Advanced

The impact of past land-use change on floristic diversity in southern Sweden : a quantitative approach based on high-resolution pollen data

Fredh, Daniel LU (2012) In LUNDQUA Thesis 66.
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Det traditionella jordbruket i nordvästra Europa har gynnat förekomsten av många arter under tusentals år och den snabba övergången till modernt jord- och skogsbruk har lett till försämrade förutsättningar för dessa arter.

Både internationellt och nationellt finns strategier för att bevara biologisk mångfald. I Sverige är dessa strategier integrerade i miljömål med ansvar fördelade mellan olika myndigheter. Dock är naturvården inte optimerad för att i ett längre tidsperspektiv bevara de fragmenterade områden med hög biologisk mångfald som återstår.

För att möjliggöra en hållbar samhällsutveckling och ett bevarande av biologisk mångfald behövs många olika metoder och källor för... (More)
Popular Abstract in Swedish

Det traditionella jordbruket i nordvästra Europa har gynnat förekomsten av många arter under tusentals år och den snabba övergången till modernt jord- och skogsbruk har lett till försämrade förutsättningar för dessa arter.

Både internationellt och nationellt finns strategier för att bevara biologisk mångfald. I Sverige är dessa strategier integrerade i miljömål med ansvar fördelade mellan olika myndigheter. Dock är naturvården inte optimerad för att i ett längre tidsperspektiv bevara de fragmenterade områden med hög biologisk mångfald som återstår.

För att möjliggöra en hållbar samhällsutveckling och ett bevarande av biologisk mångfald behövs många olika metoder och källor för att förstå hur ekosystem påverkas av olika typer av markanvändning. Eftersom ekosystem förändras över tid (decennier till århundraden) är det nödvändigt att öka kunskapen om den historiska markanvändningen och hur den har påverkat den biologiska mångfalden.

Paleoekologiska undersökningar baserade på sediment från naturliga arkiv är den viktigaste metoden för att studera vegetationsförändringar i ett långt tidsperspektiv. Men för att göra de paleoekologiska resultaten och tolkningarna tillgängliga för naurvården krävs en aktiv strategi där de sammanfogas och jämförs med observationer av ekologer och forskare som arbetar med biologisk mångfald i det moderna landskapet.

Under det senaste decenniet har det skett en väsentlig utveckling av metoder för att studera historisk vegetationsutveckling, som bland annat innefattar matematiska modeller som möjliggör objektiva tolkningar av pollendata. Dessa modeller kompenserar för växters olika produktion och spridning av pollen, vilket gör det möjligt att kvantifiera vegetationssammansättningen på regional och lokal nivå för specifika tidsintervaller. Denna metod gör det också möjligt att beskriva den historiska mångfalden av växter mer detaljerat, både hur antalet arter har varierat och hur ytmässiga fördelningen av dessa har varit. Det sistnämnda är av stor betydelse för att beskriva den biologiska mångfalden, eftersom det visar om olika arter har förekommit i lika antal eller om några få har dominerat i utbredning.

Denna avhandling utforskar hur markanvändningen har påverkat växters mångfald på Sydsvenska höglandet under de tre senaste millennierna, på både regional (100 x 100 km) och lokal (2-20 km2) nivå. Vi använder pollenanalys med hög tidsupplösning (20-150 år), modeller för att kvantifiera vegetationens yttäckning under olika perioder, historiska kartor/flygfoton, samt beräkning av hur artrikedomen och dess ytmässiga fördelning har förändrats över tid. Med denna metodik kan vi uppskatta hur snabbt vegetationen reagerar på förändringar i markanvändningen och hur stora dessa förändringar har varit.

Resultaten visar att jordbruket hade störst utbredning 350-1850 e.Kr., sett på regional nivå. Dessutom identifierades en period av agrar expansion följd av tillbakagång 350-750 e.Kr. På lokal nivå skedde en agrar expansion under 1200-talet men den jordbruksmark som då etablerades övergavs delvis kring år 1400. En agrar återetablering skedde sedan under 1400- och 1500-talen och under 1900-talet introducerades modern markanvändning med ett industrialiserat jordbruk och skogsplantering.

Vidare visar våra resultat att artrikedomen förändras inom 20 till 80 år efter en agrar expansion eller regression på både regional och lokal nivå, vilket speglar ekosystemens motståndskraft mot förändringar i markanvändningen. Vid igenväxning av öppen mark kan artrikedomen öka tillfälligt under ca 40 år. Fördelningen mellan arterna, baserat på en beräkningsmetod som introducerats i denna avhandling, reflekterar förändringar i landskapets sammansättning och utbredningen av olika habitat.

De olika typer av agrar markanvändning som förekom när jordbruket hade sin största utbredning mellan 1200-talet och 1800-talet bidrog starkt till en hög biologisk mångfald, bland annat genom att arter som gynnades av såväl traditionell markanvändning som succession och skog kunde samexistera. I detta långa tidsperspektiv är det moderna landskapet ovanligt, med fler habitat kopplade till barrträd och färre habitat kopplade till lövträd och öppen mark, vilket förmodligen inte är hållbart för att bevara och främja den biologiska mångfalden på en hög nivå i framtiden.

