Gjenanalyse av intensive overvåkingsfelter for markvegetasjon i Endalen, Svalbard 2014. Endringer i vegetasjon fra 2009 til 2014 og vurdering av overvåkingsmetodikk

Abstract

Bakkestuen, V., Aarrestad, P.A. & Stabbetorp O.E. 2015. Gjenanalyse av intensive overvåkingsfelter for markvegetasjon i Endalen, Svalbard 2014. Endringer i vegetasjon fra 2009 til 2014 og vurdering av overvåkingsmetodikk - NINA Rapport 1122. 37 s. Markvegetasjonen på Svalbard forventes å bli påvirket av klimaendringer, samtidig som tilførsel av miljøgifter, sur nedbør og langtransportert nitrogen kan øke som et resultat av økt nedbør og økt avsmelting av snø og is. I 2009 ble det opprettet et overvåkingsfelt for markvegetasjon i Endalen som et ledd i den pågående overvåking av miljøet på Svalbard. Gjenanalyse ble utført i 2014. Målsettingen har vært å avdekke mulige effekter av klimaendringer, sur nedbør, eutrofiering og annen luftforurensing på bakkenær vegetasjon. Her rapporteres endringer i vegetasjonen etter første gjenanalyse av overvåkingsfeltet 5 år etter etablering med en vurdering av overvåkingsmetodikken. Endalen ligger i mellomarktisk region i et område med varmekjære arter på Svalbard nær Longyearbyen med løsmasser fra sedimentære bergarter som sandstein, siltstein og leirskifer. Det er benyttet tilsvarende metodikk som for vegetasjonsøkologisk overvåking i Program for terrestrisk naturovervåking (TOV) på fastlandet, der arters forekomst og mengde overvåkes i permanent oppmerkede analyseruter i de viktigste floristiske og økologiske gradienter innen overvåkingsområdet. Økologiske parametere som kan forklare artssammensetning og endring i vegetasjon måles samtidig. Vegetasjonen er overvåket i en gradient fra reinroserabb, via kantlynghei til grassnøleie, med vekt på overgangssoner mellom de tre habitatene. Ti analysefelter à 5 m x 10 m ble i 2009 subjektivt lagt ut i den sørøsteksponerte dalsiden, to felter i hvert habitat og to felter i hver overgangssone. I hvert felt ble det lagt ut 5 analyseruter à 0,5 m x 0,5 m med tilfeldig plassering av rutene, totalt 50 analyseruter. I hver analyserute ble det registrert prosent dekning av totalt vegetasjonsdekke, feltsjikt, bunnsjikt, strø, stein og åpen jord, død kantlyng og avstand til nærmeste kantlyngbestand. Vegetasjonen i rutene er i 2009 og 2014 analysert ved hjelp av 0,5 m x 0,5 m aluminiumsrammer inndelt i 16 småruter. I hver av smårutene er forekomst og fravær av alle karplanter, moser og lav registrert. I tillegg er dekning av hver art innen analyseruta angitt i prosent. Alle analyseruter og småruter er fotografert med digitalt kamera. En temperaturlogger er satt ned i øvre jordlag utenfor hver analyserute for kontinuerlig måling hver tredje time. Disse må innsamles og settes ut hvert år. I inneværende periode har vi temperaturdata for 2009-2012. Det ble satt ut nye loggere i 2014. Antall kryptogamer i analyserutene, særlig bladmoser, er betydelig høyere enn antall karplanter, og diversiteten er størst i grassnøleiene. Ordinasjonsanalyser viser en gradient i vegetasjonen fra relativt tørre, vindeksponerte reinroserabber med grovt mineralrikt substrat, via arter som er mer tilpasset et humusrikt jordsmonn i mer beskyttet kantlynghei til fuktigere, moserike grassnøleier. Vegetasjonen er også påvirket av en gradient i mikroklima fra rabb til snøleie. Resultatene fra gjenanalysen i 2014 viser foreløpig små endringer, noe som i sin helhet tyder på at vegetasjonen har vært nokså stabil i perioden 2009 – 2014. Imidlertid ses en trend i klimarelaterte endringer som avsviing av kantlyng og tilbakegang av lav, trolig på grunn av økt veksling mellom frost og mildvær med isdannelse på bakken, noe som kan gi frost- og tørkeskader på følsomme planter. Videre ser vi en framgang av reinrose og graminider som tyder på en svak utvikling mot mer rabbepreget vegetasjon. Etasjemose, som er en varmekjær mose her, har økt i mengde. Overvåkingsmetodikken fanger opp små utviklingstrender og er velegnet til å gi et tidlig varsel på eventuelle større endringer i framtiden. Det bør vurderes å utvide overvåkingsprogrammet til også å omfatte mer kjølige vegetasjonselementer i overgangen mellom mellomarktisk og høyarktisk region.

