Development and Application of a Classification System for Undisturbed and Disturbed Tropical Montane Forests Based on Vegetation Structure

Entwicklung und Anwendung eines auf strukturellen Merkmalen basierenden Klassifikationssystems für ungestörte und gestörte tropische Bergwälder

Classification of the vegetation was a central part of a DFG-financed analysis of undisturbed and disturbed montane rain forest ecosystems in Southern Ecuador. The aim of the study presented here was the development and ap­plication of a classification system based on structural characters for both, undisturbed and disturbed forests. In an altitude between 1570 m a.s.l. and 3100 m a.s.l. 139 plots of 20 m x 20 m were established and the abundance of 151 structural parameters was quantified per tClassification of the vegetation was a central part of a DFG-financed analysis of undisturbed and disturbed montane rain forest ecosystems in Southern Ecuador. The aim of the study presented here was the development and ap­plication of a classification system based on structural characters for both, undisturbed and disturbed forests. In an altitude between 1570 m a.s.l. and 3100 m a.s.l. 139 plots of 20 m x 20 m were established and the abundance of 151 structural parameters was quantified per tree stratum. Cluster analysis allowed grouping of the 139 plots into 14 groups, called structural forest types. These types were: Sec­ondary growth after road construction, Secondary growth after landslide, Plantation of Pinus patula, Forest on edges of natural gaps, Secondary ravine forest, Ravine forest under human influence, Primary ravine forest at lower altitude, Primary ravine forest at higher altitude, Microphyll ridge forest, Mesophyll ridge forest, Macrophyll ridge forest, and megaphyll ridge forest. Two forest types were investigated outside the closer investigation area and were classified as Secondary forest in Mindo and Primary forest in Cajanuma. Primary forest types were only found south of the Rio San Francisco, whereas on the northern side in a matrix of pastures and farmland only plan-tations and secondary vegetation along ravines could be detected. In the area of primary forest, a primary ravine forest type of lower altitudes turned into a type of higher altitudes around 2100 m a.s.l. in ravines. Both types were characterised by comparably great tree heights and wide stem diameters. On ridges, three types of ridge forest coexisted in the lower part until microphyll ridge forest dominated in altitudes above 2200 m a.s.l.. Timberline was reached at 2650 m a.s.l. on the eastern side of the cordillera, at approximately 3000 m a.s.l. on the western side in Cajanuma. Decreasing canopy height on ridges could be explained by water stress in wind exposed sites and unfavour­able N-mineralisation conditions (due to decreasing pH, profile depth, rais­ing C/N-values, and water stagnation with increasing altitude). Secondary forest types were characterised by human influence (felling of emergent trees), pioneer vegetation and high abundance of connecting elements like lianas and bamboo. The structural forest types could be integrated into accepted schemes of altitudinal zonation of the Andean vegetation without contradiction, but al­lowing a further distinction of the zone under investigation. Frequency analysis and calculation of correlation between variables al­lowed the reduction of the catalogue from 151 to 104 structural parameters by excluding variables that did not contribute to the clustering. This exclu­sion did not alter the result of the cluster analysis. On the basis of the reduced catalogue a key to the 14 structural forest types was developed. This key was applied to 100 plots of 10 m x 10 m in a parallel study of other project partic­ipants investigating the distribution of hummingbird-visited plants. Distri­bution patterns of this functional group could be related to the structural forest types. Recent investigations of bird and moth communities will also be tested for functional relationships.show moreshow less
