This study investigated the response of the macrophytes in St Lucia Estuary, northern KwaZulu-Natal to drought. The present distribution of vegetation (2010 / 2011) was mapped and changes over time recorded from past aerial photographs. The changes in macrophyte cover in response to environmental factors (sediment and groundwater characteristics) was measured along four transects in 2010 and compared with results from previous years, in 2005 and 2006. In the current study, 1960 images were digitized to illustrate macrophyte distribution and cover of the Narrows, Makakatana and the Eastern Shores during a low rainfall period which started in 1958. The 2001 images were digitized to illustrate vegetation distribution and cover of the same area prior to the current drought which started in June/ July 2002. The 2008 images were digitized to illustrate vegetation distribution and cover of estuarine vegetation within the floodplain during the drought (after 6 years). The sites were visited in June 2011 for verification of the distribution and boundaries of each macrophyte habitat. The area covered by the water column varied over time. In 1960 during a low rainfall period the water was 32705 ha, 33320 ha in 2001 and reduced to 30443 ha in 2008. The area cover of inundated and dry reeds fluctuated with the water level. Under high water levels, low-lying areas such as Fanies Island and Selley‟s Lake were flooded and under low water levels, intertidal sand and mudflats were exposed and colonised by succulent salt marsh (Sarcocornia spp. and Salicornia meyeriana). Similar conditions were observed at Makakatana. Mangroves were observed from the mouth to the Forks. Avicennia marina was the dominant mangrove species and primary colonizer of dredge spoil. The area cover of mangroves in the vicinity of the mouth fluctuated as a result of fluctuating water levels, dredging operations, excavation of the Back Channel and Cyclone Gamede which killed intertidal vegetation. Between 2001 and 2008, mangrove expansion was faster in the Mfolozi Swamps area (± 1.4 ha yr -1) compared to the Narrows (± 0.4 ha yr -1). Long term monitoring transects were set up in 2005, at Makakatana, Charters Creek, Catalina Bay and at Listers Point to document changes in sediment conditions and vegetation cover. These were sampled in July 2005, October 2005, February 2006 and May 2010. Silt was the dominant particle size at Catalina Bay, Charters Creek and Makakatana. At Makakatana, average ground water salinity was 17.2 ± 6.6 ppt, 4.1± 4.9 ppt at Catalina Bay and 32.9 ± 19.3 ppt at Charters Creek. Drought resulted in the accumulation of salt on the surface sediment layer at Listers Point and Charters Creek due to low rainfall. Listers Point, the site with the lowest freshwater input and habitat diversity had the lowest macrophyte species richness with only three species. The dominant species at this site were Sporobolus virginicus and Chenopodium album L. which are highly salt tolerant species. Catalina Bay had the highest species richness (18 to 27); as a result of freshwater input via groundwater seepage from the sand dune aquifers on the Eastern Shores. Along the Eastern Shores, vegetation was dominated by species of Cyperaceae, Juncaceae and Juncaginaceae. Fluctuations in groundwater depth were observed at all sites, Listers Point groundwater depth in February 2006 was 80 cm and the ground water level was not reached during the May 2010 field trip. During the May 2010 field trip, the water column salinity of the St Lucia system was highly variable, Makakatana had the lowest water column salinity of 7.1 ppt, 42.1 ppt at Catalina Bay, 44 ppt at Charters Creek and Listers Point had the highest water column salinity of 95 ppt. An assessment of the changes in macrophyte cover along the transects showed that cover fluctuated in response to rainfall, water level and drought. At Listers Point, there was a continuous decline in the abundance of Sporobolus virginicus over time which was sparsely distributed in the first 40 m of the transect. Sarcocornia natalensis, a succulent and obligate halophyte, was recorded, in areas with high sediment conductivity. In May 2010, bare ground increased to an average percentage cover of 96.5% and was covered with dead organic matter and a salt crust at Listers Point. At Makakatana, there was a significant decrease in bare ground from July 2005 to May 2010 (H = 24.58, N = 197, p<0.001) as bare areas were colonized by salt marsh. Multivariate analysis showed that the abundance of Sporobolus virginicus was positively influenced by sediment moisture content and Paspalum vaginatum abundance was strongly influenced by the water column salinity. At Catalina Bay, low sediment conductivity at the groundwater seepage area resulted in terrestrial vegetation encroaching on estuarine vegetation. Sarcocornia natalensis became more abundant towards the water column. During the period of study, species richness at St Lucia ranged from 2 (Listers Point, May 2010) to 27 (Catalina Bay, February 2006). Salinity and water level fluctuation have a significant impact on the distribution of macrophytes at St Lucia during the drought. In saline areas salt marsh plants have colonized exposed shorelines and along the Eastern Shores groundwater seepage has increased macrophyte species richness. Low water levels have resulted in the exposure and desiccation of submerged macrophytes, which are replaced by macroalgae.

