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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-86427
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/8642/


Samaras, Dimitrios A.

The vegetation of Greek fir (Abies cephalonica Loudon) forests on the Oxia-North Vardousia mountain system, central Greece, in relation to drought

Die Vegetation der Wälder mit der Griechischen Tanne (Abies cephalonica Loudon) im Oxia-North Vardousia-Gebirgskomplex, Mittelgriechenland, in Abhängigkeit von standörtlicher Trockenheit

Dokument1.pdf (10.522 KB) (md5sum: 9fd55bd79fdbb7e7e3b2113428076963)

Kurzfassung in Englisch

Background: Greek fir (Abies cephalonica Loudon) is the dominant tree species in the mountainous regions of southern and central Greece. Greek firs grow in a typical montane Mediterranean climate that is characterized by a dry and warm summer period. In such water-controlled ecosystems, drought is an important abiotic factor in competition processes, the structure and composition of plant communities, and plant species survival. The Oxia-North Vardousia mountain range is one of the most extensive areas in Greece with well-preserved montane Mediterranean Greek fir forests. Nevertheless, almost no information is available about the plant communities and the synecology of these forests.

Aims: This study aimed to describe the Greek fir forest vegetation of the flysch area in Oxia-North Vardousia mountain range in relation to drought. It also applied and compared two different methodological approaches for the quantification of drought. The quantification of the most important environmental thresholds for the occurrence of the different forest vegetation units were also assessed.

Methods: Two methods were used to quantify the drought: a humidity/aridity index (HI), which incorporates only the climatic components of drought (climatic drought); a more complete, water balance, method that includes, additionally, the soil components of drought (site drought). The spatial quantification of drought for the whole study area was assessed with the use of HI. The HI was calculated for different time periods and the values for the vegetation period were used for the stratification of the study area. Geostatistical methods were used for the spatial prediction of temperature and precipitation, and a GIS-based model for the calculation of solar irradiation. For the estimation of reference potential evapotranspiration (PETref ) an empirical equation was chosen after a careful evaluation of its performance. The description of fir forest vegetation was based on floristic, structural and abiotic parameters recorded in 45 relevés. For the sampling the area was stratified based on the climate conditions during the vegetation period, and the locations of the plots in each stratum were randomly selected. The soil hydraulic properties were derived from soil profiles and laboratory analysis of undisturbed soil samples. Vegetation relevés were classified with cluster analysis and vegetation units were defined and compared with existing published relevés from central Greece. Gradient analysis was performed with the use of non-metric multidimensional scaling. The vegetation pattern was analyzed with several drought-related variables and other abiotic and biotic variables. Classification trees were used to determine the most important environmental factors and to quantify their limits between the Abies forest vegetation units.

Results: Two forest communities (Crepis fraasii-Abies cephalonica comm. and Sanicula europaea-A. cephalonica comm.), including four subtypes, were identified within the Abietion cephalonicae alliance, related to a drought gradient. The Crepis fraasii-Abies cephalonica comm. occupied the driest side of the gradient, in contrast to Sanicula europaea-A.cephalonica comm. which occupied the moister sites. The syntaxonomy and nomenclature of those units was discussed as well as their affinities with other Abies vegetation units from central Greece. Humidity index followed by potential evapotranspiration were found to be the most important variables for the discrimination of the two forest communities. The Crepis fraasii-Abies cephalonica comm. occurs when HI is < 0.26 for the four driest months or when PET is > 1034.3 mm for the growth period. For values of HI > 0.26 or PET < 1034.3 mm the Sanicula europaea-A. cephalonica comm. occurs. Among the subtypes there were no significant differences in terms of water availability. Their differentiation could be partly explained by abiotic (aspect, slope, cover of exposed rocks) and biotic (canopy cover, humus depth, litter cover) variables which are mainly influencing the micro-climatic and edaphic conditions. The method for the estimation of PETref that gave the best results was the Abtew empirical equation.

