Management, biodiversity and restoration potential of salt grassland vegetation of the Baltic Sea: Analyses along a complex ecological gradient

Abstract

Salt grasslands along the Baltic Sea coasts are characterized by several ecological gradients: Salinity decreases towards the Northeast, climate becomes more continental and winters more ice-rich. Different soils developed because of land rise in the North and land subsidence in the South as a result of glacial history. It was only due to many years of grazing and mowing, that extensive salt grasslands could develop along the Baltic Sea coasts. Because of sedimentation and peat formation, salt grasslands and brackish reed beds can play an important role in the nutrient balance of coastal waters. In addition to diking and drainage, the cessation of agricultural use in the last decades has lead to a strong decline of salt grasslands. Today, low intensity grazing is funded to maintain these ecosystems or re-introduced to restore abandoned salt grasslands. The restoration potential depends inter alia on dispersal and persistence of viable seeds in the soil seed banks. This thesis is composed of three parts: In the first part, the impact of grazing and abandonment of the vegetation of Baltic salt grasslands was studied along the complex ecological gradient. Therefore, species composition and diversity of the vegetation were analysed on three spatial scales (1-25-625 m²) in four regions (Northern Denmark, Schleswig-Holstein/Western Germany, Mecklenburg-Vorpommern/Eastern Germany, Estonia). For this study, grazed salt grasslands were compared with early and late successional stages (late: cover of Phragmites australis > 25%). The second part focussed on the impact of grazing, abandonment and restoration on the vegetation and seeds banks of Estonian salt grasslands. To assess the potential of the seed bank for the restoration of characteristic salt grassland vegetation, the species composition of the seed bank of grazed salt grasslands as well as early and late successional stages was analysed using the emergence method. Further on, the vegetation of five salt grassland sites under restorative grazing was analysed in Estonia (in addition to the vegetation analyses from part 1) to estimate the potential of grazing as a restoration measure. In the third part, it is suggested including also salt grasslands and brackish reed beds at the non-tidal Baltic Sea in the classification of the ecological status of coastal waters following the European Water Framework Directive. Salt grasslands and brackish reed beds of the Baltic are the ecological equivalent to the vegetation of the intertidal zone of the North Sea and can be relevant to the quality of coastal waters, particularly regarding eutrophication. For salt grasslands of the German Baltic coast, a classification method is presented which is based on vegetation parameters such as areal extent, zonation and species composition of the vegetation and supplemented by hydromorphological parameters such as creeks, ditches and dikes. Salzrasen entlang der Ostseekusten sind durch mehrere okologische Gradienten gepragt: Der Salzgehalt nimmt nach Nordosten ab, das Klima wird kontinentaler und die Winter eisreicher. Durch Landhebung im Norden bzw. Landsenkung im Suden aufgrund der Glazialgeschichte entstanden unterschiedlichen Boden. Nur durch langjahrige Beweidung und Mahd konnten an den Kusten der Ostsee grosflachige Salzrasen entstehen. Salzrasen und Brackwasserrohrichte konnen aufgrund von Sedimentation und Torfbildung eine wichtige Rolle im Nahrstoffhaushalt der Kustengewasser spielen. Neben Deichbau und Entwasserung hat die Nutzungsaufgabe in den letzten Jahrzehnten zu einem starken Ruckgang der Salzrasen gefuhrt. Heute wird zum Erhalt dieser Okosysteme eine extensive Beweidung gefordert bzw. zur „Restitution“ brachgefallener Salzrasen wieder eingefuhrt. Das Restitutionspotenzial hangt dabei unter anderem von Ausbreitung und Uberdauerung keimfahiger Samen in den Samenbanken des Bodens ab. Die vorliegende Arbeit gliedert sich in drei Teile: Im ersten Teil wurde der Einfluss von Beweidung und Brache auf die Vegetation von Ostseesalzrasen entlang des komplexen okologischen Gradienten untersucht. Hierzu wurden in vier Regionen (Nord-Danemark, Schleswig-Holstein, Mecklenburg-Vorpommern, Estland) Artenzusammensetzung und -vielfalt der Vegetation auf drei raumlichen Masstabsebenen (1-25-625 m²) analysiert. Fur diese Untersuchung wurden beweidete Salzrasen mit fruhen und spaten Brachestadien (Schilfdeckung > 25%) verglichen. Im zweiten Teil stand der Einfluss von Beweidung, Brache und Restitution auf Vegetation und Samenbanken estnischer Salzrasen im Mittelpunkt. Um das Potenzial der Samenbank fur die Restitution der charakteristischen Salzrasenvegetation zu ermitteln, wurde die Artenzusammensetzung der Samenbank beweideter Salzrasen sowie fruher und spater Brachestadien mithilfe der Keimungsmethode untersucht. Weiterhin wurde dort (zusatzlich zu den Untersuchungen aus Teil 1) die Vegetation von funf wieder in Beweidung genommenen Salzrasen untersucht, um das Potenzial von Beweidung als Restitutionsmasnahme abzuschatzen. Im dritten Teil wird vorgeschlagen, Salzrasen und Brackwasserrohrichte der gezeitenfreien Ostseekuste in die Bewertung des okologischen Zustands der Kustengewasser nach der Europaischen Wasserrahmenrichtlinie einzubeziehen. Salzrasen und Brackwasserrohrichte der Ostsee stellen das okologische Pendant zur Vegetation der Gezeitenzone der Nordsee dar und konnen – insbesondere hinsichtlich der Eutrophierung – fur die Qualitat der Kustengewasser relevant sein. Fur Salzrasen der deutschen Ostseekuste wird ein Bewertungsverfahren vorgestellt, das auf Vegetationsparametern wie Flachenausdehnung, Zonierung und Artenzusammensetzung basiert und durch hydromorphologische Parameter wie Priele, Graben und Deiche erganzt wird.