Dark Diversity i naturforvaltningen
Dark diversity (dansk: mørk diversitet) er et nyt koncept indenfor den økologiske forskningsgren, som kan hjælpe os til bedre at målrette naturforvaltningen mod de faktorer, der er vigtige for biodiversiteten. I dag er naturforvaltning i høj grad baseret på enkelte arters krav til levesteder, og ofte kender man ikke naturpotentialerne for de områder man forvalter. Med andre ord ved man ikke præcist, hvilke arter der potentielt kunne trives i de områder man forvalter, og man kender heller ikke årsagerne til, at nogle af disse potentielle arter er fraværende. Det tyder således på, at vigtige elementer af biodiversiteten ikke dækkes af nuværende naturforvaltning. Målet med dette projekt er at skabe bedre viden om, hvad der bestemmer fraværet af arter, og dermed danne grundlag for en mere holistisk og optimal tilgang til naturforvaltning.
Dark diversity dækker over de arter der ikke lever i et givet naturområde, på trods af at omgivelserne opfylder disse arters levestedskrav. Dark diversity er således den mangfoldighed, der ikke lever et givet sted, men som burde leve der. Ved at studere dark diversity kan vi få vigtig viden om, hvorfor denne diversitet mangler, og hvilke faktorer der karakteriserer naturområder, som har en højere grad af dark diversity end andre naturområder (dvs. mangler flere arter end andre).
I et netop afsluttet studie om danske planter (Moeslund m.fl., 2017) har vi med stor succes studeret, hvad der karakteriserer de arter, der oftest er en del af dark diversity. Kort fortalt viser resultaterne at de plantearter, der mangler oftere end andre i lysåbne danske naturområder, er karakteriserede ved bl.a. at være afhængige af svampesymbiose (mycorrhiza), være dårlige til at sprede sig og mistrives ved høj næringsstoftilgængelighed. Resultaterne viser især, at der er behov for flere forsøg med at introducere nogle af de svampe, der er vigtige for visse plantearter, så disse faktisk er til stede i de naturområder, hvor man søger at øge plantediversiteten. Desuden peger resultaterne på et behov for at indarbejde betydningen af tid og rum i naturforvaltningen, dvs. inddragelse af større sammenhængende naturområder og lang tid (kontinuitet) er faktorer, der formentlig vil hjælpe arter, der er dårlige til at sprede sig. Alternativt kan man overveje simpelthen at flytte arterne fra sunde populationer til nye steder, hvor de i dag tilhører dark diversity (altså steder hvor de forventes at kunne trives men endnu ikke findes). Studiet er accepteret til publikation i det anerkendte internationale tidsskrift Journal of Applied Ecology (pt. i trykken, se vedhæftning for en tidlig version).
Dark diversity er et begreb i vækst inden for biodiversitetsforskning og naturforvaltning. En ny artikel (Lewis m.fl., 2016) peger bl.a. på muligheden for at evaluere naturgenoprettelsespotentialet for et givet område, men også muligheden for at studere hvordan man kan fremme dark diversity af invasive arter (dem ønsker man naturligvis forbliver en del af dark diversity). Desuden peger forfatterne på vigtigheden af at studere både karakteristika for de arter, der ofte er en del af dark diversity (som var omdrejningspunktet for Moeslund m.fl. 2017), men i særdeleshed også karakteristika for naturområder med en høj dark diversity.
Vi vil i projektet undersøge, hvad der karakteriserer naturområder med en høj dark diversity ved hjælp af eksisterende lidar-data i kombination med biodiversitetsdata fra bl.a. NOVANA-overvågningen og atlasprojekter (bl.a. Svampeatlas). For at udføre projektet er der behov for en række forskellige kompetencer omkring plantearter, lidar-data indsamling, datahåndtering, programmering, statistik, analyser og formidling. Projektgruppen er derfor sammensat af forskere, der tilsammen har den nødvendige ekspertise til at udføre projektet, og som tidligere har arbejdet sammen og leveret nye forskningsresultater til anvendelse i naturforvaltningen (Moeslund m.fl., 2017). Projektgruppen er – os bekendt – den første gruppe, der arbejder med dark diversity i Danmark. Foruden denne gruppe vil vi involvere en svampeekspert, mindst én specialestuderende samt to ledende forskningsmiljøer inden for lidar og dark diversity i udlandet. Produktet af projektet er 3 fagfællebedømte videnskabelige artikler; én artikel for hvert af nedenstående delprojekter. Udover det lægges der vægt på bred formidling.
