Magyar Tudomány, 2005/7 812. o.

Időjárás - éghajlat - biztonság

Kovácsné Láng Edit

kandidátus, tudományos tanácsadó - lange @ botanika.hu

Kröel-Dulay György

PhD, tudományos munkatárs - gyuri @ botanika.hu

Rédei Tamás

tudományos segédmunkatárs - redy @ botanika.hu

MTA Ökológiai és Botanikai Kutatóintézete, Vácrátót

A klímaváltozás hatása a természetközeli erdőssztyepp ökoszisztémákra


A földi klíma a földtörténet során természetes okok miatt jelentős változásokat mutatott, amelyekre az aktuális élővilág - a fosszíliák tanúsága szerint - kisebb-nagyobb változásokkal, esetenként tömeges kihalással reagált. Korunk gyors ütemű klímaváltozása kapcsán az ökológusok feladata bemutatni azokat a jelenségeket és változásokat, amelyek az elmúlt évtizedekben a környezeti változások hatására az élővilág mintázatában és az ökoszisztémák funkcióiban végbementek, és felhívni a figyelmet a várható további következményekre, valamint a károk mérséklésének lehetőségeire.

Az értelmezés és prognózis nehézségei

A jelenségek értelmezésében a fő problémát az jelenti, hogy a globális környezeti változások komponensei közül nehéz, néha lehetetlen a direkt klimatikus hatást kiszűrni, azonosítani, ezt ugyanis a közvetlen és közvetett antropogén hatások - elsősorban a tájhasználat módja - erősen befolyásolják. A ható tényezők kombinációja, szinergizmusa sokkal drasztikusabb hatást gyakorolhat, mint azt az egyes tényezők külön-külön tennék (Schneider - Root, 2001).

Komoly további problémát jelentenek a klíma jelenségeinek és az ökológiai jelenségeknek, folyamatoknak, valamint ezek megismerését célzó vizsgálatoknak léptékbeli különbségei. Bizonyos ökológiai jelenségek skálája, mint például a növényzeti formációk által meghatározott biomok övezetessége vagy egyes fajok elterjedési határai, hagyományosan jól illeszthetők a klimatikus jelenségek skálájához, azonban a folyamatok és mechanizmusok megismerését célzó, esetenként kísérletes ökológiai vizsgálatok általában finom léptékűek. Az eredmények magasabb szerveződési szinteken történő értelmezése a hierarchikusan szervezett ökológiai rendszerek emergens tulajdonságai miatt komoly nehézségekbe ütközik (Bazzaz, 1998).

Az ökológiai irodalom azonban máris igen gazdag azon változások leírásában, amelyek az utóbbi évtizedekben tapasztalhatók, és elsősorban a klímaváltozás hatásával magyarázhatók. Példaként említhetjük Camille Parmesan és Gary Yohe (2003) munkáját, akik több mint ezer faj elterjedési adatainak és 677 faj egyedfejlődési ciklusainak elemzése során az esetek 43, illetve 82 %-ában találták meghatározónak a klímaváltozás hatását. Magyarországon az erdei fafajok vitalitásának valamint faprodukciójának felmelegedéssel kapcsolatos csökkenését jelzi (Mátyás, 2004).

Az élővilág várható viselkedésére vonatkozó prognózisok nehézségeinek forrása az ökológiai rendszerek működésének mindeddig nem kellő ismerete. Egyrészt előre látható, másrészt ma még nem triviális, előre nem látható veszélyekkel egyaránt kell számolnunk. Az ökológiai válaszok sokszor nem lineárisak, a környezeti változások kiváltotta reakciók additívak, gyakran bizonyos küszöbérték elérésénél hirtelen fellépő nagy változásokban jelentkeznek.

További problémát jelent, hogy az ökológiai folyamatok sebessége nincs szinkronban a jelen klimatikus változások sebességével. Az emelkedő hőmérséklet, esetenként fokozódó vízhiány hatását a növények fiziológiai plaszticitása csak viszonylag szűk korlátok között tudja tolerálni, a populációkban a természetes szelekción alapuló adaptáltság kialakulására azonban nincs idő! Az eredmény számos populáció kihalása vagy elvándorlása lehet. A természetes élővilág menekülési útja azonban erősen korlátozva van. Eltekintve attól a ténytől, hogy a legtöbb növényfaj, különösen például a fák természetes vándorlási sebessége a jelen változások mértékéhez képest jóval kisebb (Mátyás, 2004), a populációk vándorlását gyakorlatilag meggátolja a természetes tájak ember által történt feldarabolása, a természetes élőhelyek megszüntetése, minimális foltokká való zsugorítása (Schneider - Root, 2001).

