New methods of fine-resolution vegetation analyses applicable for landscape-scale surveys and monitoring
For the memory of Bálint Zólyomi
DOI:
https://doi.org/10.56617/tl.4167Keywords:
Diversity of species combinations, Restoration and conservation management, Spatial processes, Transect samplingAbstract
Short-term consequences of landscape-scale vegetation changes appear at fine spatial scales. We propose a sampling designs (a version of the line-intercept sampling) where presence of plant species are recorded along 52 m long circular belt transects of 1040 units of 0.5 cm´0.5 cm contiguous microquadrats. Various aspects of fine-scale organization, i.e. the structural complexity and spatial dependence of species combinations can be calculated from these baseline data by using information theory models. Information theory measures are estimated across a range of scales from 5 cm´5 cm to 5 cm´25 m by merging two, then three, then four, …etc. consecutive microquadrats by subsequent computerised samplings from the baseline transect data sets. Transect sampling is much faster than other sampling methods. By the application of transect sampling, the time necessary to perform the sampling in a particular vegetation stand has been reduced to one day, even in species-rich grasslands. Thus, a research team of 6–8 people is able to collect large comparative data sets, sampling 50–60 transects within a single sampling period. Therefore, these methods are effective also at landscape-scale surveys and for long-term monitoring with tolerable sampling disturbance.
References
Bagi I. 1997: A vegetációtérképezés elméleti kérdései. Kandidátusi Értekezés, JATE, Szeged
Bagi I. 1998: A Zürich-Montpellier fitocönológiai iskola lehetőségei és korlátai a vegetáció dokumentálásában. Tilia (Sopron) 6: 239-252.
Bartha S. 2001: Spatial relationships between plant litter, gopher disturbance, and vegetation at different stages of old-field succession. Applied Vegetation Science 4: 53-62. https://doi.org/10.1111/j.1654-109X.2001.tb00234.x
Bartha S. 2003: A természetvédelmi kezeléseket megalapozó vegetációkutatásokról. In: Bartha S., Molnár Zs. (szerk.): A természetvédelmi kezelési tervek készítéséhez szükséges vegetációdinamikai, természetességi és regenerációs kérdésekről. Tanulmány a Természetvédelmi Hivatal számára. MTA ÖBKI, Vácrátót, pp. 4-48.
Bartha S. 2008: Beyond trivial relationships: on the hidden aspects of biodiversity. Folia Geobotanica (in press) https://doi.org/10.1007/s12224-008-9016-7
Bartha S., Horváth F. 1987: Application of long transects and information theoretical functions to pattern detection. I. Transects versus isodiametric sampling units. Abstr. Bot. 11: 9-26.
Bartha S., Kertész M. 1998: The importance of neutral-models in detecting interspecific spatial associations from 'trainsect' data. Tiscia 31: 85-98.
Bartha S., Collins S. L., Glenn S. M., Kertész M. 1995: Fine-scale spatial organization of tallgrass prairie vegetation along a topographic gradient. Folia Geobotanica and Phytotaxonomica 30: 169-184. https://doi.org/10.1007/BF02812096
Bartha S., Czárán T., Podani J. 1998a: Exploring plant community dynamics in abstract coenostate spaces. Abstr. Bot. 22: 49-66.
Bartha S., Rédei T., Szollát Gy., Bódis J., Mucina L., 1998b: Északi és déli kitettségű dolomit sziklagyepek térbeli mintázatainak összehasonlítása. In: Csontos P. (szerk.): Sziklagyepek szünbotanikai kutatása. Zólyomi Bálint professzor emlékének. Scientia Kiadó. Budapest, pp. 159-182.
Bartha S., Campatella G., Canullo R., Bódis J., Mucina L. 2004: On the importance of fine-scale spatial complexity in vegetation restoration. Int. J. Ecol. Environ. Sci. 30: 101-116.
Bartha S., Horváth A., Virágh K., Molnár E., Illyés E., Türke I. 2006: Mikrocönológiai monitorozás - módszertani vizsgálatok. Bot. Közlem. 93: 126.
