Praca doktorska
Ładowanie...
Ecological functioning of brown mosses in rich fens
| dc.abstract.en | Mires are ecosystems that occur in areas of stable water levels, up to several centimetres below the surface. Anaerobic conditions in waterlogged soil slow down the decomposition of organic matter. As a result, plant production exceeds decomposition and organic matter accumulates as peat (Gorham, 1991; Rydin and Jeglum, 2013), temporarily removing elements such as carbon, nitrogen and phosphorus from a matter turnover. Mire plants have to adapt to soil anoxia and low nutrient availability. Fens are mires fed by groundwater rich in calcium and magnesium ions (Grootjans et al., 2006). They occur in river valleys and have a characteristic zonation of plant communities in a gradient from the valley edge to the river. In hydrologically stable sites, brown moss-small sedge communities (hereafter referred to as sedge-moss fens) develop, i.e. plant communities associated with oligotrophic conditions where competition for light is low and therefore many rare and protected plant species occur. The sedge-moss fens are often dominated by brown mosses – an ecological group typical for fens, mainly from the Amblystegiaceae and Calliergonaceae families, with a plagiotropic growth pattern and a characteristic brownish green colour. Where water level fluctuates, nutrient availability increases, so that tall, graminoid wetland plants such as reed, cattail and tall sedges begin to dominate, winning the competition for light and hindering the growth of brown mosses (Wassen et al., 2002; Kotowski et al., 2006; Jabłońska et al., 2011; Jabłońska et al., 2014, Øien et al., 2018). The environmental gradients described above influence the type of available plant biomass that can potentially be deposited as peat (in fens, mainly brown mosses and belowground parts of vascular plants (Rydin and Jeglum, 2013)). The rate of peat formation depends on the type of biomass deposited and abiotic factors such as the depth and stability of the water table, the pH of the water, the availability of metal ions, including calcium and magnesium, and the availability of nutrients (Rydin and Jeglum, 2013). My research focused on the role that brown mosses play in peat formation processes and how key environmental gradients modify this role. Our understanding of the mechanisms of peat formation has largely been based on observations in rainwater-fed bogs, where peat is mainly formed by Sphagnum mosses (Clymo, 1978). In the case of fens, the mechanism is less clear, although they account for almost half of the world's peatlands and the majority in Europe (Joosten and Clarke, 2002; Tanneberger et al., 2021). In particular, the contribution of brown mosses to peat formation compared to the belowground biomass of vascular plants is unknown. Boreal studies suggest an important role for brown mosses in peat formation processes (Bérubé and Rochefort, 2018; Kasimir et al., 2021), but these results are not necessarily directly applicable to temperate fens, as higher latitudes are expected to have better conditions for bryophyte growth (Mateo, 2016). Furthermore, whether high production rates or low decomposition rates are more important in moss peat formation, and how changes in these two components are influenced by environmental factors, remains unknown. Measuring the production rate of brown mosses is particularly difficult and there is no consensus on the best method (Vitt, 2007). A better understanding of the mechanisms of peat formation, including the contribution of brown mosses, is important for planning conservation strategies for undisturbed fens and for restoration of degraded ones. |
| dc.abstract.pl | Torfowiska to ekosystemy występujące w miejscach o stabilnym poziomie wody, do kilkunastu centymetrów pod powierzchnią torfu. Dzięki warunkom beztlenowym panującym w zalanej wodą glebie dekompozycja materii organicznej jest spowolniona. Powoduje to przewagę produkcji roślinnej nad rozkładem i akumulację martwych szczątków roślinnych w postaci torfu (Gorham, 1991; Rydin i Jeglum, 2013), a dzięki temu czasowe wycofanie z obiegu materii niektórych pierwiastków takich jak węgiel, azot i fosfor. Dla żyjących tam roślin oznacza to konieczność przystosowania do specyficznych warunków takich jak niedobór tlenu w glebie oraz niska żyzność. Jednym z typów torfowisk są torfowiska niskie, zasilane bogatymi w jony wapnia i magnezu wodami podziemnymi (Grootjans i in., 2006). Występują między innymi w dolinach rzek, gdzie można zaobserwować charakterystyczną strefowość zbiorowisk roślinnych w poprzek doliny – od krawędzi doliny, skąd wypływa woda podziemna, do rzeki. W miejscach stabilnych hydrologicznie rozwijają się mechowiska tj. zbiorowiska roślinne przywiązane do warunków oligotroficznych, gdzie konkurencja o światło jest niewielka. Charakteryzują