Delprojekt 1: Using lidar to characterise plant dark diversity habitats
Formålet med dette delprojekt er at undersøge dels hvilke lidar-baserede variable, der bedst beskriver habitater med høj dark diversity, og dels i hvilken grad vi kan beskrive disse habitater udelukkende ved brug af lidar. Det er et udviklingsprojekt, der tager udgangspunkt i planternes dark diversity baseret på planteartsdata fra NOVANA. Dette datasæt dækker primært planter, er indsamlet siden 2004 af botanikere, det er kvalitetssikret, dækker de enkelte områder relativt godt og rummer samtidig data for de fleste af de områder i Danmark der har en væsentlig naturværdi.
Delprojekt 1 er omfangsrigt, særligt fordi det indebærer håndtering og udvikling af lidar-data som kan genbruges i øvrige delprojekter. Behovet for arbejdskraft vurderes derfor at være omkring 12 fuldtids-måneder. For at løse projektet tilfredsstillende indgår følgende elementer (ansvarlig persons initialer angivet i parentes): ansvarlig for projektet (JEM), håndtering af lidar-data og beregning af variable til analyser (JEM), udtræk og sammenstilling af NOVANA-data (JEM & AKB), vegetationsøkologi (JEM, AKB & AO), programmering (LD), regressionsmodeller (JEM & KC), beregning af dark diversity (AO), analyser af rumlig autokorrelation (CF), formidling (CF & KC) samt idéfase, studie-design, metode- og konceptudvikling, skrivearbejde, produktion af figurer og korrekturlæsning (alle).
Delprojekt 2: Drivers of dark diversity among plant species in Northern Europe
Formålet med delprojekt 2 er at undersøge hvilke andre datakilder, der kan give relevant viden om habitater med høj dark diversity. I tillæg til de lidar data, der er høstet og analyseret i delprojekt 1, er der også behov andre miljødata om habitaternes omgivelser, fx om habitaternes fugtighed, pH, forstyrrelse, næringsstatus. Således tager vi i delprojekt 2 udgangspunkt i NOVANA-data, data fra BIOWIDE-projektet og, for at lukke eventuelle huller i dette datagrundlag, Atlas Flora Danica. NOVANA registrerer for udvalgte habitater bl.a. vandstand, kvælstof og fosfor.
For et mindre antal NOVANA-områder har vi adgang til data om bl.a. temperatur og fugtighed indsamlet med logger-apparater som en del af et andet projekt (udført af PhD Mirrka Jones under et postdoc-ophold ved Aarhus Universitet i 2011, endnu ikke publiceret). BIOWIDE er et stort biodiversitetsprojekt ledet af Aarhus Universitet, hvor man grundigt har registreret alle forekommende arter i 130 prøveflader (40 x 40 m) i repræsentativt udvalgte danske naturområder. Desuden har man registreret en række parametre om områdets omgivelser bl.a. volumen af dødt ved og tætheden af træer. BIOWIDE-datasættet er således helt unikt fordi det både dækker arter, habitater og omgivelser rigtig godt.
Delprojekt 2 genbruger NOVANA-data og principperne for beregning af dark diversity og lidar-variable fra første delprojekt, så behovet for arbejdskraft vurderes at være omkring 7 fuldtids-måneder. For at løse projektet tilfredsstillende indgår følgende elementer: ansvarlig for projektet (AKB), lidar (JEM), udtræk af BIOWIDE-data (AKB), Atlas Flora Danica (AO), sammenstilling af data (AKB, CF & AO), vegetationsøkologi (JEM, AKB & AO), programmering (LD), regressionsmodeller (KC & AKB), beregning af dark diversity (AO), analyser af rumlig autokorrelation (CF), formidling (CF & KC) samt idéfase, metodeudvikling, skrivearbejde, produktion af figurer og korrekturlæsning (alle).
