Γενετική, συνθετική και λειτουργική ποικιλότητα κάτω από διαφορετικές εντάσεις βόσκησης σε λιβαδικά οικοσυστήματα

Abstract

The aim of the present thesis was to investigate the compositional, functional, and genetic diversity in the grasslands of Northern Greece under different grazing intensities. The research mainly focused on the intensity of grazing and how it could affect the cover, composition, plant diversity, functional traits of plants, and genetic diversity of the dominant species in the study region, Agrostis canina L. subsp. canina. This species is one of the dominant species in this grassland, which is desirable for grazing and present at all grazing intensities in the study area. Three sites with similar vegetation, composition, but different grazing intensity were selected in Taxiarchis University Forest of Mountain Holomontas. The three grazing intensities were: (1) Ungrazed (utilization rate=0% for more than 40 years), (2) Moderate grazed (utilization rate 30- 50%), and (3) Highly grazed (utilization rate > 60%. The cover of herbaceous vegetation and the bare ground were increased and decreased respectively in the ungrazed area. The grasses and legumes were lower and woody and broad-leaved species were higher in the ungrazed area compared to the grazed areas. The response index of species in grazing (ΔGEdc) indicates that some dominant grasses (Agrostis canina L. subsp. canina, Anthoxanthum odoratum L.) decline with increased grazing intensity while others (Cynodon dactylon (L.) Pers., Cynosurus cristatus L.) increase.The effect of grazing intensity on plant diversity is in agreement with the Intermediate Disturbance Hypothesis. The highest values of all the studied diversity indices (Shannon-Wiener (H), Simpson Diversity Index, Jaccard, species abundance) were recorded at moderate grazing intensity. Additionally, evenness as well as β-diversity, had the higher value in the overgrazed area compared to the moderate and ungrazed area. According to the Jaccard similarity index, plant communities in areas with moderate grazing intensity were more similar to those with high grazing intensity. In contrast, higher variation was recorded between ungrazed areas and those with high grazing intensity.As it concerns the functional traits of plants, differences were recorded between the grazed and ungrazed areas in all of the quantitative traits (specific leaf area, leaf dry matter content, stem dry matter content, vegetative and reproductive plant height, leaf nitrogen and phosphorus concentration). Perennial species, hemicryptophytes, and species that use the C3 photosynthetic pathway are dominant in all grazing intensities. Additionally, hemicryptophytes were the only biotic form that occurred at highly grazed area. However, specific leaf area, leaf dry matter content, shoot dry matter content and plant height could be used to study the functional traits to study plant community response to grazing. The highest genetic diversity of A. canina L. subsp. canina was recorded in moderate grazing intensity, with a polymorphism rate of 90% and a Shannon index of 0.477. However, the composition and diversity of grassland vegetation (Shannon diversity index) at the three grazing intensities were not significant correlated with either the diversity index (Shannon information index) or the coefficient of genetic variability (GD). It is needed the protection of this sensitive grassland ecosystems from high grazing intensity and also from abandonment (long-term absence of grazing).