Die Kulturlandschaft und ihre Bewirtschaftung haben sich seit dem Beginn der großräumigen Intensivierungsprozesse (z.B. Meliorationen, synthetischer Düngung und Herbizidgebrauch) in den 1950/60er Jahren in Mitteleuropa dramatisch geändert. Viele der ehemaligen artenreichen Grünlandflächen wurden in den letzten Jahrzehnten beseitigt (z.B. durch Umbruch zu Acker). Dies führte zu einem allgemeinen Grünlandrückgang in Deutschland. Heute werden die meisten Ackerflächen und die restlichen Grünlandflächen sehr intensiv bewirtschaftet. Die gegenläufige Entwicklung, die Umwandlung von Äckern zu Grünland, ist eher eine regionale Erscheinung, z.B. im Hügeland oder im Zuge von Kompensationsmaßnahmen. Die Artenzusammensetzung dieser Grünländer unterscheidet sich jedoch häufig von solchen mit längerer Habitatkontinuität. Um die Effekte von solch weiträumigen Meliorationsmaßnahmen auf die Phytodiversität, die Landschaftsstruktur und die hiermit einhergehende Grünlandfragmentierung sowie deren Auswirkungen auf die Pflanzenarten des Grünlandes zu erfassen, ist es nötig, historische Daten aus den 1950er Jahren, bevor die gravierenden, ackerbaulichen Intensivierungen begannen, auszuwerten. Feucht- sowie artenreiche Frischgrünländer waren in den 1950/60er Jahren ein typischer und weit verbreiteter Habitattyp, gelten jedoch aktuell als sehr bedroht in Mitteleuropa. Wiederholungsstudien mit mehreren Untersuchungsflächen und einem Untersuchungs-zeitraum von 50-60 Jahren, der vor den weiträumigen Intensivierungen beginnt, fehlen bislang und klar verortete historische Vegetationsdaten sind selten. Obwohl der Graslandanteil in einigen Hügelregionen in Deutschland zugenommen hat ist die ökologische Qualität vieler dieser Flächen gering. Zusätzlich sind artenreiche Kalkmagerrasen als ein Relikt früherer Bewirtschaftsformen und typischer Bestandteil des Hügellandes durch Nutzungsaufgabe (Sukzession) und Nährstoffeintrag gefährdet. Das Ziel dieser Doktorarbeit war es, den Landschaftswandel und die Veränderungen im Grünland in sechs Flussauengebieten (sowie einem durch Naturschutzstatus geschützten Gebiet) und einem typischen Gebiet des Hügellandes in Norddeutschland zu untersuchen. Hierzu wurden sowohl der Grünlandanteil, die Habitatkontinuität, der aktuelle Habitattyp, der Fragmentierungsgrad als auch die Auswirkungen auf die Artenzahlen, Artenzusammensetzung und die funktionelle Diversität untersucht. Die Studien in den Flussauen basieren auf fein aufgelösten historischen Vegetationskarten und dazugehörigen Vegetationsaufnahmen aus demselben Zeitraum. In 2008 wurden diese sechs Gebiete (+1 geschütztes Gebiet) mittels einer Biotoptypenkartierung erneut erfasst. Innerhalb dieser kanpp 2800 ha (2500 + 293 ha) früherer Grünländer wurden randomisierte Punkte gelegt und zusätzlich Vegetationaufnahmen in allen aktuellen Grünländern (inklusive Sukzessionsstadien) angefertigt. Die Fallstudie (2500 ha) aus dem niedersächsischen Hügelland basiert auf aktuellen Vegetationsaufnahmen, die ebenfalls mittels randomisierter Punkte in den bestehenden Grünländern (394 ha) angefertig wurden. Zusatzdaten über z.B. die aktuelle Bewirtschaftung oder die Habitatkontinuität (Auswertung historischer Karten) wurden ebenfalls erfasst. Die erste Studie zeigte, dass die ehemaligen artenreichen Feucht- und Frischgrünländer in den ungeschützten Gebieten drastisch, um über 80% der ursprünglichen Fläche, zurückgegangen sind. Sie wurden größtenteils durch Äcker, Intensivgrünländer aber auch Brachestadien ersetzt. Bedingt durch diesen starken Flächenrückgang hat die