Sukcese na minerotrofních rašeliništích ve vztahu k přístupnosti živin

Mgr. Patrícia Singh, Ph.D.

Doctoral thesis

Succession of minerotrophic fens and its relationship to availability of nutrients

Abstract:

Druhovo bohaté minerotrofné rašeliniská, tiež nazývané bázické slatiny, patria k 10% najohrozenejších biotopov v Európe, a preto má veľký význam ich ochrana a obnova druhovej bohatosti. V posledných desaťročiach bola prirodzená rovnováha podzemných vôd bázických slatín narušená odvodňovaním, eutrofizáciou spôsobenou zvýšenou depozíciou dusíka, intenzívnym používaním hnojív a klimatickou zmenou. Výsledkom je nežiadúca sukcesia bázických slatín, ktorá spôsobila úbytok druhovej bohatosti alebo dokonca ich premenu na druhovo chudobnejšie prechodové rašeliniská. Kľúčové druhy, hnedé machy, t. j. nerašelinné machorasty pokrývajúce väčšinu zeme, sú potlačované expanzívnymi rašelinníkmi. Historicky boli v Európe tieto zmeny potlačené ľudským narušením ako napríklad ručným kosením. Od týchto aktivít sa však upustilo a zmena režimu narušovania prispela k zrýchleniu sukcesie ostávajúcich bázických slatín. Cieľom tejto štúdie je zistiť, ktoré cievnaté rastliny špecializované na bázické slatiny sa spájajú so spoločenstvami hnedých machov, a teda budú potlačené v prípade sukcesie smerom k druhovo chudobnejším prechodovým rašeliniskám s dominanciou rašelinníkov. V rámci tejto štúdie bola taktiež porovnaná minulá a moderná distribúcia reliktných hnedých machov. Ďalej bolo aplikované odstránenie rašelinníkov, ako príležitostne používané opatrenie na zvrátenie nežiaducej sukcesie bázických slatín a podporu spoločenstiev hnedých machov, a navyše bola testovaná účinnosti tohto zásahu pri rôznych úrovniach alkalinity a fertility. Štúdia zistila, že cievnaté rastliny špecializované na bázické slatiny, ktoré uprednostňujú spoločenstvá hnedých machov, sú väčšinou vzácne a ohrozené druhy s veľkou potrebou generatívneho rozmnožovania a s nízkou schopnosťou vegetatívneho rozmnožovania. Porovnaním holocénnych a nedávnych premien krajiny bol zistený podstatný pokles v početnosti reliktných hnedých machov vyžadujúcich vysokú a stabilnú hladinu vody. Avšak tie reliktné hnedé machy, ktoré tolerujú prechodné poklesy hladiny vody, pretrvávali do nedávnej doby na bázických slatinách. Po aplikácii odstránenia rašelinníkov, vykazovala druhová bohatosť a pokryvnosť hnedých machov postupný nárast, najmä na miestach s vysokou alkalinitou, avšak úroveň fertility ich neovplyvňovala. Vysoká alkalinita bránila zotaveniu rašelinníkov, zatiaľ čo fertilita ju podporovala. Zvýšená fertilita ďalej korelovala s rozšírením nerašelinnými machov generalistov s nízkou hodnotou pre ochranu prírody pri vysokom pH. V súhrne, hnedé machy, ktoré ovplyvňujú spoločenstvá cievnatých rastlín špecializovaných na bázické slatiny, ubúdajú, čo zdôrazňuje urgentnú potrebu pre ich obnovy. V bázických slatinách s vysokou alkalinitou a nízkou fertilitou , kde expandujú rašelinníky, môžu ochranári aplikovať odstránenie rašelinníkov na zvrátenie straty druhovej bohatosti a umožnenie obnovy hnedých machov.

Abstract:

Biodiverse minerotrophic mires, also called rich fens, belong to 10% of the most endangered habitats in Europe, thus having great importance for biodiversity protection and restoration. In the last decades, the natural groundwater balance in rich fens was altered by drainage, eutrophication caused by increased nitrogen deposition, intensive use of fertilisers, and climate change. As a result, undesired rich-fen succession causes biodiversity loss or even rich-fen transformation into depauperate poor fens. The key-stone species, brown mosses, i.e., non‐sphagnaceous bryophytes covering most of the ground, are outcompeted by Sphagnum mosses. Historically in Europe, such changes have been prevented by anthropogenic disturbances such as hand mowing by a scythe. However, these activities have been abandoned, and the change in disturbance regime contributed to accelerated succession in remaining rich fens. The study aims to identify which fen-specialised vascular plants are associated with brown moss communities, hence being lost in succession to Sphagnum dominated poor fens. In addition, the past and modern distribution of relict brown mosses was evaluated. Furthermore, Sphagnum removal, an occasionally prescribed measure, was postulated to reverse undesired rich fen succession and support brown moss communities, as well as test its efficiency under different alkalinity and fertility levels. The study found that the fen-specialised vascular plants preferring brown moss patches include mostly rare and endangered species with a great need for generative reproduction with a low capability of vegetative reproduction. Comparison of Holocene and the landscape's most recent transformations found a substantial decline in the abundance of relict brown mosses requiring a high and stable water level. However, those relict brown mosses that tolerate transient decreases in water level persisted into recent times at more rich fens. Furthermore, after applying Sphagnum removal, species richness and cover of brown mosses showed a gradual increase, especially in alkaline-rich fens, yet fertility levels did not affect them. High alkalinity hindered Sphagnum recovery while fertility supported it. Enhanced fertility further correlated with the spread of generalist non-sphagnaceous bryophytes of low conservation value under high pH. In summary, brown mosses, which structure vascular plant communities in fens, have declined in Central-European rich fens, highlighting urgent conservation needs for their restoration. In rich fens with high alkalinity and low fertility where Sphagnum mosses are expanding, practitioners may apply Sphagnum removal to reverse biodiversity loss and allow brown mosses to restore.

Keywords

Alkalinita, Druhová bohatost, Hnědé mechy, Fertilita, Obnova, Bazická slatiniště, Rašeliník, Sukcese, Alkalinity, Biodiversity, Brown mosses, Fertility, Restoration, Rich fens, Sphagnum, Succession

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 5. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 14. 2. 2022
• Supervisor: doc. Mgr. Michal Hájek, Ph.D.
• Reader: prof. RNDr. Karel Prach, CSc., Prof. Dr. Ruurd van Diggelen

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Ecological and Evolutionary Biology / Ecology