Effects of fragmentation, abiotic factors and land use on vegetation recovery in a semi-arid Mediterranean area

Abstract

Recent vegetation dynamics in the northern and western Mediterranean region are mainly the result of socio-economical changes. Old-field succession and the cessation of extensive grazing have enhanced reforestation. However, vegetation recovery after disturbance can be impaired in arid environments. Here we analysed recent vegetation dynamics (1957–98) in a northern, semi-arid area of the Mediterranean region: the Middle Ebro Valley. Centuries of timber harvesting, cropping and grazing in this region have produced a highly fragmented landscape. Recently, socio-economic changes have led to intensified use of productive areas. Traditional land use in marginal areas has been abandoned. In this study, we examined the main factors related to vegetation recovery in a fragmented, semi-arid landscape. We used aerial photographs from 1957 and 1998 to produce vegetation maps. A transition matrix showed that vegetation recovery was very scarce. Generalized additive models (GAM) and generalized linear models (GLM) were used to study the relationships between vegetation dynamics, fragmentation, water availability, present land use and land use changes in the area. We found a strong negative relationship between distance from seed or propagule source and vegetation recovery. This indicates that fragmentation contributes to limiting recovery. In addition, we observed that aridity limited vegetation recovery. However, current land use and topography showed weaker relationships with vegetation recovery than those reported in other Mediterranean and semi-arid landscapes. We conclude that fragmentation and aridity are the main determinants of vegetation recovery in the Middle Ebro Valley, while current land use plays a secondary role. Die heutige Vegetationsdynamik in der nördlichen und westlichen mediterranen Region ist hauptsächlich ein Ergebnis der soziokulturellen Veränderungen. Die Sukzession auf alten Feldern und die Aufgabe der extensiven Beweidung haben zu einer Förderung der Wiederbewaldung geführt. Die Erholung der Vegetation nach einer Störung kann jedoch in trockenen Gebieten vermindert sein. Wir analysierten in diesem Fall die Vegetationsdynamik (1957–98) in einem nördlichen, semiariden Gebiet der Mittelmeerregion: dem mittleren Ebrotal. Jahrhunderte mit Holzeinschlag, Ackerbau und Beweidung haben in dieser Region eine stark fragmentierte Landschaft geschaffen. In neuerer Zeit haben sozioökonomische Veränderungen zu einer intensivierten Nutzung der produktiven Gebiete geführt. Die traditionelle Landnutzung in Grenzbereichen wurde dagegen aufgegeben. In dieser Untersuchung betrachteten wir die Hauptfaktoren, die mit der Vegetationserholung in fragmentierten, semiariden Landschaften verbunden sind. Wir benutzten Luftbilder von 1957 bis 1998 um Vegetationskarten zu erzeugen. Eine Transitions-Matrix zeigte, dass die Erholung der Vegetation sehr selten war. Es wurden generalisierte additive Modelle (GAM) und generalisierte lineare Modelle (GLM) benutzt um die Beziehungen zwischen der Vegetationsdynamik, der Fragmentierung, der Wasserverfügbarkeit, der derzeitigen Landnutzung und den Veränderungen der Landnutzung in dem Gebiet zu untersuchen. Wir fanden eine stark negative Beziehung zwischen der Entfernung zu einer Quelle von Samen oder anderen Ausbreitungseinheiten und der Vegetationserholung. Dies weist darauf hin, dass die Fragmentierung zu einer Limitierung der Vegetationserholung führt. Darüber hinaus beobachteten wir, dass Trockenheit die Vegetationserholung limitiert. Die derzeitige Landnutzung und die Topographie zeigten eine schwächere Beziehung zur Vegetationserholung als die, von der aus anderen mediterranen und semiariden Landschaften berichtet wurde. Wir schließen daraus, dass Fragmentierung und Trockenheit die hauptsächlichen Faktoren sind, die im mittleren Ebrotal die Erholung der Vegetation bestimmen, während die derzeitige Landnutzung eine sekundäre Rolle spielt.