The roles of abiotic and biotic factors in highland vegetation change near Blöndulón, NW Iceland, 200-2000 CE

Abstract

Icelandic plant communities are shaped by climate, volcanism and, since human settlement around 870 CE, by land use. Post-settlement vegetation changes in the lowlands have received more attention than in the highlands. Via palynological analyses of two peat profiles, this study examines highland vegetation change in north-west Iceland, and the role of abiotic and biotic factors, over the last two millennia. Core chronologies rely on tephrochronology and radiocarbon dating. A novel approach in this study is the use of general linear models (GLM) and general linear autoregressive moving average models (GLARMA) to examine the roles of environmental factors (landscape (in)stability, tephra deposition, temperature, grazing and plant interactions) in past plant community changes. Relative to lowland conditions, Betula pubescens was rare within the area from before settlement into the middle ages, while Salix and Betula nana were prominent. Deciduous woody plants became more abundant ca 1350-1700 CE but they generally declined with time while Ericaceae and Poaceae importance increased. Grazing, temperature change and tephra deposition were all important envirormental factors. Landscape instability explained spore abundance well, perhaps due to reworking of spores via soil erosion. Signs of plant interactions, especially competitive exclusion of other plants by deciduous woody plants and Poaceae, were prominent. Empetrum nigrum may have been involved in both positive and negative interactions, despite its possible allelopathic effects. Negative relationships between Cyperaceae and other plants may have arisen from wetland hydrology changes. No single biotic or abiotic factor was found to dominate vegetation change over the last two millennia.

Frá landnámi hafa landnýting, loftslag og eldvirkni mótað íslensk gróðursamfélög. Gróðursaga láglendis er mun betur þekkt en saga gróðurs á hálendinu. Hér er rannsökuð gróðursaga síðustu tveggja árþúsunda á hálendi á norð-vesturlandi, með frjógreiningu sýna úr tveimur mýrarkjörnum. Tímaraðir kjarnanna byggja á gjóskulögum og geislakolsgreiningum. Sérstakt nýnæmi rannsóknarinnar er að beita almennum línulegum líkönum (GLM), og líkönum sem gera ráð fyrir bjögun vegna tímaröðunar sýna (GLARMA), til að greina áhrif af völdum umhverfisþátta (jarðvegsrof, gjóskufall, hitastig, beit og samskipti plantna) í mótun gróðursamfélaga.Frjókornagreiningin sýndi að birki var sjaldgæft fyrir landnám og á miðöldum meðan fjalldrapi og víðitegundir voru mikilvægur hluti af gróðri svæðisins. Algengi sumargrænna viðarkenndra plantna jókst á hluta svæðisins milli 1350 og 1700 e. Kr. en þeim fækkaði svo almennt og hlutur grasa og lyngtegunda jókst. Líkanagreiningin sýndi að beit, hitastig og gjóskufall voru mikilvægir áhrifaþættir fyrir plöntusamfélög við rannsóknastaðina. Tengsl jarðvegsrofs voru að mestu bundin við byrkninga, sem gæti skýrst af endurflutningi gróa úr rofnum (eldri) jarðvegi. Möguleg innbyrðis samskipti plantna og plöntuhópa komu sterkt fram í líkanagreiningunum. Sumargrænar viðarkenndar plöntur og grös voru áberandi í samkeppni við aðrar plöntutegundir og –hópa. Bæði jákvæð og neikvæð sambönd milli sígrænna runna og annarra plantna sáust einnig. Krækilyng var stærsti hópur sígrænna runna en tengsl þess við aðrar plöntur hafa verið talin neikvæð, m.a. vegna eituráhrifa. Mikilvægi algengis stara sem neikvæður þáttur í plöntulíkönum gæti orsakast af breytileika í grunnvatnsstöðu og rakainnihaldi jarðvegs við sýnatökustaðina. Enginn einn lífrænn eða ólífrænn þáttur reyndist áberandi ráðandi í gróðurbreytingum yfir rannsóknartímabilið.