Fine-scale patterns of vegetation assembly in the monitoring of changes in coastal sand-dune landscapes

Abstract

Understanding dune ecosystem responses to multi-scale environmental changes can provide the framework for reliable forecasts and cost-efficient protocols for detecting shifts in prevailing coastal dynamics. Based on the hypothesis that stress and disturbance interact as primary community controls in coastal dunes, we studied the fine-scale floristic assembly of foredune vegetation, in its relation to topography, along regional and local environmental gradients in the 200 km long coastline of northern Portugal, encompassing a major biogeographic transition in western Europe. Thirty topographic profiles perpendicular to the shoreline were recorded at ten sites along the regional climate gradient, and vegetation was sampled by recording the frequency of plant species along those profiles. Quantitative topographic attributes of vegetated dune profiles (e.g. length or height) exhibited wide variations relatable to differences in prevailing coastal dynamics. Metrics of taxonomic diversity (e.g. total species richness and its additive beta component) and of the functional composition of vegetation were highly correlated to attributes of dune topography. Under transgressive dynamics, vegetation profiles have fewer species, increased dominance, lower turnover rates, and lower total vegetation cover. These changes may drive a decrease in structural and functional diversity, with important consequences for resistance, resilience and other ecosystem properties. Moreover, differences in both vegetation assembly (in meta-stable dunes) and response to increased disturbance (in eroding dunes) between distinct biogeographic contexts highlight a possible decline in facilitation efficiency under extreme physical stress (i.e. under Mediterranean climate) and support the significance of functional approaches in the study of local ecosystem responses to disturbance along regional gradients. Our results strongly suggest that assessing fine-scale community assembly can provide insights on the relation between dune vegetation, environmental filters and ecosystem processes. A combination of cost-efficient indicators from dune topography and vegetation is thus suggested as a promising approach to survey, forecast and monitor changes in coastal dune ecosystems.

Mediterranean coastal dune systems: Which abiotic factors have the most influence on plant communities?

“…Along the sea-inland ecological gradient, a notable shift of the environmental parameters was found, which was connected with the shift of plant communities that go from the annual vegetation of drift lines to shrub communities of backdunes, as shown in other coastal dune systems (Sýkora et al, 2004;Ihm et al, 2007;Forey et al, 2008;Lane et al, 2008;Honrado et al, 2009;Wiser et al, 2010;Isermann, 2011). In particular, the CCA analysis highlighted how the distance to the coastline, the mean grain-size, the organic matter concentration and the shoreline trend constitute the most important parameters able to significantly affect the plant composition of the Tuscany coast.…”

Substituição local de ammophila arenaria por medicago marina em dunas frontais após pisoteio

“…Vários autores demonstraram a forte correlação existente entre a mobilidade da areia, a topografia dunar e a distribuição espacial das comunidades de plantas (Moreno -Casasola, 1986;Dech e Maun, 2005;Levin et al, 2008;Honrado et al, 2010Honrado et al, ). acosta et al (2007 postularam que o declive e a orientação da superfície dunar constituem duas variáveis essenciais para a compreensão da relação entre o zonamento dos principais tipos de comunidades de plantas e a morfologia dunar local.…”

“…Os resultados obtidos com a correlação de spearman apontam para a evidência de que A. arenaria, enquanto dominante, inibe a coexistência de outras espécies tanto em número como em abundância, tal como Honrado et al (2010) concluíram para dunas frontais, que manifestam uma dinâmica transgressiva no litoral nW português. além disso, sugerem que a mobilidade da areia, variável diretamente modificada por esta planta, constitui um fator primordial à escala local para manter a presença de toda uma série de espécies anuais e vivazes (forey et al, 2008), e assegurar a sua diversidade máxima nas dunas frontais.…”

“…Com efeito, tendo em conta a correlação negativa entre a abundância média destas 2 espécies (quadro ii) e o fato das comunidades dominadas por M. marina serem suficientemente distintas das restantes (quadro iii), é plausível assumir que esta planta constitui povoamentos mais expressivos em fragmentos próximos à crista da duna, onde a vegetação original terá sofrido maior perturbação devido ao pisoteio desregrado, nomeadamente com a eliminação parcial de A. arenaria e a subsequente abertura de clareiras. na investigação desenvolvida por Honrado et al (2010), de entre as 9 espécies mais frequentes nas dunas frontais analisadas, M. Marina é a única cuja ocorrência regista um franco incremento em condições transgressivas. À luz dos resultados do presente trabalho, este dado tão interessante levanta a hipótese de que tal aumento de M. marina não se deverá exclusivamente, ou diretamente, à dinâmica transgressiva das dunas, mas ao efeito sinergístico desta com o da perturbação relacionada com o pisoteio, comum no litoral nW.…”

“…À luz dos resultados do presente trabalho, este dado tão interessante levanta a hipótese de que tal aumento de M. marina não se deverá exclusivamente, ou diretamente, à dinâmica transgressiva das dunas, mas ao efeito sinergístico desta com o da perturbação relacionada com o pisoteio, comum no litoral nW. Daqui decorre que a ocorrência discriminante desta espécie nas comunidades de plantas estudadas por aqueles autores poderá estar relacionada com fatores à escala local, e não com variações biogeográficas, à escala regional (Honrado et al, 2010).…”