Riparian vegetation metrics as tools for guiding ecological restoration in riverscapes

Descripteurs de la végétation rivulaire comme guide de la restauration écologique au sein des paysages de cours d’eau

Forest Research Centre, Technical University of Lisbon, Agronomy Institute, Tapada da Ajuda, 1349-017 Lisboa, Portugal,
fraguiar@isa.utl.pt

Received: 3 December 2010
Revised: 13 May 2011
Accepted: 15 August 2011

Abstract

Riparian woods are frequently fragmented and degraded, mainly as a consequence of land-cover related stresses, water diversion, regulation and invasive species. The need to enhance these systems towards their natural functioning has motivated numerous restoration efforts. However, river managers still need guidance on how to allocate scarce restoration resources, and to monitor and report the effectiveness of the restoration programmes. For this, the present work proposes a stepwise methodological procedure over spatial scales, using quantitative descriptors (metrics) of the ecological condition of the riparian vegetation. This evaluation is based on the composition and cover of plant assemblages, species attributes, and spatial patterns, which can reflect the deviation of the structure and condition of the riparian zone from the near-natural state to an impaired situation. Landscape metrics obtained from high spatial resolution imagery are used for the evaluation of the spatial features of the riparian zone, followed by the calculation of a riparian multimetric index, based on field observations. The integration of multi-spatial scale information provided by landscape metrics and biological metrics is essential and recommended for decision support of end-users and to evaluate the success of restoration measures.

Résumé

La dégradation et la fragmentation fréquentes des bois rivulaires sont principalement dues à des pressions d’usage du sol, à des modes de gestions des écoulements de l’eau et à la concurrence par des espèces invasives. C’est ce besoin de retour à des fonctionnements plus proches des conditions naturelles qui a motivé nombre d’efforts de restauration. Toutefois les gestionnaires de cours d’eau sont demandeurs d’outils d’évaluation des programmes de restauration et des manières de gérer des ressources qui se raréfient. Pour cela, notre travail propose une méthode hiérarchisée à des échelles spatiales variées, par des descripteurs quantitatifs (métriques) de l’état écologique de la végétation riparienne. Cette évaluation se fait à partir de la composition et du recouvrement des assemblages de plantes, des exigences spécifiques, et de leur répartition spatiale. Cette répartition spatiale est le reflet de l’écart de la structure et de l’état des berges, d’un état de référence quasi-naturel à une situation dégradée. Les métriques paysagères obtenues à partir d’une imagerie spatiale à haute résolution sont utilisées pour évaluer les particularités spatiales des berges, puis pour le calcul d’un indice rivulaire multifactoriel basé sur des observations de terrain. L’intégration d’une information spatiale multi-scalaire renseignée par des descripteurs du paysage est essentielle et recommandée comme support de décision pour les gestionnaires et pour évaluer le succès d’actions de restauration.