Zwergbinsenrasen imSüdwesten der
Iberischen Halbinsel
eine Analyse räumlicher und zeitlicher Vegetationsmuster
Michael Rudner LS Geobotanik, Universität FreiburgAG Landschaftsökologie, Universität Oldenburg
Promotionskolloquium in Freiburg, 18.06.04
Gefördert von der DFG FKZ:402/3-4
18.06.04 Michael Rudner LS Geobotanik
Übersicht
InhaltI Untersuchungsrahmen
II Lage der Zwergbinsenrasen im Raum
III Standort
IV Kleinräumige Vegetationsmuster
V Dynamik von Bodenwasserhaushalt und Vegetation
VI Innere Struktur der Zwergbinsenrasen
VII Zusammenfassung
18.06.04 Michael Rudner LS Geobotanik
I - Untersuchungs-rahmen
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Zwergengarten | Fragestellung | Untersuchungsgebiet | Skalenproblematik | Untersuchungsansatz
18.06.04 Michael Rudner LS Geobotanik
Im Zwergengarten der Geobotanik
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Zwergengarten | Fragestellung | Untersuchungsgebiet | Skalenproblematik | Untersuchungsansatz
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Welche Standortbedingungen und Prozesse sind für das Auftreten und die Dynamik von Zwergbinsenrasen in west-mediterranen Korkeichenwaldlandschaften verantwortlich?
• Einbettung in die Landschaft
• Standörtliche und floristische Differenzierung von
Zwergbinsenrasen-Typen
• Zeitliche Variabilität der Zwergbinsenrasen
(saisonal / interannuell)
• Innere Struktur der Zwergbinsenrasen
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Zwergengarten | Fragestellung | Untersuchungsgebiet | Skalenproblematik | Untersuchungsansatz
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Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Zwergengarten | Fragestellung | Untersuchungsgebiet | Skalenproblematik | Untersuchungsansatz
15,3° 1294Monchique (465m)[14 - 48]
17,1° 603Tarifa (41m)[28]
7°30' W
37°
PORTUGAL SP
AN
IEN
MAROKKO
MONCHIQUEHUELVA
CÁDIZ
LARACHE
SEVILLA
TETUAN
9°
Straße von Gibraltar
TANGER
1
236°
Atla
ntischer Ozean
0 40 kmN
1 Serra de Monchique
Campo de Gibraltar2
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0.001
0.01
0.1
1
10
100
0.1 1 10 100 1000 10000
Extent
Gra
in
I
II
III
-1 -0.5 0 0.5 1
cos(exp) I cos(exp) II cos(exp) III
sin(exp) I sin(exp) II sin(exp) III
Exposition
1 km
I
10 m
IIN
N
1 dm
III
N
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Zwergengarten | Fragestellung | Untersuchungsgebiet | Skalenproblematik | Untersuchungsansatz
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räumliche Skalen differenzierende Faktoren
erhobene standörtliche Parameter
erfasste vegetations-kundliche Daten
Makro =Landschaft
Meso = Catena
Mikro = Ökotop
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Zwergengarten | Fragestellung | Untersuchungsgebiet | Skalenproblematik | Untersuchungsansatz
großräumige Substrat- und Klimagradienten
Reliefposition: edaphische, hydro-logische und meso-klimatische Einflüsse
Geomorphodynamik: zyklischPhänologie: rhythmisch
Auswertung topografischerund thematischer Kartenwerke
Bodenform, pF-Wg-Kurven, Nährstoffversorgung, Bestandesklima
Bodenmächtigkeit, Mikrorelief, Bodenfeuchte
Verbreitung der Vegetationstypen
Vegetations-aufnahmen nach Braun-Blanquet, Vegetationskartierung
individuenscharfe Aufnahmen auf Dauerflächen
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II - Lage der Zwergbinsenrasen im Raum
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Höhenlage, Exposition | DGM | Einzugsgebiet und Hangneigung | Profil Serra de Monchique
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Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Höhenlage, Exposition | DGM | Einzugsgebiet und Hangneigung | Profil Serra de Monchique
Lage der AufnahmeflächeExposition und Höhenlage [m ü. NN]
Campo de Gibraltar, Spanien
Isoeto histricis-Radioletum linoidisin verschiedenen Ausprägungen
Loto-Chaetopogonetum Sandtrockenrasen des Helianthemionm. Airopsis tenella
Isoetetum durieuiLaurentio-Juncetum typicumüber Isoeteto-Radioletum
Laurentio-Juncetum Loto-Chaetopogonetum Junco-Isoetetum Isoetetetum durieui Helianthemion
Lage der VegetationsaufnahmenExposition und Höhe [m ü. NN]
N
S
W E
800
600
400
200
0
Höhenlage und Exposition
