• Differences in Plant Species Composition as Evidence of Alternate States in the Sagebrush Steppe

      Kachergis, Emily; Fernandez-Gimenez, Maria E.; Rocca, Monique E. (Society for Range Management, 2012-09-01)
      State-and-transition models (STMs), conceptual models of vegetation change based on alternate state theory, are increasingly applied as tools for land management decision-making. As STMs are created throughout the United States, it is crucial to ensure that they are supported by ecological evidence. Plant species composition reflects ecosystem processes that are difficult to measure and may be a useful indicator of alternate states. This study aims to create data-driven STMs based on plant species composition for two ecological sites (Claypan and Mountain Loam) in northwestern Colorado sagebrush steppe. We sampled 76 plots with different management and disturbance histories. Drawing on the hierarchical approach currently taken to build STMs, we hypothesized that A) differences in species composition between the two ecological sites would be related to environmental factors and B) differences in species composition within each ecological site would be related to management and disturbance history. Relationships among species composition, site history, and environmental variables were evaluated using multivariate statistics. We found that between ecological sites, species composition was related to differences in soil texture, supporting Hypothesis A and the creation of separate STMs for each site. Within ecological sites, species composition was related to site history and also to environmental variation. This finding partially supports Hypothesis B and the identification of alternate states using species composition, but also suggests that these ecological sites are not uniform physical templates upon which plant community dynamics play out. This data-driven, plant species-based approach created two objective, credible STMs with states and transitions that are consistent with the sagebrush steppe literature. Our findings support the hierarchical view of landscapes currently applied in building STMs. An approach that acknowledges environmental heterogeneity within ecological sites is necessary to help define finer-resolution ecological sites and elucidate cases in which specific abiotic conditions make transitions between states more likely./Los Modelos de Estado y Transición (MET), que son modelos conceptuales en cambios de la vegetación basados la teoría delestado alternativo, su aplicación está en aumento como herramienta para la tomada de decisiones en el manejo de la tierra. Como los MET se han creado a través de los Estados Unidos, es vital que aseguremos que estos están apoyados por evidencia ecológica. La composición de especies refleja el proceso del ecosistema que es difícil de medir y podría ser un indicador útil d eestados alternativos. Este estudio ayuda a crear un MET dirigido por datos basado en las composición de especies de plantas dedos sitios ecológicos (Claypan y Mountain Loam) en la estepa de artemisa al noroeste de de Colorado. Muestramos 76 parcelas con diferente manejo e historias de disturbio. Dibujando el concepto jerárquico actualmente usado para construir los MET, establecimos las siguientes hipótesis A) Las diferencias en la composición de especies entre los dos sitios ecológicos podrían estar relacionadas a factores medioambientales y B) las diferencias en la composición de especies dentro de cada sitio ecológicos podrían estar relacionadas por el manejo y la historia de disturbio. Las relaciones entre la composición de especies, la historia del sitio y las variables medioambientales fueron evaluadas usando estadística multivariada. Encontramos que entre sitios ecológicos, la composición de especies estuvo relacionada con las diferentes texturas del suelo, apoyando la Hipotesis A y la creación de MET separados. Dentro de los sitios ecológicos, la composición de especies estuvo relacionada a la historia del sitio y también a variables medioambientales. Estos resultados apoyan parcialmente la Hipotesis B y la identificación de estados alternativos usando la composición de especies, pero también sugieren que estos sitios ecológicos no son uniformes en laplantilla física que es donde la dinámica de la comunidad vegetal se desenvuelve. Este concepto basado en datos dirigidos en especies de plantas creo dos objetivos, creíbles MET con estados y transiciones que son consistentes con la literatura de la estepade artemisa. Nuestros resultados apoyan el punto de vista jerárquico de paisajes que se usan actualmente para construir MET’s.Un enfoque que reconoce la heterogeneidad medioambiental dentro de sitios ecológicos es necesaria para ayudar a definir mejor resolución de sitios ecológicos y aclarar casos donde condiciones abióticas especificas hacen la transición mas probable.
    • Mapping Total Vegetation Cover Across Western Rangelands With Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer Data

      Hagen, Stephen C.; Heilman, Philip; Marsett, Robert; Torbick, Nathan; Salas, William; van Ravensway, Jenni; Qi, Jiaguo (Society for Range Management, 2012-09-01)
      Remotely sensed observations of rangelands provide a synoptic view of vegetation condition unavailable from other means. Multiple satellite platforms in operation today (e.g. Landsat, moderate-resolution imaging spectroradiometer [MODIS]) offer opportunities for regional monitoring of rangelands. However, the spatial and temporal variability of rangelands pose challenges to consistent and accurate mapping of vegetation condition. For instance, soil properties can have a large impact on the reflectance registered at the satellite sensor. Additionally, senescent vegetation, which is often abundant on rangeland, is dynamic and its physical and photochemical properties can change rapidly along with moisture availability. Remote sensing has been successfully used to map local rangeland conditions. However, regional and frequently updated maps of vegetation cover in rangelands are not currently available. In this research, we compare ground measurements of total vegetation cover, including both green and senescent cover, to reflectance observed by the satellite and develop a robust method for estimating total vegetation canopy cover over diverse regions of the western United States. We test the effects of scaling from ground observations up to the Landsat 30-m scale, then to the MODIS 500-m scale, and quantify sources of noise. The soil-adjusted total vegetation index (SATVI) captures 55% of the variability in ground measured total vegetation cover from diverse sites in New Mexico, Arizona, Wyoming, and Nevada. Scaling from the Landsat to MODIS scale introduces noise and loss of spatial detail, but offers inexpensive and frequent observations and the ability to track trends in cover over large regions./Observaciones de pastizales con sensores remotos proporcionan una vista sin óptica de la condición de la vegetación que no está disponible usando otros medios. Múltiples plataformas satelitales en operación hoy en día (e.g. Landsat, MODIS) proporcionan oportunidades para un monitoreo regional de los pastizales. Sin embargo, la variabilidad espacial y temporal de los pastizales posee retos relacionados con el mapeo de la condición de la vegetación. Por ejemplo, las propiedades del suelo pueden tener gran impacto en la reflectancia registrada por el sensor del satélite. Adicionalmente, la vegetación senescente, lacual es a menudo abundante en los pastizales, es dinámica y sus propiedades físicas y fotoquímicas pueden cambiar rápidamente debido al contenido de humedad disponible. Los sensores remotos han sido utilizados con éxito para mapear las condiciones locales de los pastizales. Sin embargo, mapas regionales y frecuentemente actualizados de la cobertura de la vegetación en pastizales no están disponibles en la actualidad. En esta investigación, se compararon medidas del suelo del total de la cobertura, incluyendo ambas coberturas la verde y la senescente, contra la observada por el satélite para desarrollar un método robusto con la finalidad de estimar el total de la cobertura de la copa de la vegetación sobre la diversa región del Oeste de estado Unidos. Se evaluaron los efectos de escala desde observaciones al ras de suelo hasta aquellas usando Landsat auna escala de 30 m, entonces a la escala de 500 m en MODIS y se cuantificaron las fuentes de variación. El índice ajustado total de vegetación (SATV) captura 55% de la variabilidad en la estimación del total de la cobertura vegetal de diversos sitios en Nuevo México, Arizona, Wyoming, y Nevada. La conversión de escala de Landsat a MODIS introduce cierto margen de error y pérdida de detalle espacial, pero ofrece observaciones baratas y frecuentes así como la capacidad de rastrear las tendencias en cobertura sobre extensas regiones.