Conclusions: The community patterns of the Abies forest vegetation in the study area reflect a major differentiation between mesophytic and xerophytic Abies forests along a gradient of decreasing drought. The humidity index appears to be the most suitable variable to express the meso-climatic drought conditions in the Greek fir forests of the study area. The threshold values of HI and PETref can be used for the prediction of the occurrence of the two forest communities. In a finer scale, the influence of drought on the floristic composition and structure of the Greek fir forests is weak. Other micro-site factors and historic events seem to play a higher role in further differentiating the two plant communities. The Abtew empirical equation performed best under the mediterranean climate conditions for the estimation of PETref. It is, therefore, recommended for similar applications in regional or local scales in the fir forests of central Greece.


Kurzfassung in Deutsch

Hintergrund: Die Bergregionen in Süd- und Zentralgriechenland werden von der Griechischen Tanne (Abies cephalonica Loudon) dominiert. Griechische Tannen wachsen im typisch mediterran montanen Klima, welches durch trockene und warme Sommer charakterisiert ist. In diesen Waldökosystemen ist Trockenheit ein wichtiger abiotischer Faktor, der die in Konkurrenzprozesse beeinflusst, der Struktur und Zusammensetzung von Pflanzengesellschaften steuert und für das Auftreten bestimmter Pflanzenarten verantwortlich ist. Der Oxia-Nord Vardousia-Gebirgeskomplex, ist das Gebiet mit einen der größten und am besten erhaltenen Vorkommen von mediterran montanen Wäldern mit Griechische Tanne. Bisher existiren keine Arbeiten über die Pflanzengesellschaften und die Synökologie dieser Wälder.

Ziele der Arbeit: 1) Beschreibung der Vegetation der Griechischen Tannenwälder des Flyschgebietes im Oxia-Nord Vardousia-Gebirgskomplex in Abhängigkeit von Trockenheit.
2) Der Vergleich von zwei verschieden methodischen Ansätzen zur Bestimmung von Trockenheit. 3) Definition von Schwellenwerten der wichtigsten Umweltfaktoren, die das Auftreten der Pflanzengesellschaften dieser Waldformation bestimmen.

Methoden: Zwei Methoden wurden verwendet um Trockenheit zu quantifizieren: ein Humiditäts/Ariditäts Index (HI), der nur die klimatischen Komponenten von Trockenheit beschreibt (klimatische Trockenheit), und die umfassendere Wasserhaushaltsbilanzmethode, die zusätzlich die bodenbürtigen Komponenten der Trockenheit integriert (Standortstrockenheit). Für die räumliche Beschreibung der Trockenheit über das gesamte Untersuchungsgebiet wurde der HI genutzt und für verschiede Zeiträume errechnet. Geostatistische Methoden wurden verwendet für die räumliche Zuordnung von Temperatur und Niederschlag, und ein GIS- basiertes Model für die Kalkulation der Einstrahlung. Für die Schätzung der potentiellen Evapotranspirationsreferenz (PETref) wurden empirische Modelle verwendet. Die Beschreibung der Tannenwälder basiert auf floristischen, strukturellen und abiotischen Daten von 45 Aufnahmen. Das Untersuchungsgebiet wurde anhand von klimatischen Bedingungen während der Vegetationsperiode stratifiziert, innerhalb jedes Stratums wurden die Aufnahmepunkte zufällig ausgewählt. Die hydraulischen Eigenschaften wurden anhand von Bodenprofilen und Laboranalysen von ungestörten Bodenproben ermittelt. Die Vegetationsaufnahmen wurden mithilfe von Clusteranalysen klassifiziert und in der Literatur Vegetationseinheiten zugeordnet, die für Zentralgriechenland beschrieben sind. Mithilfe von Nichtmetrischer Multidimensionaler Skalierung wurde die Vegetation ordiniert. Die Vegetation wurde mithilfe verschiedener trockenheitsindizierender und anderer biotischer und abiotischer Variablen analysiert. Classification trees wurden verwendet, um die Umweltfaktoren mit den stärksten Einflüssen auf die Vegetation auszuwählen und die Schwellenwerte zwischen den verschieden Tannenwaldgesellschaften zu bestimmen.