The ground vegetation on Svalbard will probably be affected by changes in climate, increased input of organic and inorganic pollutants, acid rain and long-range transported nitrogen as a result of scenarios of increased precipitation and increased melting of snow and ice. As a part of an ongoing environmental monitoring program for Svalbard a site for monitoring ground vegetation was established in Endalen in 2009. The aim of the project is to identify possible effects of climatic change and air pollution on the floristic composition of the ground vegetation. The site was re-analysis for vegetation change in 2014 and evaluated for further use. The valley Endalen is situated in the mid arctic region in an area with relative thermophilous species near Longyearbyen. The valley consists of deposits from sedimentary bedrocks such as sandstone, siltstone and clay schist. The monitoring design is comparable with methods used in the Terrestrial Monitoring Program (TOV) on the mainland. Species abundances are monitored in permanent plots in the most important floristical and ecological gradients within the monitoring area. Environmental variables that explain the variation and changes in species composition are measured simultaneously. In Endalen the gradient from Dryas octopetala ridges, through Cassiope tetragona heaths to grass-dominated snow beds were monitored, with an emphasize on the ecotones between the habitats. Ten macroplots, each 5 m x 10 m, were placed subjectively in the south-east exposed hillside, two plots in each habitat and two plots in each transitional zone. Five mesoplots, each 0.5 m x 0.5 m, were randomly distributed within each of the macroplots, totally 50 plots. The percentage cover of the field layer, ground layer, total vegetation cover, litter, stone, open soil, dead Cassiope, and the distance to the nearest Cassiope were recorded from each mesoplot. The species composition of the mesoplots was analysed by use of 0.5 m x 0.5 m aluminum frames divided into 16 subplots. The abundance of vascular plants, bryophytes and lichens was estimated using percentage cover of each species within the mesoplot, and by frequency distribution based on present/absent data of the species from each of the 16 subplots. Digital photos of all plots were recorded. Soil samples were collected outside each mesoplot for analyses of soil humidity and bulk density. So far, chemical analyses have not been carried out. The number of cryptogamic species within the mesoplots, especially bryophytes, was considerably higher than the number of vascular plants, and the species richness was highest in the snow beds. Ordination analysis showed a gradient in species composition related to environmental gradients from wind-exposed, relative dry ridges with coarse mineral soil, through more protected humus-rich soil in the Cassiope heath to humid snow beds, rich in bryophytes. The vegetation also reflects a soil temperature gradient. The results from the re-analyses in 2014 show small changes in species composition. However, there is a climate-induced reduction of Cassiope and lichen coverage, probably due to more frequent shifts between freezing and thawing periods leading to icy conditions on the ground. In contrast, there is an increase in coverage of Dryas and grasses common on ridges. The bryophyte Hylocomium splendes, a species that on Svalbard is thermophilous, has increased its coverage in the monitoring plots The methodology used is highly suited to discover small changes and give early warning signals for future predictions of vegetation change. We recommend to expand the monitoring area on Svalbard to include areas that are typical for more high arctic vegetation.