Delprojekt 3: Characterising the structure of forest dark diversity habitats using lidar
Formålet med delprojekt 3 er at undersøge hvordan vi bedst kan karakterisere skovhabitater med høj dark diversity af svampe vha. lidar. Dette fokus er centralt fordi svampe udgør et væsentligt element i forvaltningen af skove, og fordi skovenes struktur er så vigtig for bl.a. svampene, har lidar et særligt stort potentiale til at beskrive og studere disse. Ydermere er svampe, herunder skovlevende svampe, en ofte overset artsgruppe i dansk naturforvaltning. Dette studie vil således bidrage med vigtig viden omkring forvaltning af skovene, særligt omkring sammenhængen mellem dødt ved, urørt skov og dark diversity.
Studiet tager udgangspunkt i data fra Svampeatlas og BIOWIDE, som er de eneste reelle kilder til information om svampenes diversitet i Danmark. Delprojekt 3 genbruger principperne for beregning af lidar-variable og dark diversity fra delprojekt 1, men rummer en ny artsgruppe og nye områder. Derfor vurderes behovet for arbejdskraft at være omkring 10 måneder (5 fra svampeekspert og 5 fra projektgruppen). For at løse projektet tilfredsstillende indgår følgende elementer: ansvarlig for projektet (JEM), lidar (JEM), udtræk af svampeatlas-data (JEM & svampeekspert), BIOWIDE-data (AKB), sammenstilling af data (JEEM & CF), svampeøkologi (svampeekspert), programmering (LD), regressionsmodeller (KC & svampeekspert), beregning af dark diversity (AO & JEM), analyser af rumlig autokorrelation (CF), formidling (JEM & CF) samt idéfase, metodeudvikling, skrivearbejde, produktion af figurer og korrekturlæsning (alle, også svampeekspert).
Fordi alle delprojekter omhandler lidar og dark diversity er der god synergi i projektet og data og principper vil kunne genbruges i et vist omfang. I alle delprojekter indgår data fra det nationale lidar-datasæt (kortforsyningen.dk). Alle de biodiversitetsdatasæt der indgår i projektet er velkendte for projektgruppen, som tidligere har arbejdet med dem bl.a. til Biodiversitetskort for Danmark (Ejrnæs m.fl., 2014). Vi har desuden et godt forhold til relevante kontaktpersoner for de datasæt, der ikke har ophæng på Aarhus Universitet (dvs. Svampeatlas og Atlas Flora Danica som begge indgår i Biodiversitetskortet).
Status 2019
Vi har publiceret et indledende arbejde til delprojekt 1 i Ecological Applications, vi har indsendt resultaterne fra delprojekt 2 til Ecology and Evolution, og vi forventer at indsende resultaterne fra delprojekt 3 til Remote Sensing of Environment i november og at have den sidste artikel fra delprojekt 1 klar med udgangen af 2019.
Vores resultater viser, at der er en sammenhæng mellem planter og svampe; færre svampearter tilhører dark diversity (dvs. mangler et givet sted), når planteartsrigdommen er forholdsvis høj. For både planter og svampe er jordens fugtighed og næringsstofbalance vigtige forklarende parametre for hvor mange arter, der mangler.
For svampenes vedkommende ser det fx ud til, at jo højere fugtighed og næringsstoftilgængelig-
heden er, jo flere arter mangler. For planterne kan vi også konstatere, at jo mindre organisk kulstof, der er i jorden, og jo mindre natur der er i omgivelserne, jo højere er dark diversity.
Alle disse resultater kan være vigtige input til forvaltning af den danske natur og kan pege på hvilke faktorer, forvaltningen skal have for øje, når de forvalter lokal plante- og svampediversitet. Både dark diversity og lidar er relativt nye metoder, og der har været et behov for at udforske begge aspekter. Vores projekt har således bidraget væsentligt til udviklingen og forståelsen af dark diversity som koncept og anvendeligheden af lidar.