się unikalną różnorodnością biologiczną i obecnością, wielu rzadkich i chronionych gatunków roślin, wśród których często dominują mchy brunatne. Stanowią one typową dla torfowisk niskich grupę ekologiczną mchów, głównie z rodzin Amblystegiaceae i Calliergonaceae o plagiotropowym wzroście i specyficznym brunatnym kolorze. W miejscach, gdzie poziom wody fluktuuje, wzrasta dostępność pierwiastków biogennych, co powoduje, że wśród roślin zaczynają dominować wysokie byliny takie jak trzcina, pałka i duże gatunki turzyc, które wygrywają konkurencje o światło i utrudniają rozwój mchów brunatnych (Wassen i in., 2002; Kotowski i in., 2006; Jabłońska i in., 2011; Jabłońska i in., 2014, Øien i in., 2018). Opisane wyżej czynniki środowiskowe wpływają na rodzaj dostępnej biomasy roślinnej, która może potencjalnie zostać odłożona w postaci torfu. Na torfowiskach niskich są to przede wszystkim mchy brunatne oraz części podziemne roślin naczyniowych (Rydin i Jeglum, 2013). Tempo tworzenia się torfu zależy od rodzaju deponowanej biomasy oraz od czynników abiotycznych takich jak głębokość lustra wody i jego stabilność, pH wody, dostępność jonów metali między innymi wapnia i magnezu, a także pierwiastków biogennych (Rydin i Jeglum, 2013). Przedmiotem moich badań była rola jaką w procesach torfotwórczych pełnią mchy brunatne oraz sposób w jaki najważniejsze gradienty siedliskowe wpływają na modyfikację tej roli. Dotychczas, rozumienie mechanizmów powstawania torfu oparte było na wynikach obserwacji na torfowiskach wysokich, zasilanych wodą deszczową, gdzie torf tworzony jest głównie przez mchy z rodzaju Sphagnum (Clymo, 1978). W przypadku torfowisk niskich mechanizm ten nie jest jasny, chociaż stanowią one niemal połowę powierzchni torfowisk na świecie, a w Europie większość (Joosten i Clarke, 2002; Tanneberger i in., 2021). Nieznany jest przede wszystkim udział mchów brunatnych w tym procesie w stosunku do podziemnej biomasy roślin naczyniowych. Wyniki badań w strefie borealnej wskazują na istotną rolę mszaków w procesach torfotwórczych (Bérubé i Rochefort, 2018; Kasimir i in., 2021). Jednak niekoniecznie przekładają się one bezpośrednio na torfowiska w strefie umiarkowanej, ponieważ na wyższych szerokościach geograficznych można się spodziewać lepszych warunków do wzrostu mszaków (Mateo, 2016). Nie wiadomo również czy istotniejsze w przypadku tworzenia się torfu z mchów jest szybkie tempo produkcji czy wolne tempo dekompozycji oraz jak na modyfikację tych dwóch składowych wpływają oddziaływania środowiska, zarówno abiotyczne jak i biotyczne. Pomiar tempa produkcji mchów brunatnych jest szczególnie trudny, ponieważ nie istnieje konsensus naukowy, która ze stosowanych metod jest najlepsza w przypadku tej grupy roślin (Vitt, 2007). Pełniejsze wyjaśnienie mechanizmów formowania się torfu, w tym udziału mchów brunatnych, jest istotne dla zaplanowania strategii ochrony niezaburzonych torfowisk niskich i odtwarzania tych zdegradowanych. |
| dc.affiliation | Uniwersytet Warszawski |
| dc.affiliation.department | Wydział Biologii |
| dc.contributor.author | Jaszczuk, Izabela |
| dc.date.accessioned | 2024-09-03T12:09:01Z |
| dc.date.available | 2024-09-03T12:09:01Z |
| dc.date.defence | 2024-09-23 |
| dc.date.issued | 2024-09-03 |
| dc.date.submitted | 2024-01-29 |
| dc.description.promoter | Jabłońska, Ewa Anna |
| dc.description.reviewer | Banaszuk, Piotr |
| dc.description.reviewer | Gałka, Mariusz |
| dc.description.reviewer | Pielech, Remigiusz |
| dc.description.version | final_author |
| dc.identifier.orcid | 0000-0003-2135-0299 |
| dc.identifier.uri | https://repozytorium.uw.edu.pl//handle/item/160462 |
| dc.language | en |
| dc.language.other | pl |
| dc.rights | ClosedAccess |
| dc.subject.en | peatland |
| dc.subject.en | mire |
| dc.subject.en | rich fen |
| dc.subject.en | brown mosses |
| dc.subject.en | peat formation |
| dc.subject.en | primary production |
| dc.subject.en | decomposition |
| dc.subject.en | the plug method |
| dc.subject.en | water level stability |
| dc.subject.en | nutrient limitation of plant growth |
| dc.subject.en | competition |
| dc.subject.en | realised vs. fundamental niche |
| dc.subject.pl | torfowisko |
| dc.subject.pl | bagno |
| dc.subject.pl | torfowisko niskie |
| dc.subject.pl | mchy brunatne |
| dc.subject.pl | tworzenie torfu |
| dc.subject.pl | produkcja pierwotna |
| dc.subject.pl | dekompozycja |
| dc.subject.pl | metoda koszyczka |
| dc.subject.pl | stabilność poziomu wody |
| dc.subject.pl | limitacja pierwiastkowa wzrostu roślin |
| dc.subject.pl | konkurencja |
| dc.subject.pl | nisza realizowana vs. podstawowa |
| dc.title | Ecological functioning of brown mosses in rich fens |
| dc.title.alternative | Ekologiczne mechanizmy funkcjonowania mchów brunatnych na torfowiskach niskich |
| dc.type | DoctoralThesis |
| dspace.entity.type | Publication |