Life-history traits and habitat preferences of colonizing plant species in long-term spontaneous succession in abandoned gravel–sand pits

Abstract

The following question was asked: Species of what traits and ecological demands are the best and the least successful colonizers in the course of succession in disused gravel–sand pits? Abandoned gravel–sand pits (36) were studied in the Czech Republic. Together 224 phytosociological relevés were recorded in 5 m×5 m plots in all available seral stages ranging in age from 1 to 75 years. Complete lists of species occurring in (semi-)natural habitats were surveyed up to a distance of 100 m from each relevé. The colonization success of each species was expressed by an index between 0 and 1 which was obtained as the ratio of the number of relevés with species present in a pit/the number of relevés with the species occurrence in their surroundings. Species characteristics were taken from available databases. Data were elaborated by ordination analysis and regression tree analysis. Generally, the best colonizers of gravel–sand pits were hydrophytes with the ability to vegetatively reproduce. In particular, at the beginning of succession, anemochorous species played the most important role. Stress tolerant species, possessing light diaspores, were typical of nitrogen poor and acidic habitats. Later, sciophilous and nitrophilous species of mesic habitats increased in importance. They have heavier diaspores, and are mostly phanerophytes or geophytes, often with the ability to vegetatively reproduce as well as exhibiting higher demand for pH. Plant functional traits were recognized as powerful tools to predict the colonization success of plants available in the local species pool. They may help predict vegetation succession in various human-disturbed sites and thus be used in various restoration programmes. Es wurde die folgende Frage gestellte: Welche Arten mit welchen Eigenschaften und ökologischen Anforderungen sind die besten oder die am wenigsten erfolgreichen Besiedler im Verlaufe der Sukzession in nicht mehr genutzten Kies-Sand-Gruben? Dazu wurden aufgegebene Kies-Sand-Gruben (36) in Tschechien untersucht. Insgesamt wurden 224 phytosoziologische Probeflächen in 5×5 m Flächen in allen verfügbaren, aufeinanderfolgenden Stadien untersucht, die im Alter zwischen 1 und 75 Jahren variierten. Es wurden vollständige Listen aller Arten aufgestellt, die bis zu einer Entfernung von 100 m von den Probeflächen in (halb-) natürlichen Habitaten vorkamen. Der Besiedlungserfolg der Arten wurde durch einen Index zwischen 0–1 ausgedrückt, der ermittelt wurde, indem das Verhältnis gebildet wurde aus der Anzahl der Probeflächen innerhalb einer Grube, auf denen die Arten anwesend waren, und der Anzahl der Probeflächen in der Umgebung, auf denen die Art festgestellt wurde. Die Eigenschaften der Arten wurden aus verfügbaren Datenbanken entnommen. Die Daten wurden über Ordinationationsanalysen und Regressionsbaumanalysen bearbeitet. Im Allgemeinen waren die besten Besiedler der Kies-Sand-Gruben Hydrophyten mit der Fähigkeit sich vegetativ zu reproduzieren. Insbesondere zu Beginn der Besiedlung spielten anemochore Pflanzen die wichtigste Rolle. Stresstolerante Arten mit leichten Diasporen waren für stickstoffarme und saure Habitate typisch. Später nahmen sciophile und nitrophile Artenn der mesischen Habitate an Bedeutung zu. Sie haben schwerere Diasporen und gehören meist zu den Phaneropyhten oder Geophyten, die oft die Fähigkeit zu vegetativer Fortpflanzung und einen höheren Anspruch an den pH-Wert haben. Die funktionalen Eigenschaften der Pflanzen stellten sich als wirksame Werkzeuge für die Vorhersage des Besiedlungserfolges der Arten heraus, die im lokalen Artenpool vorhanden waren. Sie könnten helfen, den Vegetationserfolg in verschiedenen von Menschen gestörten Bereichen vorherzusagen und könnten so bei verschiedenen Wiederherstellungsmaßnahmen genutzt werden.