Fragmentierung der Restflächen stark zugenommen. Die durch ein Naturschutzgebiet geschützte Untersuchungsfläche an der Havel zeigte im Vergleich relative geringe Veränderungen. Daraus lässt sich deuten, dass lokale Effekte wie Düngung oder Drainage und nicht überregionale Effekte wie Klimaerwärmung oder der Eintrag von Stickstoff durch Luft die Hauptursache für den dokumentierten Wandel sind. Die zweite Studie in den Grünländern der Auen zeigte, dass sich die Artenzusammensetzung in den letzten fünf bis sechs Jahrzehnten in allen Gebieten stark verändert hat, die Artenzahlen der Vegetationsaufnahmen um 30-50% und auch die funktionelle Diversität in ähnlichem Maße zurückgegangen sind. Die Ellenberg-Zeigerwerte (EIV) für Nährstoffverfügbarkeit sind im Vergleich zu den 1950/60er Jahren stark gestiegen und die Unterschiede zwischen den ungeschützen und dem geschützten Gebiet unterstützen ebenfalls die Annahme, dass Veränderungen größtenteils durch lokale Faktoren und nicht durch überregionale Effekte verursacht wurden. Der Trend in den ungeschützten Gebieten geht zu artenamen Grünlandgesellschaften, die von wenigen konkurrenzstarken und mahdtoleranten Arten dominiert werden. Frühblühende und auf Insektenbestäubung angewiesene Pflanzen sind stark zurückgegangen, mit entsprechenden Auswirkungen auf die Tierwelt. Die dritte Studie verknüpft den dramatischen Grünlandrückgang und die zunehmende Fragmentierung mit der Artenverarmung seit den 1950/60er Jahren. Hierfür wurden mittels definierter Kriterien eine Liste von 78 für das Feucht- und Frischgrünland charakteristischen Grünlandarten definiert, die die Grundlage für die weiteren Analysen bildeten. Die Artenzahlen auf Ebene der Vegetationsaufnahmen nahmen um 30-66% ab. Die getesteten Landschaftsstrukturmaße hatten keinen nachweisbaren Einfluss auf die Artenzahlen auf Landschaftsebene. Die Distanz zum nächstgelegenen und geeigneten Habitat für die charakteristischen Arten hatte einen geringen negativen Effekt auf die Artenzahl der Vegetationsaufnahmen. Die Ellenberg-Zeigerwerte (N, F) und die Diversitätsmaßzahlen an charakteristischen Arten weisen ebenfalls auf den Effekt der lokalen Bewirtschaftung und nicht auf Fragmentierung als treibende Kraft beim Rückgang und dem Wandel der Artengarnitur hin. Im Gegensatz zu den Untersuchungsgebieten in den Flussauen hat sich der Grünlandanteil in der Fallstudie im niedersächsischen Hügelland seit den 1950er Jahren verdoppelt. Es wurden sechs verschiedene Grünlandtypen mit einer Spanne von unter 15 bis zu deutlich mehr als 27 Arten pro Aufnahme erfasst. Die besonders artenreichen Bestände sind aber mit ca. 6% der Fläche sehr selten. Die Anzahl an insektenbestäubten Pflanzen als auch die absoluten Artenzahlen gehen mit steigender Nutzungsintensität (indiziert durch die Ellenberg-Zeigerwerte Nährstoffe (N) und Mahdtoleranz (M)) wie in den Untersuchungsgebieten in den Flussauen zurück. Artenreiche Grünländer kommen nur auf mit Schafen beweideten Flächen mit einer Habitatkontinuität von mindestens 100 Jahren vor. Grünländer mit mittleren Artenzahlen sind größtenteils auf früheren Äckern mit einer Habitatkontinuität von weniger als 30 Jahren zu finden. Die dargestellte Untersuchung hat dramatische Verluste in den Grünlandflächen der Flussauen aufgezeigt. Die Restflächen sind fragmentiert und die Artenzahlen sowie die funtionelle Diversität stark zurückgegangen. Die Fallstudie im niedersächsischen Hügelland zeigt, dass selbst in Landschaften mit hohem Grasslandanteil die ökologische Qualität von den meisten Grünländern nur noch gering ist.

