Synergistic effects of the components of global change: Increased vegetation dynamics in open, forest-steppe grasslands driven by wildfires and year-to-year precipitation differences

Climate change and land use change are two major elements of human-induced global environmental change. In temperate grasslands and woodlands, increasing frequency of extreme weather events like droughts and increasing severity of wildfires has altered the structure and dynamics of vegetation. In this paper, we studied the impact of wildfires and the year-to-year differences in precipitation on species composition changes in semi-arid grasslands of a forest-steppe complex ecosystem which has been partially disturbed by wildfires. Particularly, we investigated both how long-term compositional dissimilarity changes and species richness are affected by year-to-year precipitation differences on burnt and unburnt areas. Study sites were located in central Hungary, in protected areas characterized by partially-burnt, juniper-poplar forest-steppe complexes of high biodiversity. Data were used from two long-term monitoring sites in the Kiskunság National Park, both characterized by the same habitat complex. We investigated the variation in species composition as a function of time using distance decay methodology. In each sampling area, compositional dissimilarity increased with the time elapsed between the sampling events, and species richness differences increased with increasing precipitation differences between consecutive years. We found that both the long-term compositional dissimilarity, and the year-to-year changes in species richness were higher in the burnt areas than in the unburnt ones. The long-term compositional dissimilarities were mostly caused by perennial species, while the year-to-year changes of species richness were driven by annual and biennial species. As the effect of the year-to-year variation in precipitation was more pronounced in the burnt areas, we conclude that canopy removal by wildfires and extreme inter-annual variability of precipitation, two components of global environmental change, act in a synergistic way. They enhance the effect of one another, resulting in greater long-term and year-to-year changes in the composition of grasslands

Vadkizárás hatásának vizsgálata egy déli-bükki endemikus növénytársulásban: produktivitás, fajösszetétel és reproduktív siker.

Egy délkeleti-bükki dolomit tölgyesben (Cirsio-Quercetum) hosszú távú vadkizárási kísérlet indult 1991-ben, két állandó kvadrát (bekerített, legelt) kijelölésével. 2004 júliusában kvadrátonként 12 db 1×1 m-es állandó kiskvadrát fajlistáját és a fajok virágzó hajtásszámát jegyeztük fel, majd augusztusban 12-12 db 25×25 cm-es területről föld feletti fitomassza-mintát vettünk. Az élő és holt fitomassza mennyisége egyaránt szignifikánsan magasabbnak bizonyult a vadkizárt területen. Az átlagfajszám és az évelők gyakorisága magasabb, az egyévesek gyakorisága alacsonyabb volt a vadkizárt területen. Az elkerített terület gyepszintjének produktivitása és a legtöbb faj virágzási sikere nőtt. A kizárást követően a természetvédelmi szempontból értékes fajok szaporodási esélyei növekedtek. A degradációtűrő gyenge kompetítor egyéves fajok, és a mérgező Vincetoxicum hirundinaria virágzási sikere viszont jelentősen csökkent

Középhegységi lomberdők természetes bolygatásainak vizsgálata távérzékeléses módszerekkel = Study of natural disturbance patterns in submontane deciduous woods using remote sensing techniques

Elvégzett kutatásunkkal mind az erdők finom-léptékű mintázatát meghatározó lékdinamika, mind a durva mintázatot meghatározó intenzív, nagy kiterjedésű bolygatások mértékéről, jellemző mintázatairól gyűjtöttünk új - eddig szinte teljesen hiányzó - ismereteket távérzékeléses technikák alkalmazásával. A börzsönyi gazdasági erdőket ért jég- és szél által okozott bolygatások mintázatainak leírásán felül megmutattuk, hogy az egyes állományok kárérzékenysége nem csak domborzati helyzetüktől (magasság, kitettség, meredekség), hanem olyan állományjellemzőktől is függ, amelyekre az előgazdálkodó befolyással bír (pl. előhasználatok intenzitása, kor- és méreteloszlás). Két természetközeli állomány lédinamikai jellemzőit tártuk fel 25 éves időintervallumra, leírtuk a lékek mennyiségét, méreteloszlását az egyes időpontokra, illetve a feltártuk az egyes lékdinamikai események (új lékek keletkezése, régiek bezáródása, szomszédosak összenyílása) fontosságát. Vizsgáltuk a felújulás lékméret- és nagyvad-sűrűség függését. Eredményeink felhasználhatók a természetközeli erdőgazdálkodás megalapozásában, olyan alternatív kezelések kidolgozásával, amelyek az erdők szerkezeti diverzitását növelik, stabilitását nem csökkentik, és ezért természetvédelmi és gazdasági érdekeket is kiszolgálhatnak. | Our research provided new information on the extent and characteristic patterns of both fine-scale patch dynamics and of intensive large-scale disturbances affecting our forests. We used remote sensing techniques. In addition to quantifying aerial extent and intensity of the the large-scale intensive ice and wind disturbances that hit the commercial forests of the Börzsöny Mts., we also showed how the sensitivity of the stands was related to topographic features (elevation, aspect, slope steepness) and also to stand characteristics affected by management (intensity of former cuts, age- and size distribution). We also studied how regeneration is related to gap size and to effects of browsing game. We studied 25 years of gap dynamics in two near-natural beech stands by describing aerial extent, size distribution and spatial pattern of canopy gaps for each time step. We also quantified the importance of different dynamical processes (gap creation, gap closure, merger of gaps). Applications of our results might contribute to the development of new techniques that increase biodiversity, maintain stability, hence serving nature-based silviculture and conservation management

Long-term weather sensitivity of open sand grasslands of the Kiskunság Sand Ridge forest-steppe mosaic after wildfires

We studied the long-term impact of wildfire on the vegetation dynamics of sand grasslands in a forest-steppe vegetation mosaic in Central Hungary (Kiskunság). Longterm permanent quadrat monitoring was carried out from 1997 to 2008. We sampled the forest-steppe mosaic both in burnt and unburnt areas in 100 patches altogether using one by one meter quadrats. The effect of fire and precipitation on vegetation dynamics was characterized by patch type transitions between years. Patch types were defined by means of Cocktail method. Nine patch types of sand grasslands were altogether identified. The least productive patch types, bare soil and cryptogam dominance, did not occur in the burnt patches, while annual dominated patch type appeared only in burnt patches. The frequencies of patch type changes were significantly higher in burnt patches than in unburnt ones, independently on the time since fire. All the eight patch types found in the unburnt patches proved permanent, while in the burnt patches only four of seven were so. The relative frequency of patch type changes did not correlate to the precipitation in the vegetation period in the unburnt patches, while positively correlated in the burnt patches. It was concluded that the long-term difference in grassland dynamics between the unburnt and burnt patches, i.e. the excess of the patch type transitions in the burnt grasslands, are due to increased drought sensitivity of the grassland, which is the consequence of the elimination of the woody component of the forest-steppe vegetation