Correspondence of vegetation boundaries to redox barriers in a Northern European moraine plain

Little attention has been devoted to the investigation of the formation and functioning of ecotones at the interfaces between the upland and riparian zones. The margins of riparian mires act as redox geochemical barriers. Such biogeochemical hot spots retain elements that have leached from upland soils, favouring the growth of mesomorphic plants in hydromorphic soils. This paper aims to clarify the correspondence of vegetation borders to horizontal redox barriers of a Northern European moraine plain in Estonia.24 random transects were surveyed on the moraine plain, sampled across sharp soil moisture boundaries as proxies of redox barriers. The shifts in vegetation perpendicular to the boundaries were investigated. Curves of Euclidean distance were computed by moving a 20 m split-window along transects. The curves showed peaks of high dissimilarity a few metres below the redox barriers in the sites of natural soil moisture. In artificially drained sites, the relict redox barriers poorly corresponded to the vegetation borders. We conclude that in the studied moraine plain, the vegetation boundaries between riparian mires and uplands correspond to the redox barriers. The same can be set as a hypothesis for Northern European moraine plains. Related ecotones can be observed on the footslopes, revealing redox barrier in the landscape and related hot spots in cultural landscapes. In field margins, the redox barriers and corresponding ecotones occur below cultivation terraces. The ecotones may represent functional boundaries for delineating wetlands. Man-made drainage removes soil redox barriers and corresponding vegetation boundaries, making the landscape uniform and therefore vulnerable to disturbances. As a management implication, footslope ecotones should be preserved in their natural condition.

ZusammenfassungDen Untersuchungen zur Entstehung und Funktion von Ökotonen zwischen Uferzonen und Hochflächen hat man bisher zu wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Die Randbereiche der Uferzonen stellen geochemische Barrieren im Sinne von Redox-Vorgängen dar. In solchen biochemischen Hotspots werden Elemente, die aus den Böden der Hochflächen ausgewaschen sind, festgehalten. Sie begünstigen das Wachstum mesomorpher Pflanzen auf eigentlich hydromorphen Böden. Der vorliegende Artikel beleuchtet den Zusammenhang zwischen den Vegetationsgrenzen und den geochemischen Barrieren der nordeuropäischen Moränenlandschaften Estlands.Im Untersuchungsgebiet wurden 24 Transsekte mit scharfen Bodenfeuchtigkeitgrenzen als Stellvertreter der geochemischen Barrieren lokalisiert. Hier wurden die Änderungen im Bewuchs entlang der Grenzen im Profil untersucht. Dazu wurden Entfernungskurven mit dem Split-Moving-Window-Verfahren mit einer Fenstergröße von 20 m berechnet.In Profilen mit ortstypischer Bodenfeuchtigkeit traten die größten Unterschiede in der Vegetation einige Meter unterhalb der geochemischen Barrieren auf. In künstlich entwässerten Bereichen bestand nur ein schwacher räumlicher Zusammenhang zwischen den geochemischen Barrieren und den Vegetationssgrenzen.Daraus lässt sich schließen, dass sich die Vegetationsgrenzen zwischen Uferzonen und Hochflächen im Untersuchungsgebiet mit den geochemischen Barrieren decken. Als Hypothese kann dies für die nordeuropäischen Moränenlandschaften verallgemeinert werden.Vor allem an Hangfußflächen, wo sich die geochemischen Grenzbereiche und die entsprechenden Hotspots der Kulturlandschaft zeigen, kann dies gut beobachtet werden. An den Rändern der landwirtschaftlichen Nutzflächen kommen die geochemischen Barrieren und die entsprechenden Ökotone entlang der Feldraine vor. Künstliche Dränage entfernt diese geochemischen Barrieren und die entsprechenden Vegetationsgrenzen; damit wird die Landschaft einförmig und anfällig für Störungen. Die Autoren geben die Handlungsempfehlung, den natürlichen Zustand der Ökotone an Hangfußflächen zu erhalten.