Bolker B.M., Pacala S.W., Neuhauser C. 2003: Spatial dynamics in model plant communities: what we really know? Am. Nat. 162: 135-148. https://doi.org/10.1086/376575
Borhidi A. 1996: Critical revision of the Hungarian Plant Communities. JPTE, Pécs.
Borhidi A. 2003: Magyarország növénytársulásai. Akadémiai Kiadó, Budapest.
Borhidi A., Sánta A. (szerk.) 1999: Vörös könyv. Magyarország Növénytársulásairól 12., TermészerBúvár Alapítvány Kiadó, Budapest.
Bölöni J., Kun A., Molnár Zs. 2003: Élőhely-ismereti Útmutató. Kézirat, MTA ÖBKI, Vácrátót.
Bölöni J., Molnár Zs., Horváth F., Illyés E. 2008: Naturalness-based habitat quality of the Hungarian (semi-)natural habitats. Acta Botanica Hungarica (Suppl.) (leadva) https://doi.org/10.1556/ABot.50.2008.Suppl.7
Canullo R., Campetella G. 2005: Spatial patterns of plant species, guilds and biological types in the regenerative phase of a beech coppice (Torricchio Mountain Nature Reserve, Apennines, Italy). Acta Bot. Gallica 152: 529-543. https://doi.org/10.1080/12538078.2005.10515512
Canullo R., Campetella G. 2006: Structural and dynamic variables in regenerating and primary phytocoenoses of the Tilio-Carpinetum community in Bialowieza National Park. Polish Botanical Studies 22: 123-135.
Csemez A. 1996: Tájtervezés-tájrendezés. Mezőgazda Kiadó, Budapest.
Chesson P. 2000: Mechanisms of maintenance of species diversity. Annu. Rev. Ecol. Syst. 31: 343-366. https://doi.org/10.1146/annurev.ecolsys.31.1.343
Csillag F., Kertész M., Davidson A., Mitchell S. 2001: On the measurement of diversity-productivity relationships in a northern mixed grass prairie (Grassland National Park, Saskatchewan, Canada). Community Ecology 2: 145-159. https://doi.org/10.1556/ComEc.2.2001.2.2
Csorba P. 2004: Tájökológia. Kossuth Egyetemi Kiadó, Debrecen.
Czárán T. 1998: Populáció- és társulásdinamika térben és időben: tömeg- és objektum-kölcsönhatási modellek. In: FEKETE G. (szerk.): A közösségi ökológia frontvonalai. Scientia Kiadó, Budapest, pp. 35-58.
Daily G. C. (ed.) 1997: Nature's services. Island Press, Washington D.C.
Durett R., Levin S. A. 1994: The importance of being discrete (and spatial). Theor. Pop. Biol. 46: 363-394. https://doi.org/10.1006/tpbi.1994.1032
Fekete G. 1995: Tudományterületi áttekintések. Fitocönológia és vegetációtan: hazai aspektusok. Bot. Közlem. 82: 107-127.
Fekete G., Molnár Zs., Horváth F. 1997: A magyarországi élőhelyek leírása, határozója és a Nemzeti Élőhely-osztályozási Rendszer. Nemzeti Biodiverzitás-monitorozó Rendszer 2. Budapest.
Fóti Sz., 2008: Gyepek CO2-gázcseréjének finomléptékű térbeli variabilitása és mintázata. PhD Értekezés, Gödöllő.
Fowler N.L. 1988: What is a safe site?: Neighbor, litter, germination date, and patch effects. Ecology 69: 947-961. https://doi.org/10.2307/1941250
Gigon A, Leutert A. 1996: The Dynamic keyhole-key model of coexistence to explain diversity of plants in limestone and other grasslands. Journal of Vegetation Sciences 7: 29-40. https://doi.org/10.2307/3236413
Gosz J., Peters D., Kertész M., Kovács-Láng E., Kröel-Dulay Gy., Bartha S. 2000: Organization of grasslands along ecological gradients: US-Hungarian LTER Grassland cooperation. In: Lajtha K., Vanderbilt K. (szerk.): Cooperation in Long term Ecological Research in central and eastern Europe: Proceedings of the ILTER Regional Workshop, 22-25 June, 1999. Budapest. Hungary. Oregon State University. Corvallis. OR. pp. 67-76.