Hlogoma Mountain is a small inselberg surrounded by farms and commercial forestry in the Underberg district (KwaZulu-Natal) within the Gs10 Drakensberg Foothill Moist Grassland. As little is known about the vegetation on Hlogoma, a survey was undertaken to classify, map and describe the plant communities occurring on the inselberg. A total of 100 (16 m2) randomly stratified sample plots were placed in homogeneous vegetation units within the 117 ha study area. A TWINSPAN classification, refined by Braun-Blanquet procedures, resulted in the identification of two major communities, five communities, 12 sub-communities and four variants. All communities were described and a vegetation map constructed. Ordinations identified key environmental variables that have an impact on the vegetation at the study site. A plant species checklist was created and analysed for floristic composition; rarity and threatened species; medicinal plants; endemism; phenology; flower colour and elevation range; species richness and plant community biodiversity. A total of 467 species were identified, represented by 271 genera and 87 families. Four Red Data species and a new Aspidoglossum species were discovered. Two near-endemic genera, two endemic species and 88 near-endemic species belonging to the Drakensberg Alpine Centre were found on Hlogoma. This study showed that Hlogoma Mountain is an inselberg with high plant species richness and endemism, and is a refuge of conservation importance for biodiversity. / Environmental Sciences / M. Sc.(Environmental Science)

R É S U M É<p><p>I. Actuellement, en Afrique sub-saharienne, les acteurs de la conservation considèrent que la<p>survie à long terme de la faune sauvage ne peut être assurée que par le maintien de son habitat<p>en dehors des aires de conservation intégrale. Dans cette optique, les projets de conservation<p>tentent de préserver des étendues de végétation naturelle au sein de « zones tampons » ou de<p>« corridors de migration » dans la périphérie des aires protégées. Cette thèse s’est intéressée aux possibilités de conserver de tels espaces en concertation avec les populations riveraines du parc national de Zakouma, une aire protégée du Sud-est du Tchad. Notre objectif a été de rechercher des solutions aux problèmes que rencontrent généralement les aménagistes dans cette action. Notre hypothèse est que l’aménagement des périphéries d’aires protégées doit s’appuyer sur une meilleure identification des déterminants locaux de l’exploitation des espaces de végétation naturelle, et que leur analyse doit s’appuyer sur une approche spatiale.<p>II. Plusieurs étapes de recherches ont permis d’alimenter notre réflexion :<p>Une première phase de terrain a été tout d’abord été menée à Am Choka, un village représentatif de la zone la plus densément peuplée de la périphérie est du PNZ. Les objectifs visés étaient i.) d’une part, de déterminer les activités humaines affectant le plus le paysage<p>végétal naturel de la périphérie du parc, et donc susceptibles d’annihiler son rôle de « zone<p>tampon », et ii) d’autre part, d’identifier les savoir-faire et les facteurs socioéconomiques et<p>politiques qui régissent l’exploitation des espaces de végétation naturelle. Outre l’observation participante au village, des cartographies fines du terroir et des zones d’exploitation, ainsi que des entretiens semi-structurés ont été réalisés sur le terrain.<p>La seconde phase de recherche a été consacrée à la réalisation d’un outil cartographique dans<p>le but (i) d’évaluer l’état de la zone périphérique en terme de répartition et d’occupation relative des diverses formations végétales naturelles par rapport à l’emprise agricole, et ii.) d’en déduire les zones de la périphérie les plus susceptibles de faire l’objet d’un processus de gestion des espaces de végétation naturelle. A cet effet, quatre images satellites récentes ont été acquises. Les opérations de terrain ont donné lieu à 234 relevés sur ligneux et 2440 relevés qualitatifs d’autres types d’occupation du sol. Ces relevés ont été utilisés pour l’interprétation des scènes satellites en unités cartographiques.