Alpine vegetation dynamics and conservation the Pyrenean mires

Abstract

Multiple processes determine the structure and diversity of plant communities. The study of these processes, the community assembly rules, is a central part of the study of terrestrial ecology in the recent decades. In the Alpine mountains mires occupy inland insular habitats, which face natural fragmentation and variation of environmental conditions both within a mire and between distant mires. In addition, mire communities experience the effects of land use changes and climate change. In this thesis, we want to understand how these communities respond to changes of different ecological and land use factors. The results shown and discussed should enable to reveal what are the current threats of Alpine mires, and to perform science-based management decisions. Here, we studied the vegetation dynamics of Alpine mires from the Central Pyrenees at different temporal and spatial scales. More concretely, we studied the relationship between water table depth and plant-plant interactions of three engineering plant species; we assessed the responses of the vegetation under contrasting grazing conditions in a three-year experiment; we studied what bioclimatic and land use factors facilitate the mires encroachment by Pinus uncinata; and we studied beta diversity patterns of mire communities at a regional scale. At shoot or plant level, growth performance proved to be the basis of the competitive abilities of the three species studied, independently of the water level. Lateral expansion of clonal plants was the main mechanism in gap colonization after grazing exclusion, whereas sexual reproduction had a secondary role in short-term vegetation dynamics. The current spontaneous reforestation of the subalpine belt resonates even in the mire systems, where pine encroachment has increased at places, namely at the neighborhood of pinewoods. At regional scale, beta diversity patterns showed that each mire site harbors its floristic singularity, whereas environmental gradients are less relevant in the community assembly of these inland insular habitats. Overall, the vegetation dynamics in Alpine mires proceeds very slowly at wide geographical scales, but remarkable changes in vegetation occur in short time at detailed scale.

Múltiples processos determinen l’estructura i diversitat de comunitats vegetals. L'estudi d'aquests processos és una part central de l'estudi de l'ecologia terrestre de les darreres dècades. A les muntanyes alpines, les molleres són hàbitats que es disposen en forma d’illes terrestres, i que s'enfronten a la fragmentació natural i la variació de les condicions ambientals –tant dins d'una mollera com entre molleres distants. A més, les comunitats de mollera estan exposades als canvis d'ús del sòl i al canvi climàtic. En aquesta tesi, volem entendre com aquestes comunitats responen als canvis de diversos factors ecològics i d'usos del sòl. Els resultats trobats i discutits han de permetre esbrinar quines són les amenaces actuals de les molleres alpines, i prendre decisions de gestió científicament fonamentades. Hem estudiat la dinàmica de la vegetació de les molleres alpines dels Pirineus centrals a diferents escales temporals i espacials. Més concretament, hem estudiat la relació entre la profunditat del nivell freàtic i les interaccions planta- planta de tres espècies enginyeres; hem analitzat les respostes de la vegetació sota condicions de pressió ramadera contrastades en un experiment de tres anys de durada; hem avaluat quins factors bioclimàtics i d'usos del sòl faciliten la invasió de Pinus uncinata; i hem estudiat l’estructura de la diversitat beta entre comunitats de mollera a escala regional. A nivell de planta, el creixement de les plantes va ser la base de les capacitats competitives de les tres espècies, independentment del nivell freàtic. L'expansió lateral de les plantes clonals va tenir un paper important en la colonització d’espais malmesos per la pressió ramadera, mentre que la reproducció sexual va tenir un paper secundari en la dinàmica de la vegetació a escala de detall. L’increment de pins a l’estatge subalpí de vegetació succeeix també a les molleres, on la presència de pins ha augmentat sobretot a les molleres envoltades de boscos. A escala regional, els patrons de diversitat beta van mostrar que cada mollera té una singularitat florística pròpia, mentre que els gradients ambientals són menys rellevants en la construcció de les comunitats d'aquests hàbitats a les muntanyes alpines. En global, la dinàmica de la vegetació a les molleres alpines és lenta a escales geogràfiques àmplies, però es produeixen canvis notables la vegetació en poc temps a escales detallades.