Using relevé-based metrics to explain invasion patterns of alien trees in temperate forests

Die Verwendung von Vegetations-Indikatoren zur Erklärung der Ausbreitung gebietsfremder Baumarten in temperaten Wäldern

  • Central European temperate forests are – with the exception of floodplain forests – relatively little invaded by alien plants. However, despite substantial recent progress, there is still a lack of using vege-tation plot data for analyzing spatio-temporal patterns of alien tree species invasions. We calculated relevé-based metrics of tree species’ ecological preferences using 19,413 phytosociological forest relevés of the Austrian vegetation database. We focused on the five most widely distributed alien trees, i.e. two archaeophytes (Castanea sativa, Juglans regia) and three neophytes (Acer negundo, Ailanthus altissima, Robinia pseudoacacia). For each of these species we analyzed the mean cover in the tree layer and the occurrence in the herb and shrub layers in relevés colonized by adult trees as a measure for persistence. Further, we evaluated the intergenerational ecological plasticity (= the ability of young trees to grow under different site conditions than adults) for the tree species, and the mean relevé indicator values for light, nutrients, moisture and hemeroby. We then compared these alien and native tree species metrics. We found that A. altissima and R. pseudoacacia build up high mean cover values in invaded forests, but this was not the case for the other alien trees. Thus, both species strongly affected forest communities of invaded sites. Similarly, the two species were common in the lower vegetation layers indicating recruitment under the canopy of adult conspecifics; this was facilitated by their ability to produce root suckers. Highest values of inter-generational ecological plasticity occurred in native pioneer trees and species of softwood floodplain forests, while alien trees had moderately high (A. negundo, A. altissima, J. regia) to low values (C. sativa, R. pseudoacacia). With the exception of C. sativa, all alien species showed high mean Ellenberg indicator values for light and nutrients, and were more common in sites with high hemeroby and high mean Ellenberg indicator values for temperature. Distinct from the ecological preferences of alien trees, and thus rarely invaded, were montane beech forests, coniferous mountain forests and forests at extremely dry sites, as well as swamp and bog forests dominated by willows and ash. We conclude that relevé-based metrics of the behavior of alien tree species allow new insights into the spatio-temporal dynamics of invasion of woody species in forests. Future work should expand this approach, e.g., by considering the role of life history traits and actual site conditions.
  • In Mitteleuropa gelten die zonalen Waldgesellschaften als relativ resistent gegen Invasionen durch fremdländische Baumarten. In der vorliegenden Arbeit werden das ökologische Verhalten der in Österreich am weitesten verbreiteten baumförmigen Neophyten (Robinia pseudacacia, Acer negundo, Ailanthus altissima) sowie der Archäophyten Castanea sativa und Juglans regia untersucht. Ziel der Arbeit war es, an Hand der Artenzusammensetzung der Vorkommen in der Kraut-, Strauch- und Baum-Schicht herauszufinden, in wie weit die betreffenden Arten bereits erfolgreich in vorhandene natürliche Waldgesellschaften eingedrungen sind. Aus der österreichischen Vegetationsdatenbank (WILLNER et al. 2012) wurden 19.413 Vegetationsaufnahmen mit den 34 häufig vorkommenden Baumarten (> 100 Vorkom-men in einer der drei Vegetationsschichten, siehe Tab. 1) selektiert, die eine Baumschicht aufwiesen. Für die Analyse wurde eine unterschiedliche Artzusammensetzung (co-occurence) in den verschiedenen Vegetationsschichten als Indikator für unterschiedliche ökologische Schwerpunkte der Artvorkommen in den einzelnen Schichten verwendet. Für die Berechnungen wurden die Dominanz (mittlere Deckungswerte für die einzelnen Arten in der Baumschicht), eine Detrended Correspondence Analysis (DCA), mittlere Zeigerwerte der Einzelaufnahmen nach Ellenberg für die Größen Licht, Nährstoff, Feuchte und Temperatur sowie mittlere Hemerobiestufen der Einzelaufnahmen unter Verwendung von KLOTZ & KÜHN (2002), deren Angaben in eine Ordinalskala überführt wurden, herangezogen. Für die Beurteilung der Art des Eindringens in vorhandene Waldbestände nutzten wir das Konzept von GRIME (2001) mit den Grundtypen C-, S- und R-Strategie. Als Maß, inwieweit eine Baumart ihren einmal eroberten Standort behauptet (wir nennen es hier "Persistenz"), haben wir den Anteil jener Aufnahmen berechnet, in denen die Art in der Kraut- oder Strauchschicht zusammen mit Exemplaren der eigenen Art in der Baumschicht vorkommt. Als Maß, inwieweit eine Art als Sämling oder Jungpflanze sich in neuen Lebensräumen etablieren kann (wie nennen es hier "ökologische Plastizität"), haben wir den Abstand zwischen den Zentroiden der Arten in einzelnen Schichten innerhalb des dreidimensionalen DCA-Raumes verwendet.

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Metadaten
Author:Christian Berg, Anton Drescher, Franz Essl
URN:urn:nbn:de:hebis:30:3-454582
Parent Title (German):Tuexenia : Mitteilungen der Floristisch-Soziologischen Arbeitsgemeinschaft
Publisher:Floristisch-Soziologische Arbeitsgemeinschaft
Place of publication:Göttingen
Document Type:Article
Language:English
Year of first Publication:2017
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Release Date:2018/01/23
Tag:Ellenberg indicator values; archaeophytes; co-occurrence metrics; invasiveness; neophytes; relevés; spread; succession
Volume:37
First Page:127
Last Page:142
HeBIS-PPN:42654062X
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 58 Pflanzen (Botanik) / 580 Pflanzen (Botanik)
Sammlungen:Sammlung Biologie / Sondersammelgebiets-Volltexte
Zeitschriften / Jahresberichte:Tuexenia : Mitteilungen der Floristisch-Soziologischen Arbeitsgemeinschaft / Tuexenia : Mitteilungen der Floristisch-Soziologischen Arbeitsgemeinschaft, Band 37 (2017)
Journal:urn:nbn:de:hebis:30:3-454460
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht