A tiered framework for mapping and assessing ecosystem services from semi-natural grasslands: expert-based assessments, proxy indicators and uav surveys

Semi-natural grasslands provide a wide range of goods and services, including plant species diversity, carbon storage and sequestration, biomass production for grazing animals, flood reduction, habitat for migratory and breeding birds, water infiltration, purification and storage, erosion prevention and recreation among others. However, in spite their ecological relevance and ecosystem services supplied, semi-natural grasslands have undergone a substantial decrease in area and connectivity in Estonia. This thesis explores and compares three different methods for assessing and mapping the supply of ecosystems services by semi-natural grasslands in Estonia: Expert-based assessments, proxy indicators and Unmanned Aerial Vehicles-based remote sensing. Each method encompasses an increasing degree of complexity and addresses a different geographical scope, from international (Baltic States) to local (coastal meadows in West Estonia). Beyond assessing the supply of ecosystem services, this thesis also explores the effects of abandonment on grassland species diversity and the effects of different management regimes on sward structure. The results show that in the Baltic States, the nature of grassland ecosystem services trade-offs and synergies is driven mainly by management history and intensity. Within Estonia, wooded meadows and pastures are key providers of high levels of multiple ecosystems services. However, a substantial proportion of these valuable wooded meadows are not eligible for the agri-environmental measures under Pillar 2 of the CAP, as they lay outside of Natura 2000 areas. At the local scale, innovative methods combining Unmanned Aerial Vehicles and multispectral sensors were used to map biomass and sward structure in coastal meadows. The results at this scale show how monospecific grazing leads to homogeneous grass sward structures, whereas mixed grazing increased grassland structural diversity. This work provides the guidance necessary to adapt methods for assessing ecosystem services provided by semi-natural grasslands.

Poollooduslikud rohumaad on erakordselt elurikkad. Poollooduslike rohumaade ökosüsteemiteenuste rohkusele ja nende ökoloogilisele tähtsusele vaatamata on Euroopas nende pindala ja ja nende omavaheline sidusus oluliselt vähenenud. Ka Balti riikides pidurdub maapiirkondade sotsiaalse ja majandusliku allakäigu tõttu poollooduslike rohumaade kasutamine. Rohumaade puuduliku majandamise tõttu on ökosüsteemiteenuste ahelas käivitanud pidurdamatu protsess. Rohumaade kasutamisest väljajätmine mõjutab otseselt tolmlemist, linnuliikide levilaid ning need alad kaotavad nii oma esteetilise kui ka kultuurilise väärtuse. Teisalt mõjutab ka rohumaade intensiivsem kasutus ökosüsteemide toimimist ja ökosüsteemiteenuste ahelat. Euroopa Liidus reguleerib põllumajandusmaa kasutust ja majandamist, maastiku muutmist ja maaelu arendamist ühine põllumajanduspoliitika (ÜPP). Hoolimata ÜPP maaelu arengu programmidest ja rohestamismeetmetest väheneb Euroopas põllumajandusmaastiku elurikkus. Keskkonnaga seotud majandamismeetmete ebapiisavus, põllumajanduse ja keskkonnakaitsega tegelevate ametkondade omavahelise koostöö puudumine ning nende puudulik huvi rohumaade säilitamise vastu on peamised põhjused, miks ÜPP-s sätestatud meetmed pole suutnud elurikkuse vähenemist ära hoida. Mitmed autorid on leidnud, et ühtse ökosüsteemiteenuste hindamise ja kaardistamise raamistiku loomine võib aidata hinnata rohumaade kasutusest väljajätmise ökoloogilisi tagajärgi, määratleda tõhusamad rohumaade majandamise esmatähtsad meetmed ning edendada agroökosüsteemide multifunktsionaalsuse põhimõtteid. ÜPP 2013. aasta aruannetes sedastatakse, et rohumaade kasutamise majanduslikud stiimulid peaksid toetama ökosüsteemiteenuseid. Uuemates keskkonnaanalüüsides ja otsustes arvestatakse ökosüsteemiteenuste raamistikuga järjest rohkem. Samas teeb ökosüsteemiteenuste kaardistamis- ja hindamismeetodite rohkus teenuste hindamise keeruliseks ning sageli ebatõhusaks. Selle uurimistöö raames katsetatakse Eesti poollooduslike rohumaade ökosüsteemiteenuste hindamiseks ja kaardistamiseks astmelist lähenemist. Uurimus on üles ehitatud kolmes astmes, kusjuures igas järgmises astmes kasutatakse eelmisest detailsemat ja täpsemat meetodit ning andmestikku. Igas astmes keskendutakse erinevale geograafilisele piirkonnale, alates rahvusvahelisest fookusest (Balti riigid) kuni kohalikuni. Igas astmes kaardistatakse erinev teenusepakkujate üksus – esimeses ja teises astmes keskendutakse riiklikus integreeritud haldus- ja kontrollsüsteemis defineeritud rohumaade areaalidele, kolmandas astmes aga taimekooslusele. Ökosüsteemi protsesside ja teenuste loomupärane ruumiline levik on uurimuse astmelise lähenemise nurgakivi. Seetõttu kasutatakse igas astmes erinevat kaardistamismeetodit. Lisaks eksperimentaalsele metodoloogiale on töö eesmärk hinnata rohumaade kasutamisest väljajätmisemõju ökosüsteemiteenustele ja erinevaid rohumaade majandamise võimalusi.