<p>La troisième phase de recherche a porté sur une analyse du dispositif d’aménagement récemment proposé pour la zone périphérique du PNZ par le projet gestionnaire du parc. Notre objectif était de mettre en évidence, les modalités réelles de prise en compte de l’organisation locale de l’exploitation ou de la gestion des espaces de végétation naturelle, et de les confronter avec les connaissances acquises lors de la première phase de recherche. <p>III. La recherche aboutit aux résultats suivants :<p>Les populations rurales ont une bonne connaissance du milieu physique et utilisent une<p>typologie qui leur permet de localiser les différentes composantes de leur terroir et de leur<p>finage, et d’en évaluer le potentiel.<p>La défriche des espaces de végétation naturelle à des fins agricoles est régie par des instances<p>coutumières villageoises et cantonale qui exercent un fort pouvoir en matière de gestion du<p>foncier et de planifications agricoles.<p>La culture du sorgho repiqué (berbéré - Sorghum bicolor) constitue la principale source de<p>réduction des espaces de végétation naturelle. Elle modifie le paysage sur de grandes portions<p>de territoire car sa mise en place nécessite un essartage intégral des savanes à Acacia seyal.<p>L’accès et l’usage des espaces de végétation naturelle pour la collecte de produits forestiers<p>ligneux et non-ligneux sont libres et non liés à la propriété foncière. L’exploitation de ces<p>produits n’entraîne pas de coupe à blanc mais les contraintes d’exploitation conditionne l’étendue spatiale du finage autour d’un village donné. Certaines zones du finage sont cependant l’objet de bornages fonciers en vue de projets agricoles à plus ou moins long terme. Les travaux cartographiques ont abouti à l’appréciation de l’étendue et de répartition des formations végétales naturelles. Le sorgho de décrue occupe un peu moins de 5% de la totalité de la superficie de zone périphérique. Les zones de cultures sont concentrées pour l’essentiel à<p>l’est et au nord de l’aire protégée. Un dixième de la superficie d’origine des savanes à Acacia<p>seyal a déjà été exploité à des fins agricoles. Cette carte peut être exploitée pour localiser les<p>zones d’enjeux entre conservation et développement économique. Cet exercice permet de<p>reconsidérer la délimitation en zones de protection de la périphérie.<p>Dans sa formulation, le « plan de gestion » témoigne largement d’une volonté d’associer les<p>populations riveraines à l’aménagement de la périphérie du parc. Cette collaboration sera<p>certainement entravée par l’absence de compensation en contrepartie de la limitation du<p>développement agricole au profit de l’habitat de la faune sauvage. Par contre, elle pourrait<p>être favorisée si le zonage proposé correspondait aux limites des terroirs et des finages. Un<p>préliminaire à tout processus de gestion concertée des espaces de végétation naturelle est aussi l’identification des décideurs qui ont autorité sur ces espaces. L’étude débouche sur suggestions permettant aux aménagistes leurs permettant d’atteindre leurs objectifs de conservation de la faune et de son habitat en concertation avec les populations riveraines. Ces recommandations peuvent certainement être adaptées à d’autres contextes d’aménagement des périphéries d’aires protégées. <p><p><p>ABSTRACT<p>I. Nowadays, in Sub-Saharan Africa, conservation actors believe that the long-term survival<p>of wild animals can be ensured only through the maintenance of their habitat outside areas of<p>total conservation. Accordingly, conservation projects seek to preserve areas of natural<p>vegetation in “buffer zones” or “migration corridors” on the periphery of protected areas.<p>The present doctoral thesis studies the possibilities of conservating such areas in concertation<p>with the populations living around Zakouma National Park (ZNP), a protected area in southeast<p>Chad. Our aim has been to find solutions to the problems generally encountered by forest<p>managers working towards this goal. Our hypothesis is that the management of surroundings<p>of protected areas must be grounded on a better identification of the local factors determining<p>the exploitation of natural vegetation areas, and that any analysis must be based on a spatial<p>approach.