Denna avhandlig bidrar med exempel på hur förändringar i markanvändning påverkar vegetationens mångfald på regional och lokal nivå. De metoder som används har potential att tillämpas vid planering av naturvård inom specifika geografiska områden. (Less)
Abstract
This thesis explores the relationship between land-use and floristic diversity over the last three millennia in the uplands of southern Sweden. A quantitative approach based on high-resolution pollen data was applied, using the Landscape Reconstruction Algorithm (LRA), historical maps/aerial photographs, palynological richness and new ways to estimate past evenness at regional and local spatial scales, which enable estimates of the rate and degree of change in land-use and floristic diversity. The results show that agricultural land-use was most widespread AD 350-1850 at a regional scale, and a period of land-use expansion followed by regression AD 350-750 was identified. The land-use patterns were similar around the local study sites,... (More)
This thesis explores the relationship between land-use and floristic diversity over the last three millennia in the uplands of southern Sweden. A quantitative approach based on high-resolution pollen data was applied, using the Landscape Reconstruction Algorithm (LRA), historical maps/aerial photographs, palynological richness and new ways to estimate past evenness at regional and local spatial scales, which enable estimates of the rate and degree of change in land-use and floristic diversity. The results show that agricultural land-use was most widespread AD 350-1850 at a regional scale, and a period of land-use expansion followed by regression AD 350-750 was identified. The land-use patterns were similar around the local study sites, with agricultural expansion during the 13th century, partly abandoned landscape around AD 1400, re-establishment during the 15-16th century and a transition from traditional to modern land-use during the 20th century. Palynological richness responds within 20 to 80 years during agricultural expansion and regression both at regional and local scales, which provides quantitative estimates of the ecosystem resilience to land-use changes. During succession from open land to more tree covered habitats, floristic richness may increase temporarily during c. 40 years. The REVEALS and LOVE-based evenness introduced in this thesis reflects changes in landscape composition and the extent of available habitats. The more widespread agriculture from the 13th to 19th century was of substantial importance for achieving the high floristic diversity that characterizes the traditional landscape, which can allow species favoured by traditional management, succession and woodlands to coexist. The modern landscape is unusual in a centennial to millennial perspective with more habitats related to coniferous woods and fewer habitats related to deciduous trees and open land taxa, which may not be sustainable to preserve floristic diversity in the future. This thesis provides some examples of long-term (decadal to millennial scale) impacts of land-use changes on floristic diversity at regional and local scales, and the adopted approach is potentially a useful tool for conservation strategies when planning management within specific areas. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
supervisor
opponent
  • Willis, Kathy, University of Oxford
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
in
LUNDQUA Thesis
volume
66
pages
32 pages
publisher
Department of Geology, Lund University
defense location
Geocentrum II, Pangea, Sölvegatan 12, 223 62 Lund
defense date
2012-12-07 13:15
external identifiers
  • scopus:84874076227
ISSN
0281-3033
ISBN
978-91-86746-77-3
project
BECC
language
English
LU publication?
yes
id
14319ae3-51af-4563-9d9c-1f84bb9d56e8 (old id 3167027)
date added to LUP
2012-11-13 10:56:44
date last changed
2017-01-01 06:17:46
@phdthesis{14319ae3-51af-4563-9d9c-1f84bb9d56e8,
  abstract     = {This thesis explores the relationship between land-use and floristic diversity over the last three millennia in the uplands of southern Sweden. A quantitative approach based on high-resolution pollen data was applied, using the Landscape Reconstruction Algorithm (LRA), historical maps/aerial photographs, palynological richness and new ways to estimate past evenness at regional and local spatial scales, which enable estimates of the rate and degree of change in land-use and floristic diversity. The results show that agricultural land-use was most widespread AD 350-1850 at a regional scale, and a period of land-use expansion followed by regression AD 350-750 was identified. The land-use patterns were similar around the local study sites, with agricultural expansion during the 13th century, partly abandoned landscape around AD 1400, re-establishment during the 15-16th century and a transition from traditional to modern land-use during the 20th century. Palynological richness responds within 20 to 80 years during agricultural expansion and regression both at regional and local scales, which provides quantitative estimates of the ecosystem resilience to land-use changes. During succession from open land to more tree covered habitats, floristic richness may increase temporarily during c. 40 years. The REVEALS and LOVE-based evenness introduced in this thesis reflects changes in landscape composition and the extent of available habitats. The more widespread agriculture from the 13th to 19th century was of substantial importance for achieving the high floristic diversity that characterizes the traditional landscape, which can allow species favoured by traditional management, succession and woodlands to coexist. The modern landscape is unusual in a centennial to millennial perspective with more habitats related to coniferous woods and fewer habitats related to deciduous trees and open land taxa, which may not be sustainable to preserve floristic diversity in the future. This thesis provides some examples of long-term (decadal to millennial scale) impacts of land-use changes on floristic diversity at regional and local scales, and the adopted approach is potentially a useful tool for conservation strategies when planning management within specific areas.},
  author       = {Fredh, Daniel},
  isbn         = {978-91-86746-77-3},
  issn         = {0281-3033},
  language     = {eng},
  pages        = {32},
  publisher    = {Department of Geology, Lund University},
  school       = {Lund University},
  series       = {LUNDQUA Thesis},
  title        = {The impact of past land-use change on floristic diversity in southern Sweden : a quantitative approach based on high-resolution pollen data},
  volume       = {66},
  year         = {2012},
}