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Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Höhenlage, Exposition | DGM | Einzugsgebiet und Hangneigung | Profil Serra de Monchique
Siedlung
Vorkommen von ZwergbinsenrasenHöhenschichten
N Ausschnitt: 5 km x 5 km
Monchique
Picota (773 m)
Caldas de Monchique
Fornalha
Serra de Monchique
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Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Höhenlage, Exposition | DGM | Einzugsgebiet und Hangneigung | Profil Serra de Monchique
1343162N =
.8
.6
.4
.2
0.0
-.2
Gesamt ZBR
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
Gesamt ZBR
Hangneigung
1343162N =
4
3
2
1
Gesamt ZBR
4
3
2
1Gesamt ZBR
Teileinzugsgebiet
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Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Höhenlage, Exposition | DGM | Einzugsgebiet und Hangneigung | Profil Serra de Monchique
Pinus pinaster Pinus pinea Quercus suber Eucalyptus globulus
Cistus ladanifer
Juniperus phoenicea
Syenit Tonschiefer Zwergbinsenrasen
Reliefsituation der Zwergbinsenrasen
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III - Standort
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Bodenprofile | pF-WG-Kurven | Porenverteilung | Ordination zur Bodenphysik
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Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Bodenprofile | pF-WG-Kurven | Porenverteilung | Ordination zur Bodenphysik
Sierras de AlgecirasSerra de Monchique
Ah
II Ah
Ah2
lC
AhSw
II SdC
Pseudogley inSandstein-Schutt über Ton
Ranker in Grusdeckenüber Fels (Syenit)
ca 2-3 m ca 50 m
Sd2
Cv
0
10
20
30
cm0
10
20
cm
Bodenprofile
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Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Bodenprofile | pF-WG-Kurven | Porenverteilung | Ordination zur Bodenphysik
Porenverteilung
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FPwGPPVLDnFKklGr
Feinporenweite GrobporenPorenvolumenLagerungsdichtenutzb. FeldkapazitätLuftleitfähigkeitGrusauflage
Grusdecken auf SyenitSierra de la Luna (700 m)Puerto de Galiz (500 m)Loto-Chaetopogonetum-Standortesonstige span. Standorte
II
I
-1.0 +1.0
-1.0
+1
.0
PV
kl
Gr
LD
wGP
FP
nFK
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Bodenprofile | pF-WG-Kurven | Porenverteilung | Ordination zur Bodenphysik
Code Replacement: Deckung:Klassenmitte [%], Frequenz:auf 100 normiertTransformation: x=Log(y+3) downweighting of rare species
kumulative Eigenwerte Varianz (Art-Umwelt)1. Achse 0,53 40 %2. Achse 0,27 60 %3. Achse 0,17 73 %
CCA
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IV - Kleinräumige Vegetationsmuster
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Vegetationskarte | Feuchteindex | Bodenmächtigkeit | Simulation | Grusdecke
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Hangausschnitt bei Caldas de Monchique(16 m x 35 m, 252 - 258 m ü, NN)
Laurentio-Juncetum
Junco-IsoetetumLoto-Chaetopogonetum
Helianthemo-Plantaginetum
Hyparrhenia-Asphodelus-Rasen
Kryptogamenreiche Gesellschaft
Stauden•
Sträucher
Fels
Nasser Fels
Isohypsen (0,25 m)
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Vegetationskarte | Feuchteindex | Bodenmächtigkeit | Simulation | Grusdecke
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Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Vegetationskarte | Feuchteindex | Bodenmächtigkeit | Simulation | Grusdecke
1 Laurentio-Juncetum 3 Junco-Isoetetum 4 Loto-Chatopogonetum5 Helianthemo-Plantaginetum arenarietosum 6 Helianthemo-
Plantaginetum7 ausdauernde Rasen 8 kryptogamenreiche Gesellschaften
55331784881541N =
KG
8765431
WI_
OH
NE
12
10
8
6
4
2
0
1 3 4 5 6 7 8
12
10
8
6
4
2
0
Für schwache Niederschlagsereignisse
Topografischer Feuchteindex
1064718951282364N =
KG
8765431
WI_
RIE
S
12
10
8
6
4
2
0
1 3 4 5 6 7 8
12
10
8
6
4
2
0
Mit Berücksichtigung von Zuschusswasser
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Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Vegetationskarte | Feuchteindex | Bodenmächtigkeit | Simulation | Grusdecke
Simulation des Wasserhaushalts einer Grusdecke
HSIEH et al. (2000): VS2DI. USGS, Lakewood CO.