<p>II. Several steps in the research provided grounds for reflection:<p>As a first phase, a survey was conducted in Am Choka, a village representative of the most<p>densely populated zone of the eastern periphery of ZNP. The objectives were (i) to determine<p>which human activities most affect the natural vegetal landscape of the periphery of the park<p>and hence are likely to annul its role of “buffer zone”, and (ii) to identify which know-how<p>and socio-economic or political factors govern the exploitation of natural vegetation areas. In<p>addition to participatory observation in the village, detailed maps were made of the ‘terroir’<p>and the ‘finage’ (the total area exploited by a village), and semi-structured interviews were<p>conducted on the spot.<p>The second phase of research was dedicated to the creation of a cartographic tool with the<p>intention of (i) assessing the state of the peripheral zone in terms of where and to what extent<p>the natural vegetal formations are situated in comparison with the land under cultivation, and<p>(ii) pinpointing the peripheral zones best suited to a process of management of natural<p>vegetation areas. To that end, four recent satellite pictures were acquired. Operations on the<p>ground yielded 234 plottings over wood stands and 2 440 qualitative plottings of other types<p>of land occupation. These plottings were used to convert the satellite images into cartographic<p>units.<p>The third phase of research was concerned with an analysis of the management mechanism<p>recently proposed for the peripheral zone of ZNP by the park management project. Our aim<p>was to bring to the fore the actual methods by which the local organisation of exploitation or<p>management of the natural vegetation areas is taken into account and to compare them with<p>the knowledge acquired under the first phase of research.<p>III. The research produced the following results:<p>The rural populations have a good knowledge of the physical environment and use a typology<p>which enables them to localise the different components of the terroir and of the finage, and<p>to assess their potential.<p>The clearing of areas of natural vegetation for agricultural purposes is governed by traditional<p>village or canton authorities, which exert a powerful influence over land management and<p>agricultural planning.<p>The cultivation of transplanted sorghum (berbéré - Sorghum bicolor) is the main source of<p>reduction of areas with natural vegetation. It modifies the landscape over large swathes of<p>territory inasmuch as this cultivation method leads to a total clearing of the Acacia seyal<p>savannas. Access to and use of areas of natural vegetation for collecting wood and non-wood forest<p>products are free and not linked to land ownership. Exploiting these products does not lead to clear-cutting of the forest, but the constraints of exploitation influence the spatial extent of the finage around a given village. Some zones of finage are nevertheless subjected to land<p>boundary markings when agricultural projects are planned in the shorter or longer term.<p>The cartographic findings led to an assessment of the area covered by, and the distribution of,<p>natural vegetal formations. Flood-irrigated sorghum occupies just under 5% of the total area<p>of the periphery. The cultivation zones are mostly concentrated east and north of the protected area. One tenth of the original area of Acacia seyal savannas has already been exploited for agriculture. The map can also be used to identify areas caught between conservation and<p>economic development. This exercise makes its possible to reconsider the delimitation of the<p>periphery into protection zones. In its formulation, the “management plan” largely reveals the will to involve local populations<p>in the management of the periphery of the park. This collaboration will certainly be hampered<p>by the absence of compensation to offset any limitation of agricultural development to the<p>benefit of the wild animal habitat. It could, however, be promoted if the proposed zoning were<p>to correspond to the limits of the terroirs and finages. A preliminary to any process of<p>concerted management of the areas of natural vegetation would also be to identify the<p>decision-makers who have authority over these expanses. The present study throws up suggestions as to how forest managers might attain their<p>objectives for the conservation of fauna and their habitat in concertation with the local<p>populations. These recommendations can certainly also be extrapolated to other contexts of<p>management of the peripheries of protected areas. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished