Classification, ecological differentiation, and conservation value of Pontic sandy grasslands in the Southern Buh River Basin (Ukraine).

The Southern Buh River is one of the biggest Ukrainian rivers with diverse landscapes and flora. However, plot-based vegetation studies on sandy grasslands of the river basin are poorly available in literature sources and in the relevant phytosociological databases. This study aims to survey plant communities of sandy grasslands in the Southern Buh River Basin and reveal the main environmental factors determining their differentiation. The dataset, consisting of 105 relevés, was classified using unsupervised (modified TWINSPAN) and supervised classification (EUNIS-ESy, EuroVegChecklist). To explore the effect of the environmental variables on the floristic composition and vegetation clusters, I used CCA, DCA, and ANOVA. The current extent of sandy grasslands was assessed in relation to the total area of sand deposits through land-cover analyses. The classification resulted in eight main clusters, which were interpreted as following groups: open sandy grasslands of the Festucion beckeri alliance (Centaureo savranicae-Festucetum beckeri ass. nova, Centaureo margaritalbae-Caricetum colchicae ass. nova, and two informal communities), pioneer sandy vegetation of disturbed areas dominated by annual species (Mollugo cerviana-Carex colchica and Secale sylvestre-Plantago arenaria communities), and hemipsammophytic dry grasslands (Convolvulus arvensis-Festuca stricta subsp. sulcata and Phleum phleoides-Stipa borysthenica communities). According to the CCA analysis, the major variables determining the differentiation of communities were the organic carbon content of the soil, three bioclimatic parameters (minimum temperature of the coldest month, precipitation of the driest quarter, and precipitation of the coldest quarter) and disturbance including ploughing and intensive grazing. The land-cover analysis showed that sandy grasslands are distributed on 0.46% of the total sandy area. The described plant communities support the existence of several rare and endemic plant species and correspond to the habitat types protected by Resolution 4 of the Bern Convention and the European Red List of Habitats. However, their current extent compared to the total area of alluvial terraces in the study region reflects critically low preservation levels. These findings raise conservation concerns and thus call for future protection of sandy grassland in the Southern Buh River Valley. In consequence, I proposed the establishment of eight new nature conservation areas in the study area. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Einleitung - Pontische Sandtrockenrasen des Verbandes Festucion beckeri kommen vom Donaudelta im Westen bis zum Donbecken im Osten vor. In der Ukraine gab es bereits pflanzensoziologische Studien dieses Vegetationstyps aus dem Dnepr-Einzugsgebiet und von der Schwarmeerküste sowie darauf aufbauend nationale Synthesen (KUZEMKO 2009, DZIUBA & DUBYNA 2019, DUBYNA et al. 2020). In anderen Regionen war die Datenlage dagegen ungenügend, so im Tal des Südlichen Bug. Die vorliegende Studie versucht diese Lücke zu füllen. Untersuchungsgebiet - Die Studie beschäftigt sich mit den sandigen Flussterassen des Südlichen Bug und seiner Nebenflüsse Inhul, Kodyma and Savranka im Südwesten der Ukraine. Sie gehören zu den Vewaltungsregionen Mykolajiw und Odessa. Das Klima ist sub-kontinental im Norden und semiarid im Süden des Untersuchungsgebietes, mit Jahresmitteltemperaturen zwischen 9,5 und 10,7 °C und Jahresniederschlägen von 400 bis 550 mm (RUDENKO 2007, KARGER et al. 2017, 2018). Methoden - Zwischen 2018 und 2020 wurden 105 Vegetationsaufnahmen aufgenommen. Ich habe sie mit den Programmen JUICE 7.1 (TICHÝ 2002) and R (R CORE TEAM 2022) analysiert. Für die Vegetationsklassifikation verwendete ich den modifizierten TWINSPAN-Algorithmus (ROLEČEK et al. 2009) mit drei pseudospecies cut levels (0, 5, 15 %), vier Aufnahmen als minimaler Gruppengröße für eine weitere Aufteilung und total inertia als Clusterheterogenitätsmaß. Zur Habitatklassifizierung und zur Überprüfung der syntaxonomischen Zuordnung fanden die elektronischen Expertensysteme EUNIS-ESy und EuroVegChecklist Anwendung. Ich verwendete Ordinationsmethoden (CCA, DCA), um die Beziehung zwischen Umweltfaktoren und Artenzusammensetzung zu visualisieren, und Varianzanalysen, um zu ermitteln, wie sich die unterschiedenen Vegetationstypen in ihren Eigenschaften und Umweltbedingungen unterscheiden. Schließlich bestimmte ich mit QGIS 3.16 die aktuelle Flächenausdehnung von Sandtrockenrasen und setzte sie in Bezug zur Gesamtfläche von Sandablagerungen im Gebiet. Ergebnisse - Die nicht überwachte Klassifikation ergab acht Hauptgruppen, die ich wie folgt interpretierte: offene Sandtrockenrasen des Festucion beckeri (Centaureo savranicae-Festucetum beckeri ass. nova, Centaureo margaritalbae-Caricetum colchicae ass. nova sowie zwei informelle Gesellschaften), therophytenreiche Sandpioniervegetation an gestörten Stellen (Mollugo cerviana-Carex colchica-Gesellschaft, Secale sylvestre-Plantago arenaria-Gesellschaft) sowie Übergänge zwischen Sand- und Kalktrockenrasen („hemipsammophytische" Gesellschaften: Convolvulus arvensis-Festuca stricta subsp. sulcata-Gesellschaft, Phleum phleoides-Stipa borysthenica-Gesellschaft). Die drei laut CCA maßgeblichen Faktorenkomplexe für die Differenzierung der Pflanzengesellschaften waren der organische Kohlenstoffgehalt, drei bioklimatische Variablen (Minimaltemperatur im kältesten Monat sowie Niederschlag im trockensten und im kältesten Vierteljahr) sowie das Störungsregime (Pflügen, intensive Beweidung). Gemäß Landnutzungsanalyse bedecken Sandtrockenrasen aktuell nur 0,46 % der sandigen Böden. Diskussion - Diese Arbeit ist die erste umfassende Studie der Sandvegetation im Tal des Südlichen Bug. Einige der gefundenen Vegetationseinheiten sind aus den benachbarten Tälern nicht bekannt, wobei zwei Assoziationen wahrscheinlich sogar endemisch sind. Darüber hinaus ergeben sich Fragen bezüglich der übergeordneten Syntaxa. Bislang gibt es keine höheren Syntaxa für die ruderalen Sandtrockenrasen wie für die hemipsammophytischen Gesellschaften der pontischen Region, und zwar gleichermaßen in der europäschen Synthese (MUCINA et al. 2016) wie auch in ukrainischen Übersichtsarbeiten (DUBYNA et al. 2019, 2020). Die syntaxonomischen Beziehungen der beschriebenen Einheiten zu anderen Sandtrockenrasen bedürfen weiterer Untersuchungen basierend auf einem umfassenden Datenset aus der Ukraine und benachbarten Regionen. Die untersuchten Pflanzengesellschaften berherbergen mehrere seltene und endemische Pflanzenarten, während zugleich kaum ein Schutzstatus besteht. Dies ist besorgniserregend und sollte geändert werden. In diesem Sinne schlage ich acht neue Naturschutzgebiete vor. [ABSTRACT FROM AUTHOR]