Σκοπός της παρούσας έρευνας ήταν η μελέτη της συνθετικής, λειτουργικής και γενετικής ποικιλότητας κάτω από διαφορετικές εντάσεις βόσκησης στα λιβαδικά οικοσυστήματα. Η έρευνα επικεντρώθηκε στην ένταση της βόσκησης και στην επίδραση που αυτή έχει στη κάλυψη και σύνθεση της βλάστησης, στη φυτοποικιλότητα, στα λειτουργικά χαρακτηριστικά των φυτικών ειδών αλλά και στη γενετική ποικιλότητα του είδους Agrostis canina L. subsp. canina. Το είδος επιλέχθηκε διότι είναι ένα από τα κυρίαρχα είδη του συγκεκριμένου λιβαδικού οικοσυστήματος, είναι επιθυμητό για βόσκηση από τα αγροτικά ζώα και είχε παρουσία σε όλες τις εντάσεις βόσκησης στη περιοχή μελέτης. Για την επίτευξη του σκοπού της έρευνας επιλέχθηκαν λιβαδικές εκτάσεις, εντός των ορίων του Πανεπιστημιακού Δάσους Ταξιάρχη του όρους Χολομώντα, με παρόμοιο ανάγλυφο και σύνθεση της βλάστησης και ίσης έκτασης, αλλά με διαφορετική ένταση βόσκησης. Έτσι, οι τρεις εντάσεις βόσκησης ήταν: (1) Αβόσκητο (ποσοστό χρησιμοποίησης=0% για περισότερο από 40 χρόνια), (2) Μέτρια ένταση βόσκησης (ποσοστό χρησιμοποίησης 30- 50%) και (3) Υψηλή ένταση βόσκησης (ποσοστό χρησιμοποίησης > 60%). Η κάλυψη της ποώδους βλάστησης αυξήθηκε και του γυμνού εδάφους μειώθηκε στην αβόσκητη περιοχή σε σχέση με τις βοσκόμενες εκτάσεις. Το ποσοστό συμμετοχής των ξυλωδών ειδών και των πλατύφυλλων ποών υπερείχε στην αβόσκητη περιοχή, ενώ το ποσοστό των αγρωστωδών και των ψυχανθών ήταν χαμηλότερο σε σχέση με τις περιοχές που ασκούταν κάποια μορφή βόσκησης. Σύμφωνα με το δείκτη απόκρισης των ειδών στη βόσκηση (ΔGEdc) κάποια κυρίαρχα αγρωστώδη (Agrostis canina L. subsp. canina, Anthoxanthum odoratum L.) με την αύξηση της έντασης της βόσκησης μειώνονται ενώ κάποια άλλα (Cynodon dactylon (L.) Pers., Cynosurus cristatus L.) αυξάνονται. Η επίδραση της έντασης της βόσκησης στη φυτοποικιλότητα βρίσκεται σε συμφωνία με την Υπόθεση της Ενδιάμεσης Διαταραχής, αφού όλοι οι δείκτες ποικιλότητας που μελετήθηκαν (Shannon- Wiener (H), Simpson Diversity Index, Jaccard, η αφθονία των ειδών), παρουσίασαν τις μεγαλύτερες τιμές τους στη μέτρια ένταση βόσκησης. Επιπροσθέτως, ο δείκτης ισοκατανομής καθώς και η β-ποικιλότητα είχαν την υψηλότερη τιμή στη περιοχή με υψηλή ένταση βόσκησης συγκριτικά με τη περιοχή με τη μέτρια ένταση και την αβόσκητη. Σύμφωνα με το δείκτη ομοιότητας Jaccard, οι φυτοκοινότητες στις περιοχές με μέτρια ένταση βόσκησης είχαν μεγαλύτερη ομοιότητα συγκριτικά με τις περιοχές με υψηλή ένταση βόσκησης. Αντίθετα, μεγαλύτερη διαφοροποίηση καταγράφηκε μεταξύ των αβόσκητων περιοχών και αυτών με υψηλή ένταση βόσκησης. Στα λειτουργικά χαρακτηριστικά των φυτών, παρατηρήθηκαν διαφοροποιήσεις σε όλα τα ποσοτικά χαρακτηριστικά (ειδική φυλλική επιφάνεια, περιεχομένη ξηρή ουσία στο φύλλο, περιεχόμενη ξηρή ουσία στο βλαστό, βλαστικό και αναπαραγωγικό ύψος φυτού, συγκέντρωση αζώτου και φωσφόρου στα φύλλα) ανάμεσα στην αβόσκητη περιοχή και στις περιοχές που βόσκονταν. Σε όλες τις εντάσεις βόσκησης κυριαρχούν τα πολυετή είδη, τα ημικρυπτόφυτα και τα είδη που ακολουθούν το C3 φωτοσυνθετικό μονοπάτι. Ωστόσο, η ειδική φυλλική επιφάνεια, η περιεκτικότητα σε ξηρή ουσία στα φύλλα, η περιεκτικότητα σε ξηρή ουσία στο βλαστό και το ύψος των φυτών είναι τα λειτουργικά χαρακτηριστικά που φαίνεται ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μελέτη απόκρισης των φυτοκοινότητων στη βόσκηση. Η γενετική ποικιλότητα του είδους A. canina L. subsp. canina παρουσίασε τη μέγιστη τιμή της στη μέτρια ένταση βόσκησης, με το ποσοστό πολυμορφισμού να ανέρχεται στο 90% και ο δείκτης Shannon να είναι στο 0.477. Ωστόσο, η κάλυψη, η σύνθεση και η ποικιλότητα της λιβαδικής βλάστησης (Shannon diversity index) και στις τρεις εντάσεις βόσκησης δεν συσχετίστηκαν στατιστικά σημαντικά ούτε με το δείκτη γενετικής ποικιλότητας (Shannon information index) αλλά ούτε και με το συντελεστή γονιδιακής ποικιλότητας (GD). Αυτό που κρίνεται αναγκαίο, είναι η ανάγκη προστασίας των ευαίσθητων λιβαδικών οικοσυστημάτων από την υψηλή ένταση βόσκησης αλλά και από την εγκατάλειψη (μακροχρόνια απουσία βόσκησης).