Az ENSZ égisze alatt 2001-ben kezdeményezett és végrehajtott globális ökológiai felmérés, a Millennium Ecosystem Assessment 2005 márciusában nyilvánosságra hozott jelentése szerint századunk végére a klímaváltozás lesz a domináns meghatározó tényezője a földi biodiverzitás alakulásának, csökkenésének. Tudományos elemzések 65-85 %-os valószínűséggel azt vetítik előre, hogy ha a globális felszíni hőmérséklet-emelkedés meghaladja a 2 oC-ot, vagy az emelkedés sebessége nagyobb lesz, mint 0,2 oC dekádonként, akkor világszerte igen jelentős károsodás következik be az ökoszisztémák működésében és főként a társadalomnak nyújtott szolgáltatásaikban.

Mit tapasztalunk a Kárpát-medencében?

Magyarország természetes élővilágát a populációk hőmérséklet- és vízigénye alapján és a klimatikus viszonyoknak megfelelően, a lomberdők és az erdőssztyepp képezik. Az előrejelzések szerint 1 oC-os hőmérséklet-emelkedésnél az erdőssztyepp zóna hazánk területének 70 %-ára terjed majd ki, a lomberdő zóna kárára (Mátyás, 2004). De mit tudunk a természetközeli erdőssztyepp ökoszisztémákról? Milyen változások várhatók abban az övezetben, amely a szántóföldi művelés és a gyepgazdálkodás fő területe, s melynek megmaradt természetes élőhelyfoltjai a pannon biogeográfiai régió természeti értékeinek jelentős részét hordozzák?

Az erdőssztyepp erdő- és gyepfoltok mozaikos mintázatát mutató formáció, amely átmenetet alkot a mérsékelt övi lomberdők és a kontinentális sztyeppek zónája között. Az évezredes kultúrhatások következtében már csak a művelésre alkalmatlan, terméketlen homoktalajokon létezik természetközeli vegetáció. A klímaváltozással kapcsolatos ökológiai kutatásaink kiemelt célterülete a Duna-Tisza köze homoki erdőssztyepp vidéke (Kovács-Láng et al., 1998).

Az ökológiai szempontból releváns tulajdonságoknak, a foltmozaik táji diverzitásának, a társulások fajdiverzitásának, az ökoszisztéma funkciók sajátságainak vizsgálatára különböző lehetőségek adódnak. Grádiens mentén jelentkező térbeli különbségeket detektálva következtethetünk időbeli változások irányára; hosszú távú, ismételt felvételezésekkel követhetjük az esetleges fokozatos változásokat, és kísérletek beállításával az ökoszisztémák működési mechanizmusainak részleteire, a vegetációdinamika finom lépéseire kérdezhetünk (Kovács-Láng et al., 2002).

Munkánk során e módszereket párhuzamosan alkalmaztuk, és az eredményeket egymásra vonatkoztatva értelmeztük. A klímaváltozás regionális prognózisa a hőmérséklet emelkedése mellett a közelebbi jövőre a szárazság fokozódását vetíti előre (Mika, 2003). Várható továbbá az extrém időjárási események, mint például az aszályok gyakoriságának növekedése.

A homoki erdőssztyepp előfordulási régiójában (Kisalföld és Duna-Tisza köze) egy - az aszályok gyakoriságával jól jellemezhető - ÉNy-DK irányú ariditási grádiens mutatható ki. (1. táblázat). A grádiens két végpontja - Győr és Kecskemét - közötti klimatikus különbség hasonló mértékű, mint a régióban várható klimatikus változás (Kovács-Láng et al., 2000).

Átlagok vagy a szélsőségek hatásai?

Az erdőssztyepp-mozaik illetve annak elemei e klímagrádiens mentén jellegzetes változásokat mutatnak, amelyek alapján következtethetünk a klíma melegedésének és szárazodásának várható jövőbeli hatásaira. Az 1. ábra a vizsgálati mintaterületeken Gönyű (Győr közelében), Csévharaszt (Budapest közelében) és Fülöpháza (Kecskemét közelében) térségében a növényzeti mozaik szerkezetének változását mutatja. A változó tájmintázatot a klimatikus hatás és az attól nem független tájhasználati tényezők közösen alakítják ki. A szemiariditás fokozódásával az erdőfoltok zsugorodnak, a növényzet egyre nyíltabbá válik; ezt a szárazabb klíma és az elmúlt harminc-ötven év közvetlen emberi hatásai is okozták. Ez a kép azt sugallja, hogy az erdőssztyepp a területi térhódítás mellett tájmintázatában is változni fog.

Ha a mozaik sztyepp komponensét nézzük, amelynek uralkodó évelő füvei a bennszülött magyar csenkesz (Festuca vaginata) és a homoki árvalányhaj (Stipa borysthenica), azt látjuk, hogy a Kisalföld mintegy 70 %-os záródású évelő kétszikű növényekben gazdag homokpuszta gyepje a Duna-Tisza közén a felszínt kevésbé borító, évelő fajokban elszegényedő, rövid tenyészidejű egyévesek felszaporodását mutató, szinte félsivatagi gyeppé alakul (2. ábra).

