Ervin Rasztovits

The incorporation of extreme drought events improves models for beech persistence at its distribution limit

ContextProjections of species distribution models under future climate are usually based on long-term averages. However, singular extreme drought events presumably contribute to the shaping of distribution limits at the retreating low-elevation xeric limits.MethodsThe objectives of this study were to set up a distribution model based on extreme drought events (EDM), which uses sanitary logging information as a proxy of vitality response of beech, and compare it with the results of classical species distribution models (SDMs).ResultsPredictions of the EDM for 2025 were in agreement with those of the SDM, but EDM predicted a more serious decline in all regions of Hungary towards the end of the century.ConclusionThese results suggest that the predicted increase in frequency and severity of drought events may further limit the distribution of beech in the future.

Modelling the Potential Distribution of Three Climate Zonal Tree Species for Present and Future Climate in Hungary

Abstract The potential distribution and composition rate of beech, sessile oak and Turkey oak were investigated for present and future climates (2036-2065 and 2071-2100) in Hungary. Membership functions were defined using the current composition rate (percentage of cover in forest compartments) of the tree species and the long-term climate expressed by the Ellenberg quotient to model the present and future tree species distribution and composition rate. The simulation results using the regional climate model REMO showed significant decline of beech and sessile oak in Hungary during the 21st century. By the middle of the century only about 35% of the present beech and 75% of the sessile oak stands will remain above their current potential distribution limit. By the end of the century beech forests may almost disappear from Hungary and sessile oak will also be found only along the Southwest border and in higher mountain regions. On the contrary the present occurrences of Turkey oak will be almost entirely preserved during the century however its distribution area will shift to the current sessile oak habitats. Kivonat Három klímazonális fafaj hazai potenciális elterjedésének modellezése jelenlegi és jövőbeni klímában. A bükk, a kocsánytalan tölgy és a csertölgy potenciális elterjedését és elegyarányát vizsgáltuk Magyarországon a jelenlegi és a jövőben (2036-2065 és 2071-2100) várható klimatikus körülmények között. A vizsgált fafajok jelenlegi elegyarányának (az erdőrészletben elfoglalt terület aránya, %) és a klímának (az Ellenberg index-el kifejezve) az összefüggését használtuk a fafajok elterjedésének modellezéséhez. A REMO regionális klímamodellel történt szimuláció a bükk és a kocsánytalan tölgy elterjedési területének és elegyarányának jelentős csökkenését mutatta a 21. század folyamán. A század közepére a jelenlegi bükk állományok 35%-a, a kocsánytalan tölgy állományok 75%-a maradna a jelenlegi alsó elterjedési határuk felett. A század végére a bükk szinte teljesen eltűnhet Magyarország területéről és a kocsánytalan tölgy is a magasabb hegyvidékekre és a délnyugati határ menti területre húzódhat vissza. Ellenben a csertölgy jelenlegi állományait várhatóan nem érinti számottevően a klímaváltozás, viszont az elterjedési területe a jelenlegi kocsánytalan tölgyes állományok helyét foglalhatja el.

Erdőtársulások és fafajaik átrendeződési lehetőségei a változó klímában

Kutatasunk sokretű megkozelitest tukroz. Honos fafajaink becsult reakcioi alapjan elemeztuk őshonos fafaju erdőtarsulasaink varhato atrendeződeset. Az elmeleti becsleseket osszedolgoztuk az ujulatra es mortalitasra vonatkozo terepi vizsgalatok eredmenyeivel. Potencialis, invaziobiologiai szempontbol alacsony kockazatu cserefafajokat kerestunk a varhatoan visszaszorulo fafajaink esetleges helyettesitesere. A honos es invazios fafafajok eseteben orszagos adatokon nyugvo, cserefafajok eseteben europai leptekű modellezessel is becsultuk a fajok potencialis es prognosztikus elterjedeset. Potencialis termeszetes erdőtarsulas (PTE) adatbazist epitettunk fel az orszag erdőteruleteire az Orszagos Erdőallomany Adattar alapjan, a jelenre es jovőre vonatkozoan egyarant. Eredmenyeink alapjan az erdő- es erdőssztyep-tarsulasok eseteben egyarant a magas osszeteteli (elegyesseg) es szerkezeti diverzitas (gyepekkel, cserjesekkel mozaikolo allomanyok) jelenthet nagyobb alkalmazkodokepesseget. A kivalasztott tajidegen fafajok alkalmazasara csak az uj korulmenyek kozott is vitalis, őshonos taxonok es az altaluk alkotott (akar ujszerű) tarsulasok altal nyujtott lehetősegek kimeruleset kovetően kerulhet sor.

The effect of soil moisture on the reflectance spectra correlations in beech and sessile oak foliage

Abstract Reflectance intensities of foliage are mostly due to biomaterials synthesised by plants. Adaptation to the continuously changing environment requires the regulated alteration of metabolic processes, which also influences the UV-VIS (Ultraviolet-Visible) and IR (Infra Red) spectra of leaves. For the calculation of various Vegetation Indices (VIs), e.g. NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), the common practice is to use the reflectance spectrum of the whole foliage and when individual leaves of the same plant are sampled, an average VI is derived. On the contrary, our method exploits the small differences between individual leaves of the same plant, making use of the similar distributions of measured reflectance values. Using particular wavelength pairs, linear regressions of reflectance intensities have been investigated. The parameters of these regressions (slope and intercept) have been compared to the temporal variations of the environmental factors, such as temperature, vapour pressure deficit and soil moisture. By assessing the sensitivity of the regression coefficient (slope) to the changing environment, wavelength pairs can be selected whose sensitivity change reflects the effect of soil moisture deficit on the plant. Based on the state-dependent correlations of the reflectance spectra of plant foliage, a new concept is presented that is capable of indicating the level of environmental stress, e.g. drought stress. Kivonat A lombozat reflexiós intenzitásainak változását elsősorban a növény által előállított anyagok okozzák. A folyamatosan változó környezethez való alkalmazkodás megköveteli az anyagcsere-folyamatok szabályozott megváltoztatását, ami befolyásolja a levelek reflexiós spektrumát is az UV, látható és közeli infravörös tartományban. Különböző Vegetációs Indexek (VI) számításánál, mint pl. NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), az általános gyakorlat szerint a teljes lombozat reflexiós spektrumát használják, vagy ha ugyanazon növény különböző leveleit mintázták, akkor egy átlagos VI-t származtatnak. Ezzel szemben módszerünk éppen a növény egyes levelei közötti kis különbségeket hasznosítja, kihasználva a mért reflexiós értékek hasonló eloszlását. Bizonyos hullámhosszpárokat kiválasztva, a mért reflexiós intenzitások lineáris regresszióit vizsgáltuk. A regressziós paramétereket (meredekség és tengelymetszet) összehasonlítottuk a környezeti hatások időbeli változásával, mint pl. hőmérséklet, légköri telítési hiány és talajnedvesség. A regressziós paraméter (meredekség) érzékenységének vizsgálatával olyan hullámhosszpárokat lehet kiválasztani, melyek érzékenység változása tükrözi a talajnedvesség hiány növényre kifejtett hatását. Bemutatjuk az új módszer alkalmazhatóságát, amely a növényi lombozat reflexiós spektrumainak állapotfüggő korrelációján alapul, és amely képes a környezeti stressz, pl. szárazságstressz kimutatására.