Initial plant and soil microbial communities on deglaciated land at four outlet glaciers

Abstract

This study examined the early establishment of plant and soil bacterial and fungal communities, following deglaciation at four glacial forelands by the south slopes of Vatnajökull, SE Iceland. The floristic part of the study included comparisons of initial 7 yr establishment by vascular plants following two deglaciation dates (D2003 vs. D2014) and comparisons of the initial period with the subsequent decade (D2003 after 7 and 18 yrs). Microbial communities were sampled in 2014 (7yr) and 2003 (18yr) sites and for comparison in sites deglaciated 1890 (131yr) and mature birch forests. Comparability in environmental conditions (substrate, temperature and elevation) across forelands and sampling periods allows for the equivalent of spatial and temporal replicates of early colonization patterns.During the first decade, rapid colonization by vascular plants was observed at all forelands, dominated by perennial forbs and graminoids with bryophytes gaining ground in the second decade. Differences in functional group representation and cover accumulation by forelands indicate divergent successional trajectories. I suggest seed dispersal from differing seed pools to correlate with vegetation divergence, indicating a probabilistic and stochastic plant colonization.Microbial community assembly on a phylum level was largely similar across forelands, characterized by rapid establishment of varied bacterial composition but a slower establishment of fungi, a discrepancy possibly influenced by differing dispersal capabilities and metabolic versatility. I suggest that increased vascular plant presence plays a role in modifying microbial communities, particularly bacteria, through soil physicochemical properties. Development of soil bacterial communities seems largely predetermined while fungal communities remain more stochastic.

Ég rannsakaði fyrstu vísa að samfélögum plantna og örvera í jarðvegi í kjölfar jökulhörfunar við fjóra skriðjökla í suðurhlíðum Vatnajökuls. Gróðurhlutinn fól í sér samanburð á samfélögum æðplantna 7 árum eftir hörfun jökla eftir tvö tímabil (frá 2014 og 2003), og samanburð við gróðurframvindu áratugi síðar (2003 eftir 7 ár og 18 ár). Örverusamfélög voru metin á svæðum sem urðu jökullaus 2014 (eftir 7 ár) og 2003 (eftir 18 ár) og til samanburðar á svæðum sem urðu jökullaus ca 1890 (131 ára) og í nærliggjandi birkiskógum. Sambærileg ólífræn umhverfisskilyrði (jarðvegur, hæð yfir sjávarmáli og hitafar) gefa færi á að túlka landnám við jöklana fjóra sem ígildi endurtekninga í tíma og rúmi.Fyrstu 7 árin einkenndust af hröðu landnámi æðplantna þar sem grös og fjölærar jurtir voru ríkjandi en á næsta áratug jókst hlutdeild mosa. Mynstur gróðurframvindu var ólíkt milli jökla, m.a. hvað varðar hlutdeild mismunandi virknihópa, tegundaauðgi og gróðurþekju. Niðurstöður benda til þess að fylgni sé milli hraða og staðbundinna sérkenna framvindunnar og fjölbreytni og eiginleika nágrannagróðurs. Fyrstu framvindustig gróðurs virðast því vera tilviljunarkennd og endurspegla nálægð, fjölbreytni og tegundasamsetningu fræregns frá nágrannagróðursamfélögum.Á fylkingarstigi var samsetning örverusamfélaga að mestu sambærileg milli jökla og einkenndist af hröðu og fjölbreyttu landnámi baktería en hægara landnámi sveppa. Sá munur gæti skýrst af ólíkri dreifihæfni og efnaskiptaeiginleikum baktería og sveppa. Samhliða landnám æðplantna gæti átt hlut í mótun örverusamfélaga, sér í lagi baktería, með áhrifum plantna á eðlisástand jarðvegs. Fyrstu stig í mótun samfélaga jarðvegsbaktería virðist nokkuð fyrirsjáanleg en sveppasamfélög háðari hendingum.