelyek között?
- Milyen demográfiai különbségek vannak a némileg eltérő éghajlatú vizsgálati területek között?

Vegetáció – környezeti paraméterek – demográfia közötti kapcsolatok
- Milyen növényzeti különbségek vannak az élőhelyek között?
- Milyen növényzeti különbségek vannak a némileg eltérő éghajlatú vizsgálati területek között?
- Milyen kapcsolatok vannak a növényzet, az abiotikus paraméterek és a demográfia között?

Az extrém csapadékos évek hatása a tölgy csírázására és a magoncok túlélésére
- Mi a hatása az extrém csapadékos éveknek a tölgymakkok csírázására és a magoncok túlélésére?

Általános hipotézisek:
Hipotézisem szerint a vegetációszerkezet, kompozíció és a fafajok demográfiája is reagálni fog a szárazság növekedésére, de a reakciók különbözni fognak ez egyes élőhelyek között, mivel azoknak jelentősen eltér az érzékenységük és a szárazodást mérséklő képességük. Várakozásom szerint a mesterségesen megnövelt csapadékmennyiség megnöveli a tölgymakkok csírázását és a magoncok túlélését.

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!

Mivel a pannon erdőssztyeppek az erdőssztyepp-zóna peremén helyezkednek el, még a kisebb klimatikus különbségeknek is jelentős hatása lehet a vegetációra. Ezért nem szabad elhanyagolni még a viszonylag kis regionális éghajlati különbségeket sem. Ezen felül, mivel az élőhelyi komplexitás az erdőssztyeppek egyik alapvető tulajdonsága, az átfogó növényzeti kutatásoknak számításba kell venniük az eltérő élőhelyeket (pl. eltérő méretű erdőfoltok, különböző kitettségű erdőszegélyek, valamint gyepek). A homoki erdőssztyepp növényzetnek és a klímaváltozásra adott reakciójának jobb megismeréséhez tehát a regionális és a lokális heterogenitással is számolni kell. A legtöbb korábbi erdőssztyepp-kutatás azonban figyelmen kívül hagyta vagy a kissé eltérő éghajlati viszonyokat, vagy az élőhelyi komplexitást, vagy mindkettőt. Projektem célja, hogy ezt a hiányt pótolja.
Kutatásom a homoki erdőssztyeppek jelenlegi állapotát fogja vizsgálni, valamint óvatos előrejelzéseket tesz jövőjükre vonatkozóan, sok vizsgálati területről származó nagyszámú terepi minta alapján, melyeket egy csapadékmanipulációs kísérlet fog kiegészíteni. A fafajok demográfiája kritikus fontosságú az erdőssztyepp hosszú távú fennmaradásában, nagyrészt mégis elhanyagolták a korábbi vizsgálatok során. Projektem a fafajok demográfiájára fog koncentrálni, különös tekintettel az újulatra, és a demográfiának a klimatikus, mikroklimatikus és növényzeti paraméterekkel való kapcsolatára, számításba véve a regionális (ariditási) és lokális (élőhelyi) heterogenitást is.
A csapadékmanipulációs kísérlet azt fogja megmutatni, hogyan hatnak a különösen csapadékos évek a kocsányos tölgy újulatára.
Kutatásom információkkal fog szolgálni a térbeli heterogenitásról, és új betekintést tesz lehetővé a jövőbeli dinamikai folyamatokra és demográfiára vonatkozóan. Ez utóbbihoz háromféle megközelítés kombinációját fogom alkalmazni: (1) „space-for-time” helyettesítés, (2) fafajok demográfiájának elemzése, különös tekintettel az újulatra, és (3) csapadékmanipulációs kísérlet. Mindez segíteni fogja a hatékony természetvédelmi intézkedések azonosítását.

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 adófizetők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI számára.

