Drivers of plant recruitment in alpine vegetation

Abstract

Hva er viktig for rekruttering av planter i fjellet?

Endringer i klima og beite påvirker vegetasjonen i fjellet. Noen arter øker i utbredelse, mens andre er i nedgang. Det fører til nye sammensetninger av plantesamfunn. Rekruttering fra frø bidrar til disse vegetasjonsendringene. Samtidig er rekrutteringsfasen en sårbar fase i plantenes liv. I avhandlingen min har jeg derfor undersøkt hvordan rekruttering av planter i fjellet avhenger av mikroklima, beite og vegetasjonen i ulike typer plantesamfunn.

Beite – legger til rette for frøspiring, men er kritisk for overlevelse

I en feltstudie undersøkte vi hvordan smågnagere påvirket frøspiring sommeren under og etter det store smågnageråret i 2011. Vi fant at beite og andre forstyrrelser fra smågnagerne åpner opp vegetasjonen og legger til rette for frøspiring. I et annet felteksperiment på Dovrefjell sådde vi frø og satte opp bur for å undersøke hvordan sau, smågnagere og andre planteetere påvirket overlevelsen til frøplanter. Etter fem år var det færre frøplanter og en annen sammensetning av arter utenfor enn innenfor burene, noe som tyder på at selv små frøplanter blir beitet på. Type plantesamfunn viktig for frøplantene

Ikke overraskende var det færre frø som spirte i etablert vegetasjon sammenlignet med der hvor vegetasjonen var fjernet. Spesielt eng- og buskvegetasjon var et hinder for spiring. Innad i et vierkratt påvirket buskdekningen de rekrutterende planteartene ulikt. Dette førte til at sammensetningen av frøplanter endret seg fra der hvor buskdekket var sparsomt til tett. Resultatene våre tyder på at miljøforhold som henger sammen med økt buskdominans (som varmere temperatur i de øverste jordlagene om vinteren, kaldere temperaturer om sommeren og mindre lys) kan en negativ effekt på frørekruttering hos mange arter. Sammen betinger det ikke-levende og det levende miljøet rekruttenes suksess

Selv om sjansen for å lykkes med frørekruttering i fjellet avhenger av mikroklimaet, viser denne studien at også type vegetasjon og beite er avgjørende for denne sårbare fasen i plantenes liv. Klimaendringene kan derfor indirekte påvirke frørekruttering, via for eksempel påvirkning på vegetasjonen slik som økt vekst i busksjiktet, eller via effekter på planteeterne slik som mindre uttalte smågnagersvingninger.

Summery: Drivers of plant recruitment in alpine vegetation

Recently, arctic-alpine tundra vegetation has experienced several changes, including increased dominance of shrubs and upward shifts of species ranges. Seedling recruitment has an essential role in the dynamics and structure of plant communities, but the seedling phase is also a major bottleneck in a plant’s life. In this thesis, which consists of studies from alpine plant communities in the Norwegian Scandes, I explore how the abiotic environment as well as interactions between standing vegetation and herbivores affect seedling recruitment success.

Rodents indirectly increased seedling recruitment through disturbances on the standing vegetation, creating suitable microsites for seedling emergence. However, the direct effects of vertebrate herbivores on seedling recruitment were negative: In a five-year-seed sowing experiment, seedling establishment rates were higher, and seedling community composition different inside cages inaccessible to herbivores. The standing vegetation was another strong filter that decreased seedling recruitment. In undisturbed alpine vegetation, fewer seedlings emerged, fewer survived, and the composition of seedling communities was different compared to where the standing vegetation was disturbed. Especially meadow and shrub-dominated vegetation exerted strong filtering on seedling emergence. In addition, shrub covers affected recruitment patterns, and seedling composition changed along a gradient from sparse to dense shrub canopies with dense canopies favoring broadleaf forbs. Conditions associated with dense shrub covers (i.e. warmer soil temperatures in winter, cooler temperatures in summer, and less light) reduced recruitment success of many species.

Although seedling recruitment success depends on the abiotic environment, this thesis demonstrates the additional relevance of vertebrate herbivores and the standing vegetation on this critical life phase. A changing climate may therefore indirectly affect plant recruitment patterns through effects on the vegetation (e.g. increased shrub growth), or through effects on herbivores (e.g. less pronounced rodent population dynamics). The changing herbivore impact during plant recruitment phases as well as the plant species’ different environmental constraints, underline the value of long-term experiments with multiple species for understanding dynamics of alpine plant communities.