A klimatikus átlagok lassú eltolódásának ökológiai hatásait csak több évtized alatt detektálhatjuk. Rövid távon fontosabb hatása lehet a szélsőséges időjárási események, a vízlimitált homoki erdőssztyepp esetében az aszályok gyakoribbá válásának. Az elmúlt évek erős aszályai jó alkalmat kínáltak számunkra az ökológiai hatások kimutatására és a fenti, tér-idő megfeleltetéssel megfogalmazott predikciók első tesztelésére.

1998 óta vizsgáljuk ismételt felvételezésekkel a fülöpházi területen a növényzet változásait, és benne az utóbbi aszályos éveknek (2000, 2003) az évelő nyílt homokpusztagyepekre gyakorolt hatását. Felvételezés-sorozatok alapján mutatjuk be az aszály előtti állapotot, valamint az ismétlődő aszályok hatását (3. ábra). A két aszály együttesen az évelő füvek összborítását kb. 23 %-ról 10 %-ra csökkentette. Az első aszály után az évelő kétszikűek még meg tudtak erősödni, de a 2003-as ismételt szárazság ezek tömegességét is visszavetette. A 2004-es viszonylag kedvező évet egyedül az egyéves fajok tudták kihasználni, így a gyep összképe négy év alatt jelentősen átalakult.

Az aszály okozta mortalitás helyenként oly jelentős volt, hogy nagy területekről eltűnt az évelő sztyepp típusú gyep, s az egyévesek és mohák-zuzmók által dominált sivatagi jellegű növényzet a terület 5 %-áról annak 30 %-ára terjedt ki (4. ábra). A legnagyobb kiterjedésű pusztult foltok a táj legnyíltabb, szinte teljesen fátlan részein alakultak ki.

Ezek a változások - csökkenő összborítás, csökkenő fűborítás, előretörő egyévesek és kiterjedő gyep nélküli foltok - nagyban egyeznek a klímagrádiens mentén megfigyelt változásokkal, és egyfajta elsivatagosodásként értelmezhetők. Így elképzelhető, hogy amennyiben az aszályok gyakoribbá és intenzívebbé válnak, akkor az erdőssztyepp zóna kiterjedése mellett (Mátyás, 2004), a zsombékoló füvek dominálta sztyeppi formációt helyenként az egyévesek dominálta sivatagi karakterű növényzet váltja fel.

Aszályt követő regeneráció és fajcsere

Az aszály okozta pusztulást követően elindulnak a természetes regenerációs folyamatok. A vegetációt alkotó fajok azonban jelentősen különbözhetnek regenerációs képességükben. Ismétlődő aszályok esetén egy gyorsabb regenerációra képes faj előnyt élvez lassabban regenerálódó társával szemben, így fokozatosan felválthatja azt. Erre mutatunk egy példát évente rögzített fülöpházi adatok alapján (5 ábra). Jól megfigyelhető a két aszályos év jelentős pusztulást okozó hatása mindkét homokpusztagyepi vezérnövény, a magyar csenkesz és a homoki árvalányhaj esetében is. A jelentős különbség a két faj között az aszályos éveket követő regeneráció sebességében van, az árvalányhaj rendkívül gyorsan, a csenkesz lassabban regenerálódik, így az ismétlődő aszályokat követően az árvalányhaj válik uralkodóvá. Tehát a gyep bemutatott visszaszorulását még a fajok közti arányeltolódás is tetézi, ami azért hátrányos, mert a pannon sztyeppek legértékesebb (bennszülött) fajai általában a drasztikusan visszaszoruló csenkeszes állományokhoz kötődnek.

Klímaváltozás és tájhasználat

Nem szabad elfelejtenünk, hogy a Kárpát-medencében a klímaváltozás nem egy érintetlen természeti tájat, hanem egy erősen antropogén, átalakított és mozaikos tájat érint. Egy természetes tájban a fajok lokális kihalások és megtelepedések révén vándorolhatnak, ha a klíma változik. A jelenlegi tájban azonban dominálnak a kultúrtáj részletek, nagyszámú nem őshonos gyom és inváziós fajjal. A lokálisan kihaló természetes fajok helyét ezek az erőszakos gyomfajok foglalják el. Arra, hogy a táj ember általi átalakítása növeli a klímaváltozásra való érzékenységet, álljon itt két konkrét példa az erdőssztyepp zónából. A majdnem teljesen fátlan homoki területeken volt igazán jelentős a korábban bemutatott gyeppusztulás, míg a ligetes tájban a facsoportok pufferolták az aszály hatását. Másfelől a nagy kiterjedésű, zárt erdők nem átjárhatóak a nyílt élőhelyek állat- és növényfajai számára, így akadályozzák a fajok vándorlását, amire nagy szükség lenne egy változó klímában. Különösen károsak a nem őshonos fafajú zárt erdők (akác, fenyő), amelyek erősen transzformálják az élőhelyet, és nem engedik be az erdőssztyepp zóna őshonos erdei fajait.