Gotelli N.J., Graves G.R. 1996: Null models in ecology. Smithsonian Institution Press, Washington
Herben T., Brezina S., Skálová H., Hadinková V., Krahulec F. 2007: Variation in plant performance in a grassland: species-specific and neighbouring root mass effects. Journal of Vegetation Sciences 18: 55-62. https://doi.org/10.1111/j.1654-1103.2007.tb02515.x
Hochstrasser T. 1995: The structure of different loess grassland types in Hungary, Diploma work, Vácrátót
Horváth A. 1998. INFOTHEM program: new possibilities of spatial series analysis based on information theory methods. Tiscia 31: 71-84.
Horváth A. 2002: A mezőföldi löszvegetáció términtázati szerveződése. Synbiologia Hungarica 5, Scientia Kiadó, Budapest
Jakucs P., Précsényi I. 1981: A fitocönózisok. In: Hortobágyi T., Simon T. (szerk.): Növényföldrajz, társulástan és ökológia. Tankönyvkiadó, Budapest, pp. 192-263.
Juhász-Nagy P. 1980: A cönológia koegzisztenciális szerkezeteinek modellezése. Akadémiai Doktori Értekezés, Budapest
Juhász-Nagy P. 1986: Egy operatív ökológia hiánya, szükséglete és feladatai. Akadémiai Kiadó, Budapest Juhász-Nagy P. 1993: Notes on compositional diversity. Hydrobiologia 249: 173-182. https://doi.org/10.1007/978-94-017-1919-3_16
Juhász-Nagy P., Podani J. 1983: Information theory methods for the study of spatial processes and succession. Vegetatio 51: 129-140. https://doi.org/10.1007/BF00129432
Kun A., Ruprecht E., Bartha S., Szabó A., Virágh K. 2007: Az Erdélyi Mezőség kincse: a gyepvegetáció egyedülálló gazdagsága. Kitaibelia 12: 88-96.
Law R., Murrell D.J., Dieckmann U. 2003: Population growth in space and time: spatial logistic equations. Ecology 84: 252-262. https://doi.org/10.1890/0012-9658(2003)084[0252:PGISAT]2.0.CO;2
Lájer K. 2000: Associatum can be greater than florula diversity. Acta Bot. Hung. 42: 205-209.
Mack R. N., Harper J. L. 1977: Interference in dune annuals: spatial pattern and neighborhood effects. J. of Ecology 65: 345-363. https://doi.org/10.2307/2259487
Margóczi K., 1995: Interspecific associations in different stages of the vegetation in a Hungarian sandy area. Tiscia 29: 19-26.
Molnár Zs., Bartha S., Seregélyes T., Illyés E., Tímár G., Horváth F., Révész A., Kun A., Botta- Dukát Z., Bölöni J., Biró M., Bodonczi L., Deák J.Á., Fogarasi P., Horváth A., Isépy I., Karas L., Kecskés F., Molnár Cs., Ortmann-né Ajkai A., Rév Sz. 2007: A grid-based, satellite-image supported, multi-attributed vegetation mapping method (MÉTA). Folia Geobotanica 42: 225-247. https://doi.org/10.1007/BF02806465
Mőcsényi M. 1968: A táj és a zöldterület fogalmi problémái a tájrendezés nézőpontjából. Településtudományi Közlemények 21: 66-76.
Mucina L., Bartha S. 1999: Variance in species richness and guild proportionality in two contrasting dry grassland communities. Biologia, Bratislava 54(1): 67-75.
Naeem S., Tjossem B.D., Bristow Ch., Li S. 1999: Plant neighborhood diversity and production. EcoScience 6: 355-365. https://doi.org/10.1080/11956860.1999.11682535
Oborny B. 1988: Természetes társulások rezisztenciája idegen fajok ellen (az allelopátia szerepe). Szakdolgozat, ELTE, Budapest.
Ódor P., Standovár T. 2001: Richness of bryophyte vegetation in near-natural and managed beech stands: the effects of management-induced differences in dead wood. Ecological Bulletins 49: 219-229.