Bár nem állnak a figyelem középpontjában, az erdőssztyeppek Földünk legveszélyeztetettebb életközösségei közé tartoznak. Célom a Duna-Tisza közén levő homoki erdőssztyeppek jelenlegi helyzetének és várható jövőbeli sorsának vizsgálata. Kutatásaim során összehasonlítom a terület központi, legszárazabb részeinek növényzetét a környező, kevéssé száraz részekkel. Különös figyelmet szentelek a fafajok demográfiájának, ami betekintést enged a vizsgált életközösségek várható jövőjébe is. Terepi vizsgálataim és mikroklíma-vizsgálataim során számításba veszem, hogy az eltérő típusú élőhelyek (pl. a különböző méretű erdőfoltok, az eltérő kitettségű erdőszegélyek, valamint a gyepek) minden bizonnyal eltérő környezeti tényezőkkel rendelkeznek, ami befolyásolja növényzetüket, és valószínűleg hatással van a fafajok felújulására is. Feltételezhető, hogy a különböző élőhelyek eltérő mértékben érzékenyek a klímaváltozással és a talajvízszint-csökkenéssel járó szárazodásra, ami alapvetően befolyásolja az erdőssztyeppek dinamikáját. Egyes élőhelyeken átalakulhat a vegetáció szerkezete és fajösszetétele, bizonyos növények visszaszorulhatnak, mások előretörhetnek.
Az előrejelzések szerint a Kárpát-medencében meg fog nőni a szélsőséges események gyakorisága a csapadékot illetően, ami azt is jelenti, hogy nem csak az aszályok, de a különösen csapadékos évek is gyakoribbá válnak. Ezek az évek kedvezőek lehetnek a kocsányos tölgy csírázása és túlélése szempontjából. Mindezt kísérletesen fogom ellenőrizni, melynek során tölgymakkokat ültetek különböző élőhelyekre, és egy részüknek a normál csapadékon felül mesterséges öntözést is adok, majd megfigyelem a makkok csírázását és a magoncok túlélését.
angol összefoglaló
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.

Wooded steppes belong to the most threatened biomes. Located at the edge of the wooded steppe zone, Pannonian wooded steppes are thought to be especially sensitive to various environmental changes. A better understanding of current patterns and possible vegetation responses to climate change is essential for a long-term maintanence of Pannonian wooded steppes.
It has been shown that the central parts of the Danube-Tisza Interfluve are considerably drier than the periphery. Earlier studies suggest that these climatic differences are reflected in some vegetation characteristics. In addition to this regional heterogeneity, wooded steppes are characterized by a very high local habitat heterogeneity, where abiotic parameters, vegetation characteristics and demographic circumstances are likely to differ among habitats.
My aim is to carry out a comprehensive study encompassing both the most xeric central and the less xeric peripherical areas of the Danube-Tisza Interfluve, and taking into account the different habitats within each site. My objective is to investigate tree demography, vegetation characteristics, abiotic parameters, and the relationships among them. I aim to provide information on spatial heterogeneity, and predict possible future trends of the wooded steppes.
It has been suggested that the increasing frequency of years and seasons with high precipitation amounts can reduce soil water stress in xeric habitats. My aim is to use a precipitation manupilation experiment to find out how extremely wet years affect pedunculate oak germination, seedling emergence and survival.

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 study questions:

What is the vegetation pattern of the sandy wooded steppes, taking into account regional climatic differences and local habitat complexity? How will sandy wooded steppes respond to climate change?

Specific questions:

Tree demography, with a special emphasis on recruitment
- What is the demography of the tree species in the study sites?
- How does demography differ among tree species?
- How does demography differ among habitats?
- How does demography differ among sites with slightly different climates?

Vegetation – environment – demography relationships
- How do vegetation characteristics differ among habitats?
- How do vegetation characteristics differ among sites with slightly different climates?
- How are vegetation, abiotic parameters and demography related to one another?

The importance of years with extremely high precipitation
-What are the effects of wet years on oak germination, seedling emergence and survival?

Overall hypotheses:

I hypothesize that vegetation structure, composition and tree demography will respond to increasing aridity, but the responses will not be uniform among different habitats as their sensitivity and buffering capacity is strongly different. I expect that experimentally increased precipitation increases oak germination, seedling emergence and survival.

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.

As Pannonian wooded steppes are located at the edge of the wooded steppe zone, even minor climatic differences may entail considerable differences in vegetation. Therefore, even relatively small regional climatic differences should not be disregarded. Moreover, as habitat complexity is an inherent feature of wooded steppes, different habitats (e.g. differently sized forest patches, differently exposed edges, and grasslands) must all be considered during comprehensive vegetation studies. Thus, for a better understanding of sandy wooded steppe vegetation and its responses to climate change, both regional and local heterogeneity have to be taken into account. However, most earlier studies on wooded steppes have disregarded either slightly different climatic conditions, or habitat complexity, or both. The aim of my project is to fill this gap.
My study will investigate the present state of sandy wooded steppes and make tentative predictions on its possible future, using a very high number of study plots from a wide variety of study sites, supplemented by a precipitation manipulation experiment. Tree demography is critical in the long-term survival of the wooded steppe ecosystem, yet it has largely been neglected so far. My project will focus on tree demography, with a special attention to recruitment, and their relation to climatic, microclimatic and vegetation characteristics, taking into account both regional (aridity) and local (habitat) heterogeneity.
The precipitation manipulation experiment will reveal how extremely wet years affect pedunculate oak recruitment.
The project will provide information on spatial heterogeneity and a new insight into possible future dynamic processes and demography. For this latter a set of three methods will be used: (1) space-for-time substitution, (2) analysis of tree demography, with special regard to recruitment, and (3) precipitation manipulation experiment. This in turn will help to identify efficient nature conservation measures.

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 NKFI in order to inform decision-makers, media, and the taxpayers.

Although not in the focus of international attention, wooded steppes belong to the most threathened ecosystems on planet Earth. My aim is to analyze the present state and the possible future of sandy wooded steppes of the Danube-Tisza Interfluve. I will compare the vegetation of the central, most arid parts of the region with the surrounding, less arid areas. I will pay special attention to tree demography, which provides an insight into possible future tendencies of the ecosystem under study. During field surveys and microclimate measurements I will take into account that different habitats (e.g. differently sized forest patches, differently exposed edges, and grasslands) are likely to have different environmental conditions, which influences their vegetation and probably has an effect on tree recruitment. It can be assumed that different habitats have different sensitivity towards increasing aridity caused by climate change and declining groundwater level, which has a fundamental influence on wooded steppe dynamics. In some habitats, vegetation structure and composition may be altered, some plants may decline, while others become more abundant.
It is projected that extreme precipitation events will be more frequent in the Carpathian Basin, meaning that beside droughts, years with unusually high precipitation will become more frequent. Such years may be beneficial for the germination and survival of pedunculate oak. This will be tested in an experiment, during which I will plant oak acorns into different habitats. Some acorns will receive artificial watering in addition to natural precipitation, and the effect on germination and seedling survival will be observed.





 