Phasen Grus- Zulauf- decke fläche
Länge [m] 1.5 1.15Grusauflage [m] 0.02 0.02 Feinmaterial [m] 0.2 -Neigung 5°-20° ca. 20°
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01234567891011121315202530
5 mm 5 mm3,5 mm2 mm 3,75 mm
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Vegetationskarte | Feuchteindex | Bodenmächtigkeit | Simulation | Grusdecke
Phasen [mm/Tag]1 Regen +5.02 Zuschusswasser +3.5
potenzielle Evapotranspiration -3.75
3 Zuschusswasser +2.0potenzielle Evapotranspiration -3.75
4 potenzielle Evapotranspiration -3.75
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
Volumetrischer Bodenwasser-gehalt
Simulation des Wasserhaushalts einer Grusdecke
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Vegetation auf einer Grusdecke(schematisch)
Wasser
Grus und Feinmaterial
aktuelle Oberfläche
Oberfläche in einem Jahr
Loto-Chaetopogonetum
ausdauernde Rasen
Laurentio-Juncetum pinguiculetosum
Junco-Isoetetum
Helianthemo-Plantaginetum arenarietosum
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Vegetationskarte | Feuchteindex | Bodenmächtigkeit | Simulation | Grusdecke
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V - Dynamik von Boden-wasserhaushalt und Vegetation
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Bodenwasser | Vegetation
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1.9. 1.10. 1.11. 1.12. 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7.
>-0,05
-0,5
-1,0
<-1,5
1997/1998 1998/1999 1999/2000
[MPa]
Verlauf des Bodenwasserpotenzials(schematisch)
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Bodenwasser: Verlauf generell | Verlauf detailliert | Vegetation
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Höhenlage
Zeit
min14
<0,4MPa
-3 2Achse 1
Ach
se 2
-25
April 98
M ai 98-1
M ai 98-2
Juni 98-1
Juni 98-2
April 99
M ai 99
M ärz 2000
Rest 98
Zeittra jektorien
<0,4MPa
min14
Zeit
Höhenlage
Zeit in Julianischen Tagen vom 1.10. an
Höhenlage der Dauerflächen [m ü. NN]
Summe der Tage in der Vegetations-periode mit Bodenwasserpotentia lwerten unter -0 ,4 MPa
Minimum des Bodenwasserpotentials während der vorangegangenen 14 Tage(absoluter Betrag)
Saisonale VeränderungCA phänologisch differenziert
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Bodenwasser| Vegetation : Saisonale Veränderung 1 | Diversität | Fluktuation
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Isoeto-Nanojuncetea-Arten:Cf: Cicendia filiformisChf: Chaetopogon fasciculatusIh: Isoetes histrixRl: Radiola linoidesSl: Solenopsis laurentia
Tuberarietea-Arten:Aa: Anthoxanthum aristatumCc: Chaetonychia cymosaLl: Leontodon longirostrisLp: Lotus parviflorusSsc: Silene scabrifloraTb: Tolpis barbataTg: Tuberaria guttata
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Bodenwasser| Vegetation : Saisonale Veränderung 2 | Diversität | Fluktuation
Saisonale VeränderungGLM (Poisson)
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Diversitäts index
(Shannon-Wiener)
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
April Mai 1 Mai 2 Juni 1 Juni 2
Aufnahmezeitraum (1998)
Div
ers
itä
ts -
In
dex
H
250 m
300 m
530 m
710 m
S
iiis PPH
1
lnS : ArtenzahlPi : Anteil der Art i
in der Aufnahme
Saisonale VeränderungDiversität
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Bodenwasser| Vegetation : Saisonale Veränderung 2 | Diversität | Fluktuation