Ergebnisse: Zwei Waldgesellschaften (Crepis fraasii-Abies cephalonica Gesellschaft und Sanicula europaea-A. cephalonica Gesellschaft) mit vier Ausbildungen wurden innerhalb der Abietion cephalonicae Allianz wurden ausgeschieden. Sie repräsentieren einen Trockenheitsgradienten. Die Crepis fraasii-Abies cephalonica Gesellschaft kommt am trockensten Ende des Gradienten im Kontrast zu der Sanicula europaea-A. cephalonica Gesellschaft am feuchteren Ende vor. Die syntaxonomische Einordnung und Nomenklatur der Vegetationseinheiten und ihre Beziehung zu anderen Tannengesellschaften in Zentralgriechenland wird diskutiert. Der HI, gefolgt von der potentiellen Evapotranspiration, waren die wichtigsten Umweltfaktoren für die Differenzierung zwischen den beiden Waldgesellschaften. Die Crepis fraasii-Abies cephalonica Gesellschaft kommt dann vor, wenn der HI während der vier trockensten Monate des Jahres 0.26 unterschreitet oder wenn die potentielle Evapotranspiration > 1034.3 mm für die Vegetationsperiode erreicht. Im Bereich von HI > 0.26 oder PET < 1034.3 mm tritt die Sanicula europaea-A. cephalonica Gesellschaft auf. Die Wasserversorgung differenziert nicht signifikant zwischen den Ausbildungen. Deren Differenzierung kann in Teilen durch abiotische Standortsunterschiede (Exposition, Hangneigung, exponierter Fels) und zum Teil aufgrund biotischer Faktoren (Überschirmung, Humusmächtigkeit, Streudeckung) erklärt werden da diese das Mikroklima und die edaphischen Bedingungen beeinflussen. Die beste Schätzmethode für PETref war das empirische Model von Abtew.

Schlussfolgerungen: Das Vegetationsmuster der Tannenwaldgesellschaften im Untersuchungsgebiet reflektiert die Differenzierung zwischen mesophytischen und xerophytischen Tannenwaldgesellschaften entlang des Trockenheitsgradienten. Der HI stellte sich als der Faktor heraus, der am besten die mesoklimatischen Trockenheitsbedingungen in den Griechischen Tannenwäldern im Untersuchungsgebiet beschreibt. Die Schwellenwerte von HI und PETref können genutzt werden, um das Auftreten der beiden Waldgesellschaften vorherzusagen. Eine genauere Differenzierung in die vier Ausbildungen kann nicht aufgrund der Trockenheit erklärt werden. Andere mikrostandörtlichen Faktoren und historische Ereignisse scheinen einen stärkeren Einfluss auf die weitere floristische Differenzierung der beiden Pflanzengesellschaften zu haben. Das empirische Model von Abtew erziehlt unter den mediterranen Klimabedingungen die beste Schätzung von PETref und wir empfehlen es für ähnliche Anwendungen auf regionaler und lokaler Skala in Tannenwäldern in Zentralgriechenland.


SWD-Schlagwörter: Vegetation , Waldgesellschaft , Griechenland , Trockenheit , Evapotranspiration , Synökologie
Freie Schlagwörter (deutsch): Griechische Tanne , Abies cephalonica , Humiditätsindex , Wasserhaushaltsbilanz , Syntaxonomie
Freie Schlagwörter (englisch): Forest communities , Greek fir , Drought , Water balance , Synecology , Syntaxonomy , Humidity index
Institut: Waldbau-Institut
Fakultät: Fakultät für Forst- und Umweltwissenschaften
DDC-Sachgruppe: Land- und Forstwirtschaft, Veterinärmedizin
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Reif, Albert (Prof. Dr. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 11.06.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 30.07.2012
Bemerkung: This work is licensed under the 'Creative Commons Attribution 3.0 Unported License'
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