West Coast Centre renosterveld in the Western Cape of South Africa is highly fragmented and threatened due to conversion by agriculture, urbanization and the effects of invasive alien species. Currently, insufficient data on ecological processes and restoration priorities of this endangered vegetation type exist. Therefore, this thesis is an attempt to close knowledge gaps, starting ...
Zusammenfassung (Englisch)
West Coast Centre renosterveld in the Western Cape of South Africa is highly fragmented and threatened due to conversion by agriculture, urbanization and the effects of invasive alien species. Currently, insufficient data on ecological processes and restoration priorities of this endangered vegetation type exist. Therefore, this thesis is an attempt to close knowledge gaps, starting with a review of renosterveld research in chapter one. Integrating available research results, the study explored renosterveld at different levels. In chapter two, the ecosystem status of pristine and adjacent degraded renosterveld (abandoned agricultural field, pine plantation) was assessed via vegetation, soil and seed bank surveys, allowing the evaluation of restoration potential. In chapter three, the effect of smoke primer as a fire-surrogate was tested on soil seed banks of pristine and degraded renosterveld. In chapter four, experiments with alien species Echium plantagineum from different habitats were conducted in order to examine fire-dependency on germination behavior. In chapter five, experiments were set up to test restoration methods that are novel to abandoned fields in renosterveld. These restoration experiments mimicked natural re-colonization processes by sowing pioneer species (Otholobium hirtum) and installing bird perches to enhance seed rain of frugivorous birds. Furthermore, a pine clearing experiment and recovery from the indigenous soil seed bank were observed. The last three chapters assessed population genetic consequences of habitat fragmentation in two annual Scrophulariaceae (Hemimeris racemosa and Nemesia barbata). Study results for pristine renosterveld seed bank showed a high level of alien species, whereas abandoned fields had a depleted indigenous soil seed bank and insufficient restoration potential. In contrast, the indigenous soil seed bank of pine plantation was still viable and high restoration potential could be assumed. This was mirrored by the only successful restoration experiment (pine clearing). Despite promising tests, seeds from the other two restoration experiments were not capable to establish in-vivo. Although fire-surrogate is regarded a useful management tool to sustain high species number, caution is needed when alien infestation exists. Genetic analysis revealed usual genetic variation within and between populations and fragmentation regions for both species. Therefore, minor impact of fragmentation on the study species can be assumed. Concluding, nature conservation resources should be invested in habitat protection and restoration of pine plantations and not in abandoned fields that are very difficult to manipulate. Although habitat fragmentation influence on genetic variation was low in this study, it cannot be assumed that this is also valid for other species. Further genetic investigations in this fragmentation context should follow and are promising.
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
Das West Coast Centre Renosterveld ist ein mediterranes Strauchland in der Kapregion
Südafrikas und wird bis heute durch Landwirtschaft, Urbanisierung und invasive Arten
dezimiert. Leider liegen nur wenige Daten über die ökologischen Prozesse des stark
gefährdeten Vegetationstyps vor. Diese Wissenslücken möchte die vorliegende Arbeit zu
schließen ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
Das West Coast Centre Renosterveld ist ein mediterranes Strauchland in der Kapregion Südafrikas und wird bis heute durch Landwirtschaft, Urbanisierung und invasive Arten dezimiert. Leider liegen nur wenige Daten über die ökologischen Prozesse des stark gefährdeten Vegetationstyps vor. Diese Wissenslücken möchte die vorliegende Arbeit zu schließen helfen. Beginnend mit einer Literaturübersicht der bisherigen Forschung im ersten Kapitel, untersuchte die Arbeit verschiedene Aspekte des Renostervelds. Im zweiten Kapitel wurde der Ökosystemstatus pristiner und degradierter Flächen mit Hilfe von Boden-, Vegetations- und Samenbankanalysen evaluiert. Damit wurde es möglich das Renaturierungspotential von zwei untersuchten Ackerbrachen und einer Kieferplantage einzuschätzen. Der Effekt des Feuersurrogats Rauch auf die Bodensamenbank wurde im dritten Kapitel überprüft. Das vierte Kapitel beinhaltet Keimungsexperimente mit der invasiven Pflanzenart Echium plantagineum. Im fünften Kapitel wird über neue Renaturierungsmethoden auf den Ackerbrachen berichtet. Zudem wurden ein Kiefernkahlschlag und die darauffolgende Wiederbesiedlung mit indigenen Arten beobachtet. Die anschließenden Kapitel der Arbeit beschäftigten sich mit den genetischen Konsequenzen der Habitatfragmentierung für Hemimeris racemosa und Nemesia barbata (Scrophulariaceae). Die Studienergebnisse zeigten einen hohen Anteil exotischer Arten in der Samenbank des pristinen Renostervelds und ein unzulängliches Renaturierungspotential der Ackerbrachen. Die Bodensamenbank in der Kiefernplantage war hingegen durch indigene Arten geprägt und hat daher ein hohes Renaturierungspotential. Neuartige Renaturierungsexperimente waren trotz vielversprechender Vorversuche in-vivo erfolglos. Anders hingegen der Kahlschlag in einer Kiefernplantage, denn hier konnten sich indigene Arten erfolgreich wiederansiedeln. Es stellte sich heraus, daß ein Feuersurrogat ein sehr nützliches Instrument in der Landschaftspflege des Renostervelds sein kann, um hohe Artenzahlen zu fördern. Jedoch ist Vorsicht geboten, wenn invasive Arten in der Samenbank vorhanden sind. Genetische Analysen deckten keine unübliche genetische Variation von H. racemosa und N. barbata auf, die auf eine Habitatfragmentierung zurückzuführen sein könnten. Daraus schlußfolgernd, sollten Ressourcen in den Habitatschutz und die Renaturierung von Kiefernplantagen, und nicht in die kaum zu manipulierenden Ackerbrachen, investiert werden. Obwohl die Habitatfragmentierung keinen Einfluß auf die genetische Konstitution der beiden Arten zu haben scheint, muß dies nicht für andere Arten gelten. Weitere genetische Untersuchungen könnten durch die unterschiedlichen Fragmentierungsgrade sehr vielversprechend sein.
Downloadstatistik