18.06.04 Michael Rudner LS Geobotanik
BA
ABBA
NN
NNtn
\\NA : Artenzahl bei der Erfassung ANB : Artenzahl bei der Erfassung BNA\B : Zahl der Arten, die nur zum Zeitpunkt A auftretenNB\A : Zahl der Arten, die nur zum Zeitpunkt B auftreten
Arten-Turnover
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Bodenwasser| Vegetation : Saisonale Veränderung 2 | Diversität | Fluktuation
18.06.04 Michael Rudner LS Geobotanik
VI - Innere Strukturder Zwergbinsenrasen
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Punktmusteranalyse | Bestandsanalyse | Bodenmächtigkeit
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16
1116
2126
3136
4146
5156
20
16
12
8
4
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
-0.6--0.4
-0.4--0.2
-0.2-0
0-0.2
0.2-0.4
EV1
Rechtswert(Rasterfeld)
Hochwert(Rasterfeld)
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Punktmusteranalyse | Bestandsanalyse | Bodenmächtigkeit
Multiscale Ordination
EV1
Rechtswert Hochwert
Ausschnitt 150 cm x 50 cm
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Häufigkeitsverteilung von 2 Arten über die Bodenmächtigkeit
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-99-1
010-11
11-1
212-1
313-1
414-1
5
mittlere Bodenmächtigkeit [cm]
mit
tle
re F
req
ue
nz
(0-4
)Chaetopogon fasciculatus
Isoetes histrix
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Punktmusteranalyse | Bestandsanalyse | Bodenmächtigkeit
Multiscale Ordination
18.06.04 Michael Rudner LS Geobotanik
VII - Zusammenfassung
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Ergebnisse | Ausblick | Schluss
18.06.04 Michael Rudner LS Geobotanik
Lage in der Landschaft• Höhenstufung der Gesellschaften (LJ - LC- JI/HPl - Id)• potentielle Standorte in der Landschaft sind gekennzeichnet durch
relativ geringe Hangneigung und relativ kleines Einzugsgebiet
Standort• Boden mit Wasserstauer in 5-40 cm Tiefe• großes Porenvolumen, hohe nutzbare Feldkapazität (LC: hoher Feinporenanteil)• Porenvolumen in Grusdecken größer als in Sandsteinschuttdecken• Feuchteindex (Zuschusswasser) + Bodenmächtigkiet + Simulation
liefern Erklärung für Standorteignung auf Grusdecke
Dynamik• Fluktuation gleich stark wie saisonaler Turnover• keine scharfen Chronozönosen (Ausnahme: Herbst)• Übergangskomplex (Mierwald 1988)• Steuerung durch Wasser- und Energiehaushalt
innere Struktur:• Homogenitätsniveau bei ca. 15 cm• klare Abhängigkeit zweier Arten von Bodenmächtigkeit
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Ergebnisse | Ausblick | Schluss
Ergebnisse
18.06.04 Michael Rudner LS Geobotanik
Standort• Abhängigkeit der Arten von der Bodenmächtigkeit und
feinskaligen topografischen Parametern
Dynamik• Rechnerische Überprüfung der Anwendbarkeit des Karussell-Modells• Überprüfung der Awendbarkeit des Core-Satellite Species-Ansatzes.
skalenübergreifender Ansatz• Populationsdynamische Simulation mit
hierarchischen zellulären Automaten
Ausblick
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Ergebnisse | Ausblick | Schluss
18.06.04 Michael Rudner LS Geobotanik
Ich danke allen, die zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben!
Rahmen | Lage im Raum | Standort | Kleinräumige Muster | Dynamik | Innere Struktur | Zusammenfassung
Titel | Ergebnisse | Ausblick | Schluss