Oksanen J. 1997: Plant neighbour diversity. Journal of Vegetation Sciences 8: 255-258. https://doi.org/10.2307/3237354
Padisák J. 1992: Spatial and temporal scales in phytoplankton ecology. Abstr. Bot. 16: 16-24.
Podani J. 1984a: Spatial processes in the analysis of vegetation. Theory and review. Acta Bot. Acad. Sci. Hung. 30: 75-118.
Podani J. 1984b: Analysis of mapped and simulated vegetation: theory and review. Acta Bot. Hung. 30: 75-118.
Podani J. 1992: Space series analysis of vegetation: processes reconsidered. Abstr. Bot. 16: 25-29.
Podani J., Czárán T. 1997: Individual-centered analysis of mapped point patterns representing multi-species assemblages. Journal of Vegetation Sciences 8: 259-270. https://doi.org/10.2307/3237355
Podani J., Czárán T., Bartha S. 1993: Pattern, area and diversity: the importance of spatial scale in species assemblages. Abstr. Bot. 17: 37-51.
Purves D.W., Law R. 2002: Fine-scale spatial structure in a grassland community: quantifying the plant's-eye view. J. of Ecology 90: 121-129. https://doi.org/10.1046/j.0022-0477.2001.00652.x
Reynolds C.S. 1995: The intermediate disturbance hypothesis and its applicability to planktonic communities. Comments on the views expressed in Padis k -v- Wilson. New Zealand Journal of Ecology 19: 219-225.
Ricotta C., Anand M. 2006: Spatial complexity of ecological communities: Bringing the gap between probabilistic and non-probabilistic uncertainty measures. Ecol. Modelling 197: 59-66. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2006.03.001
Ruprecht E., Kun A., Szabó A. 2003: Száraz gyepek térbeli mintázatainak összehasonlítása az Erdélyi-Mezőségen. Múzeumi Füzetek 12: 91-113.
Ruprecht E., Bartha S., Botta-Dukát Z., Szabó A. 2007: Assembly rules during old-field succession in two contrasting environments. Community Ecology 8: 31-40. https://doi.org/10.1556/ComEc.8.2007.1.5
Scott D., Wallace A.R. 1978: Effects of ground cover and tussock proximity on legume establishment, N.Z. J. of Agricultural Research 21: 93-105. https://doi.org/10.1080/00288233.1978.10427387
Seregélyes T., Molnár Zs., Bartha S., Csomós Á. 2008: Regeneration potential of the Hungarian (semi-) natural habitats. Acta Botanica Hungarica (Suppl.) (leadva) https://doi.org/10.1556/ABot.50.2008.Suppl.12
Soó R. 1964-1980: A magyar flóra és vegetáció rendszertani-növényföldrajzi kézikönyve. Synopsis systematico-geobotanica florae vegetationisque Hungariae. I-VI. Akadémiai Kiadó, Budapest
Snyder R.E., Chesson P. 2004: How the spatial scales of dispersal, competiton, and environmental heterogeneity interact to affect coexistence. Am. Nat. 164: 633-650. https://doi.org/10.1086/424969
Szentes Sz. 2008: A legeltetés hatásának gyepgazdálkodási és természetvédelmi vizsgálata Tapolcai- és Káli-medencei legelőkön, réteken és kaszálókon. SZI MKK kari TDK dolgozat, Gödöllő.
Szigetvári Cs. 2002: Az invásív késeiperje, Cleistogenes serotina (L.) Keng. szerepe nyílt homokgyepek társulásszerveződésében. Kitaibelia 7: 119-139.
Szollát Gy., Bartha S. 1991: Pattern analyses of dolomite grassland communities using information theory models. Abstr. Bot. 15: 47-60.
Szőcs Z. 1977: Újtípusú számítógép-orientált módszerek a vegetáció szerkezetének elemzésére. kandidátusi Értekezés, Vácrátót.
Tilman D. 1999: The ecological consequences of changes in biodiversity: a search for general principles. Ecology 80: 1455-1474. https://doi.org/10.1890/0012-9658(1999)080[1455:TECOCI]2.0.CO;2
Tilman D., Kareiva P. (eds.) 1997: Spatial ecology: the role of space in population dynamics and interspecific interactions. Princeton Univ. Press, Princeton. https://doi.org/10.1515/9780691188362
Tóth A. 2003: A tájfogalom jelentőségéről. Tájökológiai Lapok 1: 125-134.