A veszélyek csökkentésének kézenfekvő módja, hogy a tájhasználattal közelítenünk kell a táj természetes arculatához, erdőssztyepp jellegéhez. Nem kell kiirtani a fákat a legelőkről, őshonos fafajokat kell telepíteni (fehér nyarat és ahol lehet, tölgyet), és nem szabad erőltetni a zárt erdők kialakítását és fenntartását, ami egyébként is egyre nehezebb a klimatikusan szárazodó és talajvízszint süllyedéssel sújtott Duna-Tisza közén. Nyilvánvaló, hogy a tájhasználatot nem lehet egyik pillanatról a másikra megváltoztatni, jó lehetőség adódik azonban a szemléletváltásra a következő évtizedekben, amikor több százezer hektár, intenzív mezőgazdasági művelésből kikerülő terület sorsáról kell dönteni az erdőssztyepp zónában.



			aszálymentes 	mérsékelten aszályos 	közepesen vagy súlyosan 
			évek aránya %	évek aránya %		aszályos évek aránya %			

Győr (Gönyű)		81		14			5	
Budapest (Csévharaszt)	62		26			12	
Kecskemét (Fülöpháza)	54		28			18

1. táblázat * Az aszálygyakoriságok megoszlása a Pálfai-féle aszályindex PAI 1931-1998 időszak idősorai alapján



1. ábra * Az erdőssztyepp tájszintű mintázatának változása a klímagrádiens mentén



2. ábra * Gyepalkotó egyéves és évelő fajok arányának változása a klímagrádiens mentén



3. ábra * Gyepalkotó egyéves és évelő fajok arányának változása ismétlődő aszályra



4. ábra * A 2000. évi aszály hatására bekövetkezett gyeppusztulás Fülöpházán. Jellemző a sivatagi jellegű egyéves gyepfoltok előretörése



5. ábra * A homokpuszta-gyepek két vezérnövényének denzitásváltozása az elmúlt hat évben Fülöpházán.


Irodalom

Bazzaz, Fakhri A. (1998). Plants in Changing Environments. Linking Physiological, Population and Community Ecology. Cambridge University Press

Kovács-Láng Edit - Fekete G. - Molnár Zs. (1998): Mintázat, folyamat, skála: hosszútávú ökológiai kutatások a Kiskunságban. In: Fekete Gábor (szerk.): A közösségi ökológia frontvonalai. Scientia, Budapest, 209-224.

Kovács-Láng Edit - Kröel-Dulay Gy. - Kertész M. - Fekete G. - Bartha S. - Mika J. - Dobi-Wantuch I. - Rédei T. - Rajkai K. - Hahn I. (2000): Changes in the Composition of Sand Grasslands Along a Climatic Gradient in Hungary and Implications for Climate Change. Phytocoenologia. 30, 385-407.

Kovács-Láng Edit - Kröel-Dulay Gy. - Lhotsky, B. - Garadnai J. (2002): A klímaváltozás ökológiai hatásainak vizsgálata a magyarországi homoki erdőssztyepp biomban. In: Salamon-Albert Éva (szerk.): Magyar botanikai kutatások az ezredfordulón. Pécsi Tudomány Egyetem Növénytani Tanszéke, Pécs, 571-580.

Mátyás Csaba (2004): A természetes növénytakaró, az erdő klímaérzékenysége. Természet Világa 135. évf. II. különszám 70-73.

Mika János (2003): Regionális éghajlati forgatókönyvek: tények és kétségek. In: Csete László (szerk.): "Agro-21" Füzetek 32. 11-24.

Millennium Ecosystem Assessment Synthesis Report, Pre-publication Final Draft, (30. 03. 2005): http://www.millenniumassessment.org

Parmesan, Camille - Yohe, Gary (2003): A Globally Coherent Fingerprint of Climate Change Impacts Across Natural Systems. Nature. 421. 37-42.

Pálfai Imre - Boga T. L. - Sebesvári J. (1999): Adatok a magyarországi aszályokról 1931-1998. Éghajlati és Agrometeorológiai Tanulmányok 7. OMSZ, Budapest, 67-91.

Schneider, Stephen H. - Root, Terry L. (2001): Climate Change and Ecology. In: Levin, Simon A. (ed.): Encyclopaedia of Biodiversity. Vol 1. Academic Press, Boston-New York-London, 709-725.


<-- Vissza a 2005/7 szám tartalomjegyzékére
<-- Vissza a Magyar Tudomány honlapra
[Információk] [Tartalom] [Akaprint Kft.]