Primary Succession and Ecosystem Rehabilitation

0521800765......Page 1
Title......Page 5
Copyright......Page 6
Contents......Page 7
Preface and acknowledgements......Page 13
1.1 Why learn about primary succession?......Page 17
1.1.1 Humans and disturbance......Page 18
1.2 Definitions......Page 21
1.3 Methods......Page 25
1.4 Questions that still remain......Page 28
2.1.1 Physical environment and disturbance......Page 30
2.1.2 Definitions......Page 31
2.1.4 Patch dynamics......Page 33
2.2.1 Earth......Page 35
Volcanoes......Page 36
Earthquakes......Page 40
Erosion......Page 42
Landslides......Page 43
Rocks......Page 45
Hurricanes......Page 49
Uprooted trees......Page 50
Dunes......Page 51
Floodplains......Page 52
Glaciers......Page 54
Drought......Page 56
2.2.4 Fire......Page 57
Erosion......Page 58
Mining......Page 59
Urban......Page 60
Military......Page 61
Transportation......Page 62
2.2.6 Disturbance interactions......Page 64
2.2.7 Summary of disturbance types......Page 66
3.1 Introduction......Page 68
3.2 Early observations......Page 70
3.3 Holism......Page 71
3.4 Neo-holism......Page 76
3.5 Phytosociology......Page 78
3.6 Reductionism......Page 79
3.7 Neo-reductionism......Page 81
3.8 Ecosystem assembly......Page 84
3.9 Models......Page 86
Autogenic models......Page 88
Process models......Page 92
3.9.2 Mathematical models......Page 99
3.10 New directions......Page 102
4.1 Background......Page 104
4.2 Environmental controls......Page 105
4.2.1 Climate......Page 106
4.2.2 Parent material......Page 107
4.2.3 Topography......Page 108
4.2.4 Erosion......Page 109
4.3.1 Texture......Page 111
4.3.2 Compaction......Page 114
4.3.3 Water content......Page 116
4.3.4 pH and cations......Page 118
4.3.5 Nitrogen......Page 121
4.3.6 Phosphorus......Page 124
4.4.1 Plants......Page 128
4.4.2 Soil microbes......Page 129
4.4.3 Mycorrhizae......Page 131
4.4.4 Animals......Page 133
4.5.1 Nitrogen fixation......Page 134
4.5.2 Organic matter......Page 139
4.6 Spatial patterns......Page 143
4.7 Summary......Page 145
5.2 Pre-dispersal considerations......Page 149
5.2.1 Pollination and seed set......Page 150
On-site pollination......Page 151
5.2.2 Seed banks......Page 152
5.2.3 Vegetative reproduction......Page 155
5.3 Dispersal......Page 157
Dispersal models......Page 158
Empirical studies......Page 160
Passive dispersal......Page 161
Active dispersal by animals......Page 163
Dispersal of animals......Page 165
Diffusion......Page 168
Jump dispersal......Page 170
Combined dispersal......Page 171
5.3.3 Barriers......Page 172
Chance and prediction......Page 176
Habitat stress......Page 178
5.3.5 Dispersal conclusions......Page 179
Amelioration......Page 180
Safe-sites......Page 181
Stability......Page 183
Abiotic conditions......Page 186
Growth to maturity......Page 188
Growth forms......Page 189
Biomass accumulation......Page 192
5.5.1 Persistence......Page 193
5.5.2 Longevity......Page 195
5.6.2 Under-saturated late successional communities......Page 197
5.6.4 Priority effects......Page 199
5.6.5 Disharmonic communities......Page 200
5.6.6 Biogeographical effects......Page 202
5.6.7 Establishment conclusions......Page 203
6.1 Introduction......Page 205
6.2.1 Plant impacts on soils......Page 207
6.3 Interactions among plants......Page 214
6.3.1 Facilitation......Page 215
Background......Page 216
Nutrients......Page 220
Nurse plants......Page 223
6.3.2 Inhibition......Page 225
Background......Page 226
Light......Page 228
Thickets......Page 229
Successional implications......Page 232
6.4.1 Mutualisms......Page 233
6.4.2 Herbivores......Page 234
Vertebrates......Page 235
6.4.3 Parasitism......Page 239
6.5 Interactions between animals......Page 240
6.6 Net effects of interactions......Page 242
7.1 Types of trajectory......Page 248
Measurement......Page 251
Assembly......Page 252
Types of convergence......Page 253
Local heterogeneity......Page 256
Subsequent disturbances......Page 257
Mosaics......Page 258
7.1.3 Trajectory networks......Page 259
7.1.4 Parallel trajectories......Page 261
7.1.5 Deflected trajectories......Page 262
7.1.7 Retrogressive trajectories......Page 265
7.1.8 Arrested trajectories......Page 266
7.1.9 Trajectory summary......Page 267
7.2 Temporal dynamics......Page 268
7.2.1 Definitions......Page 269
7.2.2 Methods of measuring rates......Page 270
7.3.1 Biodiversity......Page 274
7.3.3 Biomass and allocation......Page 275
7.4 Environmental feedback......Page 277
7.4.1 Moisture......Page 278
Tropical......Page 280
Deserts......Page 281
7.4.3 Nutrients......Page 282
Volcanoes......Page 283
Dunes......Page 284
Dune slacks......Page 285
Salt flats......Page 286
Mangroves......Page 287
Rock outcrops......Page 289
Water......Page 291
7.5 Summary......Page 292
8.1.1 Introduction and definitions......Page 298
8.1.2 Interdependency between rehabilitation and ecological theory......Page 300
8.2.1 Conceptual framework......Page 303
8.2.2 Planning......Page 308
8.3 Implementation......Page 311
8.3.1 Dispersal......Page 312
8.3.2 Establishment......Page 313
8.3.3 Monitoring......Page 316
8.4 Overcoming adverse conditions......Page 317
8.4.1 Drought......Page 318
8.4.2 Hydric conditions......Page 319
8.4.3 Infertility and toxicity......Page 322
8.4.4 Salinity......Page 327
8.4.5 Extreme pH values......Page 328
8.4.6 Low temperatures......Page 329
8.4.7 Unstable substrates......Page 330
8.4.8 Alien plants......Page 331
8.4.9 Grazing......Page 333
8.4.10 Air pollution......Page 334
8.4.11 Overcoming adversity: a summary......Page 335
8.5.1 Increasing restoration rates......Page 338
8.5.2 Improving the aim......Page 339
8.5.3 Enlarging the target......Page 341
8.5.4 Summary of feedback between theory and practice......Page 342
8.6 Politics......Page 343
9.1 Paradigm shifts......Page 344
9.2.1 Permanent plots......Page 347
9.2.3 Chronosequence studies......Page 348
9.3.1 The end of succession......Page 349
9.3.2 Trajectories......Page 351
9.3.3 Predictions......Page 352
9.4 Missing data and poorly studied habitats......Page 353
9.5 Conclusions......Page 356
Glossary......Page 359
Illustration credits......Page 371
References......Page 373
Index......Page 445