Status 2018
Vi har holdt kick-off seminar for projektgruppen i foråret og arbejdet videre med at præcisere fokus i delprojekter. Andrea Oddershede har desværre skiftet job, men en ny medarbejder, José Valdez, vil fremover arbejde med i projektgruppen, hvor han vil fokusere på delprojekt 3. Vi har arbejdet meget med klargøring af data til analyserne i delprojekt 1 og 2 og forventer at påbegynde analysearbejder inden udgangen af 2018. Vi har i den forbindelse næsten færdiggjort et indledende studie af lidar’s betydning for den overordnede biodiversitet, som formodentlig vil blive indsendt til tidsskriftet Diversity and Distributions inden årets udgang. Vi har besøgt Norbert Pfeifer’s lidar-forskningsgruppe ved det tekniske universitet i Wien, og præsenteret vores projekt på konference med særlig fokus på dark diversity i Montana, USA.
Delprojekt 1
Som indledning til studiet har vi foretaget en analyse af lidar-baserede mål og hvordan de forklarer lokal biodiversitet. Studiet er baseret på data fra Biowide-projektet og lavet i samarbejde med andre AU forskere med interesse i lidar og biodiversitet. Der er således opnået en vis synergi med andre projekter og indeværende projekt har derfor kun bidraget med en del af de nødvendige timer hertil. Jesper Erenskjold Moeslund er førsteforfatter på dette indledende studie, som indsendes til tidsskriftet Diversity and Distributions om ganske kort tid, formentlig november 2018. Analysen har vist, at vegetationsstruktur i urtelaget og i busk-laget er særligt vigtigt for planter. Også den faktor der hedder ”amplitude” (den intensitet laserlyset fra lidar-målingen kastes tilbage med) viste sig at være vigtig. Sidstnævnte repræsenterer bl.a. fugtighed og successionsstadie (fx om området er lysåbent, buskdomineret, med spredte træer eller skov).
Det indledende studie danner grundlag for udvælgelsen af lidar-baserede mål til at forklare planternes dark diversity. Vi er nu i gang med at beregne lidar-baserede mål til delprojekt 1. I den forbindelse er udlandsophold hos Norbert Pfeifers forskningsgruppe ved det tekniske universitet i Wien gennemført, men endnu et ophold kan meget vel være relevant på et senere tidspunkt. Denne forskningsgruppe er førende inden for håndtering af lidar-data og dette samarbejdet har således stor værdi for hele projektet. Opholdet var lærerigt og vi har fortsat sparring med tre forskere fra Wien.
Vi har desuden forberedt data til delprojekt 1, dvs. trække NOVANA-data ud fra naturdatabasen og samle det sammen med data om arternes økologiske præferencer. Det er en kompliceret proces at matche data fra forskellige datasæt og vi har derfor gennemført en omfattende kvalitetssikring. Endelig har vi beregnet dark diversity for alle prøveflader. Hele processen er grundigt dokumenteret i form af scripts så vi nemt kan rette til efter behov fremefter.
Delprojekt 2
Vi har forberedt det meste data til dette projekt; data (også miljødata) fra NOVANA og Biowide er sammensat og dark diversity for alle prøveflader er beregnet. Som med det første projekt har vi brugt meget tid på kvalitetssikring og dokumentation i form af scripts. Som nævnt under delprojekt 1 er vi pt. i gang med at beregne lidar-data (det er næsten det samme der skal bruges til delprojekt 1 og 2).
Delprojekt 3
Delprojekt 3 startes op når José Valdez (nyansat på projektet, se under ”Projektdeltagere”) bliver en del af projektgruppen senere i november 2018.
Artikler fra projektet
Projekt info
Projekt deltagere
Jesper Erenskjold Moeslund (forsker, projektleder)
Ane Kirstine Brunbjerg (postdoc)
Lars Dalby (postdoc)
Kevin Kuhlmann Clausen (postdoc)
Andrea Oddershede (postdoc)
Camilla Fløjgaard (postdoc)
Kontaktperson
Jesper Erenskjold Moeslund, Aarhus Universitet
Projektforløb
2017 – 2020