Zárójelentés

 
kutatási eredmények (magyarul)
Elkészült az erdőssztyeppek új definíciója, az eurázsiai erdőssztyeppek kontinentális léptékű áttekintése, térképi elhatárolása és fő régiókra osztása. Meghatároztuk a pannon homoki erdőssztyeppek főbb élőhelytípusainak természetvédelmi jelentőségét. Minden élőhelytípus sajátos fajkompozícióval és mikroklímával jellemezhető. Ezen felül egyes élőhelyek különösen gazdagok természetvédelmi szempontból fontos fajokban, más élőhelyek esetében az összfajszám kiemelkedő, megint más élőhelyek szerkezeti okok vagy a fák újulata miatt fontosak. Minden élőhely jelentős mértékben hozzájárul az erdőssztyepp értékéhez, így a teljes erdőssztyepp-mozaik megőrzése indokolt. A vizsgált élőhelyek fajösszetétel, környezeti tényezők, és funkcionális csoportok szerint egyaránt elrendezhetők egy grádiens mentén, ami azt mutatja, hogy az erdőssztyepp dichotomikus felosztásra fás és fátlan élőhelyekre nem elégséges. Kimutattuk, hogy a Kiskunság homoki erdőssztyeppjei és Kazahsztán hasonló élőhely-komplexei meglepően hasonló mintázatokkal jellemezhetők. A Kárpát-medence központi, legszárazabb részétől dél felé haladva növekvő fajszámot sikerült kimutatni. Mindez arra figyelmeztet, hogy szárazabbá váló éghajlat esetén elképzelhető, hogy jelentős fajvesztéssel kell számolni. Tölgymagoncok csírázását és növekedését vizsgálva megállapítottuk, hogy a túlélésben elsődleges szerepe van az élőhelynek, míg az öntözésnek vizsgálatainkban nem volt jelentős hatása.
kutatási eredmények (angolul)
We proposed a new definition of forest-steppes, gave a continental-scale overview of all forest-steppes in Eurasia, prepared a map of the forest-steppe zone, and provided the first delineation of the main forest-steppe regions. We analyzed the conservation importance of the main habitats of Pannonian sandy forest-steppes. Each habitat type has a unique species composition and specific microclimate. In addition, some habitats are rich in species with a special conservation importance, other habitats have an exceptionally high overall species richness, or are important for structural reasons or tree recruitment. Each habitat contributes significantly to the value of the forest-steppe, thus, each habitat of the mosaic deserves protection. The studied habitats can be arranged along a gradient regarding species composition, functional species groups, and environmental parameters, suggesting that the dichotomic categorization of forest-steppe habitats into woody and non-woody habitats is not satisfactory. We found that the sandy forest-steppes of the Kiskunság and similar ecosystems in Kazakhstan have similar patterns. From the most arid parts of the Carpathian Basin towards the southern areas we found increasing species richness, suggesting that aridification may cause a substantial species loss in the region. Analyzing oak seedling emergence and survival, we found that habitat type played a prominent role in survival, while the role of additional watering was negigible.
a zárójelentés teljes szövege https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=116114
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

 
Erdős L., Ambarlı D., Anenkhonov O. A., Bátori Z., Cserhalmi D., Kiss M., Kröel-Dulay Gy., Liu H., Magnes M., Molnár Zs., Naqinezhad A., Semenishchenkov Y. A., Tölgyesi Cs., Török P.: The edge of two worlds: A new review and synthesis on Eurasian forest-steppes., Applied Vegetation Science 21: 345-362., 2018
Aradi E., Erdős L., Cseh V., Tölgyesi Cs., Bátori Z.: Adatok Magyarország flórájához és vegetációjához II., Kitaibelia 22: 104-113., 2017
Erdős L., Ónodi G., Kröel-Dulay Gy.: The effects of habitat type and precipitation on Quercus robur seedling emergence and survival., 1st International Conference on Community Ecology, Book of Abstracts, Akadémiai Kiadó, Budapest, pp. 44-45., 2017
Erdős L., Kröel-Dulay Gy., Bátori Z., Kovács B., Németh Cs., Kiss P. J., Tölgyesi Cs.: Habitat heterogeneity as a key to high conservation value in forest-grassland mosaics, Biological Conservation 226: 72-80., 2018
Bátori Z., Erdős L., Kelemen A., Deák B., Valkó O., Gallé R., Bragina T. M., Kiss P. J., Kröel-Dulay Gy., Tölgyesi Cs.: Diversity patterns in sandy forest-steppes: a comparative study from the western and central Palaearctic., Biodiversity and Conservation 27: 1011-1030., 2018




vissza »