Tóthmérész B. 1994a: Diverzitási rendezések és térsorozatok. Doktori Értekezés, Debrecen.
Tóthmérész B. 1994b: Statistical analysis of spatial pattern in plant communities. Coenoses 9: 33-41.
Tóthmérész B. 1995: Density dependent and density independent representation of indirect spatial series analysis. Acta Botanica Hung. 39: 43-50.
Tóthmérész B., Erdei Zs. 1992: The effect of species dominance on information theory characteristics of plant communities. Abstr. Bot. 16: 43-47.
Turcsányi G. (szerk.) 2001: Mezőgazdasági növénytan. Mezőgazda Kiadó, Buddapest.
Turner M.G. 1989: Landscape ecology: The effect of pattern on process. Ann. Rev. Ecol. Syst. 20: 171-197. https://doi.org/10.1146/annurev.es.20.110189.001131
Turner M.G., Gardner R.H., O'neill R.V. 2001: Landscape ecology in theory and practice. Springer-Verlag, New York
Turkington R.A., Harper J.L. 1979: The growth, distribution nad neighbour relationships of Trifolium repens in a permanent pasture. I. Ordination, pattern and contact. J. of Ecology 67: 201-218. https://doi.org/10.2307/2259345
Vida G. 2001: Helyünk a bioszférában. Typotex, Budapest.
Virágh K. 2000: Vegetációdinamika és szukcessziókutatás az utóbbi 15 évben. In: Virágh K, Kun A. (szerk.): Vegetáció és dinamizmus. MTA Ökológiai és Botanikai Kutatóintézete, Vácrátót, pp. 53--79.
Virágh K. 2002: Vegetációdinamikai kutatások. In: Fekete G., Kiss Keve T., Kovácsné-Láng E., Kun A., Nosek J., Révész A. (szerk.), Az MTA Ökológiai és Botanikai Kutatóintézete 50 éve (1952-2002). Vácrátót, pp. 65-91.
Virágh K. 2007: Vegetációdinamikai folyamatok térben és időben. In: Horváth A., Szitár K. (szerk.): Agrártájak monitorozása. A hatás-monitorozás elméleti alapjai és gyakorlati lehetőségei. MTA ÖBKI, Vácrátót, pp. 72-114.
Virágh K., Horváth A., Bartha S., Somodi I. 2006: Kompozíciós diverzitás és términtázati rendezettség a szálkaperjés erdőssztyepprét természetközeli és zavart állományaiban. In: Molnár E. (ed.): Kutatás, oktatás, értékteremtés. MTA ÖBKI, Vácrátót, pp. 89-111.
Wiens J. A. 1989: Spatial scaling in ecology. Functional Ecology 3: 385-397. https://doi.org/10.2307/2389612
Wiens J. A., Milne B. T. 1989: Scaling of 'landscape' in landscape ecology, or, landscape ecology from a beetle perspective. Landscape Ecology 3: 87-96. https://doi.org/10.1007/BF00131172
Zalatnai M., Körmöczi L., Tóth T. 2008: Community boundaries and edaphic factors in saline-sodic grassland communities along an elevation gradient. Tiscia 36: 7-15.
Zólyomi B. 1967: Rekonstruált növénytakaró 1:1,500,000 - Magyarország Nemzeti Atlasza, 21., Budapest.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2008 Bartha Sándor
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
A folyóirat Open Access (Gold). Cikkeire a Creative Commons 4.0 standard licenc alábbi típusa vonatkozik: CC-BY-NC-ND-4.0. Ennek értelmében a mű szabadon másolható, terjeszthető, bemutatható és előadható, azonban nem használható fel kereskedelmi célokra (NC), továbbá nem módosítható és nem készíthető belőle átdolgozás, származékos mű (ND). A licenc alapján a szerző vagy a jogosult által meghatározott módon fel kell tüntetni a szerző nevét és a szerzői mű címét (BY).
