Home About Browse Search
Svenska


Quantifying ecological resilience in lakes – bridging theory and management

Baho, Didier (2015). Quantifying ecological resilience in lakes – bridging theory and management. Diss. (sammanfattning/summary) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 1652-6880 ; 2015:60
ISBN 978-91-576-8318-2
eISBN 978-91-576-8319-9
[Doctoral thesis]

[img]
Preview
PDF
872kB

Abstract

Ecological resilience, defined as the capacity of an ecosystem to withstand disturbances without losing original structures, processes and functions, has remained elusive and challenging to quantify. In this thesis, two methods were used to assess the resilience of aquatic communities to different stressors and management practices. Time series modelling and discontinuity analysis were used to quantify scaling structures and dynamics, both relevant for ecological resilience. The aims of this work were to: (i) evaluate the performances of two time series modelling approaches: Asymmetric Eigenvector Maps (AEM) and Moran’s Eigenvector Maps (MEM), and determine which is best suited to study ecological resilience, (ii) assess the efficiency of liming as management technique to restore lakes to pre-acidified conditions, (iii) investigate if acidified lakes (degraded systems) are more vulnerable to environmental change compared to near-pristine circumneutral lakes, and (iv) investigate regional climatic effects on the resilience of shallow lakes using an experiment along a latitudinal gradient that manipulated nutrients and ecosystem size.

AEM consistently outperformed MEM with differences in modelled scale-specific patterns. These results suggest that the outcomes are dependent on the modelling approach and that AEM might be better suited to assess resilience when temporal trends are relevant. Liming improved species richness and diversity, but resulted in communities that are neither typical of acidified nor of circumneutral lakes. The resilience attributes were similar across all lakes; however both limed and acidified lakes had higher proportions of species with stochastic dynamics. These findings suggest that liming is unable to break the feedbacks that maintain the system in an acidified state. Acidified and circumneutral lakes were found to be equally vulnerable to environmental change as both lake types had similar resilience characteristics. Similar resilience attributes were also observed in the experiment across countries, except when severe drought conditions occurred that apparently led to lower resilience.

Authors/Creators:Baho, Didier
Title:Quantifying ecological resilience in lakes – bridging theory and management
Alternative abstract:
LanguageAbstract
Swedish

Ekologisk resiliens definieras som förmågan hos ekosystem att motstå störningar utan att förlora sin ursprungliga struktur, ingående processer och funktioner. Ekologisk resiliens är fortfarande en utmaning att kvantifiera främst på grund av att många skalor är involverade med komplexa interaktioner dem emellan. I denna avhandling har två statistiska metoder använts för att bedöma resiliens hos akvatiska ekosystem som utsatts för olika typer av mänsklig miljöpåverkan och förvaltningsmetoder. Tidsseriemodellering och diskontinuitetanalys användes för att kvantifiera skalornas strukturer och dynamik, båda relevanta för resiliens. Målen var att: (i) utvärdera vilken av två tidsseriemodelleringsmetoder: Asymmetric Eigenvector Maps (AEM) och Moran’s Eigenvector Maps (MEM), som är främst lämpad för att studera ekologisk resiliens. (ii) Bedöma effekterna av kalkning som förvaltningsmetod för att återställa sjöar som har skadats av surt nedfall: (iii) Undersöka om sådana försurade sjöar är mer sårbara för framtida miljöförändringar jämfört med sjöar med mera neutralt pH och bevarad buffringsförmåga. (iv) Undersöka hur resiliensen i sjöar påverkas av klimateffekter, ekosystemstorlek och näringsämnespåverkan vilket gjordes genom att, i stora tankar, manipulera växtnäring och ekosystemstorlek i en latitudgradient över flera länder.

Resultatet var beroende av modelleringsmetod och AEM överträffade MEM med skillnader i modellerade skalspecifika mönster och bedöms därför vara bättre lämpad att för att bedöma resiliens när underlagsmaterialet innehåller data med tidsserier. Kalkade sjöar hade högre artrikedom och diversitet, men resulterade i samhällen som varken var typiska för försurade sjöar eller neutrala sjöar. Resiliensen var däremot likartad i alla tre typer av sjöar; men både kalkade och försurade sjöar hade fler arter med stokastisk dynamik. Detta tyder på att kalkning inte kan bryta de återkopplingar som upprätthåller ekosystemet i ett försurat läge. Försurade och neutrala sjöar bedömdes vara lika känsliga för miljöförändringar eftersom båda sjötyperna hade liknande resiliensegenskaper. Likartade resiliensegenskaper observerades också i det storkaliga experimentet, utom i ett fall där svår torka ledde till lägre resiliens.

Series/Journal:Acta Universitatis agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :15 May 2015
Depositing date:8 May 2015
Volume:2015:60
Number of Pages:45
Papers/manuscripts:
NumberReferences
IBaho, D.L., Futter, M.N., Johnson, R.K. and Angeler, D.G. (2015). Assessing temporal scales and patterns in time series: comparing methods based on redundancy analysis. Ecological Complexity in press. DOI: 10.1016/j.ecocom.2015.04.001
IIBaho, D.L., Drakare, S., Johnson, R. K., Allen, C. R. and Angeler, D.G. (2014). Similar resilience attributes in lakes with different management practices. Plos One 9(3), e91881.
IIIAngeler, D.G., Baho, D.L., Allen, C.R. and Johnson, R.K. (2015). Linking degradation status with ecosystem vulnerability to environmental change. Oecologia in press. DOI: 10.1007/s00442-015-3281-y
IVBaho, D.L., Tavsanoglu, U.N., Sorf, M., Stefanidis, K., Drakare, S., Scharfenberger, U., Agasild, H., Beklioglu, M., Hejzlar, J., Adrian, R., Papastergiadou, E., Zingel, P., Sondergaard, M., Jeppesen, E. and Angeler, D.G (2015). Macroecological patterns of resilience inferred from a multinational, synchronized experiment. Sustainability 7(2), 1142-1160.
Place of Publication:Uppsala
Publisher:Department of Aquatic Sciences and Assessment, Swedish University of Agricultural Sciences
ISBN for printed version:978-91-576-8318-2
ISBN for electronic version:978-91-576-8319-9
ISSN:1652-6880
Language:English
Publication Type:Doctoral thesis
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:M Aquatic sciences and fisheries > M40 Aquatic ecology
P Natural resources > P01 Nature conservation and land resources
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 105 Earth and Related Environmental Sciences > Climate Research
(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 105 Earth and Related Environmental Sciences > Environmental Sciences (social aspects to be 507)
(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 106 Biological Sciences (Medical to be 3 and Agricultural to be 4) > Ecology
Agrovoc terms:ecosystems, phytoplankton, zooplankton, lakes, watershed management, sustainability, models
Keywords:Resilience, Scales, Time series modelling, Discontinuity analysis, Environmental change, Management, Vulnerability, Phytoplankton, Benthic invertebrates, Zooplankton
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-2640
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-2640
ID Code:12191
Faculty:NJ - Fakulteten för naturresurser och jordbruksvetenskap
Department:(NL, NJ) > Dept. of Aquatic Sciences and Assessment
External funders:EU FP7
Deposited By: Didier Baho
Deposited On:11 May 2015 13:19
Metadata Last Modified:15 Dec 2015 11:52
Project info:
Name:Adaptive strategies to mitigate the impacts of climate change on the hydro-ecological status and biodiversity of European freshwater ecosystems
Acronym:REFRESH
ID:244121
Programme:FP7

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits