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Topography and related microclimate in alpine landscapes and how they shape vegetation's response to climate change
Kryštof Chytrý
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium Naturwissenschaften (Lebenswissenschaften): Biologie
Betreuer*in
Stefan Dullinger
DOI
10.25365/thesis.80233
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30059.13109.680598-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Auswirkungen des anthropogenen Klimawandels auf alpine Pflanzenarten sind noch nicht restlos geklärt. Einerseits deuten Modellierungsstudien darauf hin, dass alpine Pflanzen unter wärmeren Klimabedingungen in größere Höhen ausweichen, um ihrer klimatischen Nische zu folgen. Dies könnte zu Bestandesrückgängen und schließlich zum Aussterben von lokalen Populationen führen könnte. Andererseits wurde argumentiert, dass viele Pflanzenarten aufgrund der topographischen Komplexität alpiner Regionen nahezu überall entlang des Höhengradienten Mikrorefugien mit geeigneten Temperaturen finden können. Um diese Annahmen zu überprüfen, verwendeten wir Daten von 900 Standorten, an denen die Artenzusammensetzung erhoben und verschiedene Umweltparameter (unter anderem die Bodentemperatur) gemessen wurden. Wir stellten fest, dass die Verbreitung der Arten am besten von Modellen auf Basis von Umweltparametern mittlerer Auflösung abgebildet wurde., Dies kann durch das Zusammenspiel der selektiven Wirkung der abiotischen Standortsbedingungen mit neutralen Prozessen erklärt werden. Hochaufgelöste, nischenbasierte Modelle sind stärker vomUngleichgewicht zwischen dem Vorkommen der Arten und ihrer ökologischen Nische beinflusst. Wir plädieren daher für nischenbasierte Modellierungen auf mittlerer Auflösung oder für die Anwendung komplexerer, prozessbasierter Modelle mit hoher Auflösung. Diese Argumente untermauern wir mit Daten, die den starken Einfluss der Ausbreitungsfähigkeit von Pflanzen auf Besiedlungsdynamiken von Dauerbeobachtungsflächen zeigen. Darüber hinaus zeigen wir, dass kleinräumige Nischenmodelle, trotz der Vielzahl möglicher physiologischer Zusammenhänge zwischen Pflanzen und verschiedenen Aspekten der lokalen Temperatur, nicht besonders empfindlich auf die spezifische Auswahl von Temperaturvariablen reagieren und dass wenige davon ausreichen um viele Arten modellieren zu können. Schließlich zeigen wir, dass das gegenwärtige Vorkommen kälteadaptierter Pflanzengesellschaften in niedrigen Lagen stärker von Substratbedingungen als von der Temperatur abhängt. Insgesamt deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass das Potenzial von Mikrorefugien zur Bewahrung alpiner Pflanzen in Hochgebirgen unter einem sich erwärmenden Klima möglicherweise überschätzt wird.
Abstract
(Englisch)
The fade of alpine plants under recent anthropogenic climate change is controversial. On the one hand various modelling exercises and theoretical assumptions suggest that under warmer climate, alpine plants will move upward along mountain slopes to track their climatic requirements, eventually putting them at risk of mountain-top extinctions. On the other hand, others suggest that the upward movement might not be so exhaustive, as many plant species populations will find microsites with suitable temperatures nearly everywhere along mountain slopes due to high fine-scale topographic heterogeneity of high mountains. The latter argument rests upon the assumption that fine-scale environmental, and in particular temperature, heterogeneity is indeed decisive for high-mountain plants and effectively restricts their distribution ranges. To bring more light into whether this assumption holds, we used a unique dataset comprising 900 sites on a single mountain where species composition was surveyed and various environmental parameters (among others soil temperature) measured within a 1 m2 plot. We found out that species distributions best reflect environmental variables at meso-spatial scales, which we interpreted with help of neutral dynamics. We suggest that niche-based models, when performed at very high resolutions, might suffer from a strong fine-scale disequilibria that individual populations are exposed to and advocate for modelling at meso-scales or inclusion of more complex process-based modeling techniques. We further support these arguments with the relatively strong influence of neutral dynamics compared to environmental filtering as documented by repeated surveys of vegetation plots. Further, we show that despite the magnitude of possible physiological links between plant species and different temperature facets, fine-scale species distribution models are not overly sensitive to specific choice of temperature variables and that only a handful of them are useful to model even large suits of species. Finally, we show that persistence of cold-adapted assemblages at low elevations relies more on substrate conditions than temperature. Taken together, our findings suggest that the potential of microrefugia in safeguarding alpine plants in high mountains might be often overestimated.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Klimawandel Mikrorefugien Artenverbreitung
Schlagwörter
(Englisch)
Climate change Microrefugia Species distributions
Autor*innen
Kryštof Chytrý 
Haupttitel (Englisch)
Topography and related microclimate in alpine landscapes and how they shape vegetation's response to climate change
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
112 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Bente Jessen Graae ,
Vigdis Vandvik
AC Nummer
AC17771927
Utheses ID
78711
Studienkennzahl
UA | 794 | 685 | 437 |