Die Klassifikation der Vegetation war zentraler Bestandteil einer von der DFG geförderten Untersuchung ökosystemarer Kenngrößen eines tropi­schen Bergwaldes in Südecuador. Ziel meiner Studie war die Entwicklung und Anwendung eines Systems zur Klassifizierung ungestörter und gestörter Bergwaldvegetation auf der Basis struktureller Vegetationsmerkmale. Auf 139 Plots von 20 m x 20 m in Meereshöhen zwischen 1570 m ü.NN und 3100 m ü.NN wurde pro Baumschicht das Vorkommen von 151 ausge­wählten MerkmalDie Klassifikation der Vegetation war zentraler Bestandteil einer von der DFG geförderten Untersuchung ökosystemarer Kenngrößen eines tropi­schen Bergwaldes in Südecuador. Ziel meiner Studie war die Entwicklung und Anwendung eines Systems zur Klassifizierung ungestörter und gestörter Bergwaldvegetation auf der Basis struktureller Vegetationsmerkmale. Auf 139 Plots von 20 m x 20 m in Meereshöhen zwischen 1570 m ü.NN und 3100 m ü.NN wurde pro Baumschicht das Vorkommen von 151 ausge­wählten Merkmalen quantitativ erfaßt. Mittels Clusteranalyse konnten die 139 Plots in 14 Gruppen gegliedert werden, die als Waldstrukturtypen bezeichnet wurden. Es wurden unterschieden: Sekundärvegetation an Stra­ßenböschungen, Sekundärvegetation auf Rutschungen oder Lichtungen, Auf-forstungen mit Pinus patula, Natürliche Waldränder, Sekundärer Schlucht­wald, Schluchtwald mit Anzeichen menschlicher Einflußnahme, Primärer Schluchtwald tieferer Lagen, Primärer Schluchtwald höherer Lagen, Mi­krophyller Gratwald, Mesophyller Gratwald, Macrophyller Gratwald und Megaphyller Gratwald. Dazu kamen die zu Testzwecken aufgenommenen Waldstrukturtypen Sekundärwald in Mindo und Primärwald in Cajanuma außerhalb des engeren Untersuchungsgebietes. Die primären Waldstrukturtypen fanden sich ausschließlich südlich des Rio San Francisco, während nördlich des Flusses im landwirtschaftlich ge­nutzten Umland nur Aufforstungen und sekundäre Vegetation entlang von Tiefenlinien und an Böschungen gefunden werden konnten. In den Schluch­ten des Primärwaldbereiches ging in einer Höhe von 2100 m ü.NN der Schluchtwald tieferer Lagen in den höherer Lagen über. Beide Waldtypen zeigten im Vergleich zu den Gratwäldern deutlich höheren Wuchs und grö­ßere Stammdurchmesser. Im unteren Bereich der Grate bis 2200 m ü.NN koexistierten drei Gratwaldtypen, bevor darüber der microphylle Gratwald bis zur Waldgrenze bei 2650 m ü.NN dominierte. Die verminderte Wuchs-leistung der Gratwälder könnte durch Trockenstreß bei Windexposition sowie schlechte N-Versorgung durch ungünstige Mineralisierungsbedin­gungen (mit zunehmender Meereshöhe sinkender pH, sich weitendes C/N-Verhältnis und zunehmende Staunässe) verursacht sein. In den Sekundär-wäldern fanden sich Anzeichen menschlicher Einflußnahme (Einzelstamm-nutzung von Werthölzern), außerdem Pinoierbäume, sowie Lianen und Bambus als vernetzende Elemente. Die Waldstrukturtypen konnten in anerkannte Schemata der Höhenglie­derung der Andenvegetation eingegliedert werden. Dabei widersprechen sie der Unterteilung nicht, verfeinern diese aber für den untersuchten Höhen-bereich. Untersuchungen der Frequenz des Auftretens einzelner Merkmale und Korrelationsanalysen erlaubten durch Ausschluß von Variablen, die nicht zur Gruppenbildung beitrugen, den Merkmalskatalog auf 104 Variablen zu kürzen, ohne die Gruppenbildung zu beeinflussen. Der hieraus entwickelte Bestimmungsschlüssel zum Auffinden der Waldstrukturtypen wurde im gleichen Untersuchungsgebiet für 100 Plots von 10 m x 10 m angewandt, auf denen von anderen Projektteilnehmern die Abundanz kolibribesuchter Pflanzen untersucht wurde. Eine vergleichende Analyse ergab, daß sich die Muster der Verteilung dieser funktionalen Pflanzengruppe in der Einteilung der Waldstrukturtypen wiederfinden. In laufendenStudien zur Verteilung von Nachtfalter- und Vogelgemeinschaften wird untersucht, ob sich eben-falls funktionale Zusammenhänge finden lassen.show moreshow less

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Metadaten
Institutes:Geowissenschaften
Author: Axel Paulsch
Advisor:Prof. Dr. Klaus Müller-Hohenstein
Granting Institution:Universität Bayreuth,Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Date of final exam:07.02.2002
Year of Completion:2002
SWD-Keyword:Biogeographie; Klassifikation; Pflanzen / Systematik; Struktur
Tag:Bergregenwald; Ecuador
Biogrography; Classification; Ecuador; Montane Forest; Struktur
Dewey Decimal Classification:550 Geowissenschaften
RVK - Regensburg Classification:WI 9240
URN:urn:nbn:de:bvb:703-opus-11
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):05.12.2002