Главная \ Наука \ Научные издания КФУ \ Ученые записки Казанского университета \ Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки \ Архив

Проверка гипотез зависимости продуктивности растительных сообществ от видового и функционального разнообразия

Т.В. Рогова, И.С. Сауткин, Г.А. Шайхутдинова
Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия

ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ

Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2542-064X.2022.1.76-93

Для цитирования: Рогова Т.В., Сауткин И.С., Шайхутдинова Г.А. Проверка гипотез зависимости продуктивности растительных сообществ от видового и функционального разнообразия // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2022. – Т. 164, кн. 1. – С. 76–93. – doi: 10.26907/2542-064X.2022.1.76-93.

For citation: Rogova T.V., Sautkin I.S., Shaikhutdinova G.A. Testing hypotheses of plant community productivity dependence on species and functional diversity. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2022, vol. 164, no. 1, pp. 76–93. doi: 10.26907/2542-064X.2022.1.76-93. (In Russian)

Аннотация

В статье представлены результаты проверки гипотез о зависимости значений первичной надземной биомассы от средневзвешенных значений функциональных признаков растений-доминантов сообщества (гипотезы соотношения биомассы) и функционального разнообразия (гипотезы комплементарности ниш). Растительный покров изученной территории представлен луговыми сообществами и напочвенным покровом лесных сообществ. В качестве материала для исследования была собрана надземная биомасса растений, у которых измеряли функциональные признаки листьев: площадь (LA), сухую массу (LDM), удельную листовую поверхность (SLA) и их средневзвешенные значения (CWM). Функциональное разнообразие измеряли индексами функционального богатства (Fric), выравненности (Feve) и дивергенции (Fdiv). В результате проверки гипотезы о соотношении биомассы выявлена значимая положительная связь биомассы луговых сообществ со значениями CWM признаков LA и SLA. При проверке гипотезы комплементарности ниш статистически значимые связи биомассы и индексов функционального разнообразия не выявлены как для луговых, так и для лесных сообществ. Индексы функционального разнообразия травяно-кустарничкового яруса лесных сообществ показывают заметно более выраженные положительные связи с биомассой яруса. Гипотеза о соотношении биомассы наилучшим образом объясняет связь между биомассой и средневзвешенными значениями признаков луговых сообществ, а гипотеза о комплементарности ниш может работать при объяснении связи биомассы и функционального разнообразия растений лесных сообществ.
Ключевые слова: функциональное разнообразие, гипотеза соотношения биомассы, гипотеза комплементарности ниш, LA, LDM, SLA, CWM

Литература

Daily G.C., Polasky S., Goldstein J., Kareiva P.M., Mooney H.A., Pejchar L., Ricketts T.H., Salzman J., Shallenberger R. Ecosystem services in decision making: Time to deliver // Front. Ecol. Environ. – 2009. – V. 7, No 1. – P. 21–28. – doi: 10.1890/080025.
Perrings C., Naeem S., Ahrestani F.S., Bunker D.E., Burkill P., Canziani G., Elmqvist T., Fuhrman J.A., Jaksic F.M., Kawabata Z., Kinzig A., Mace G.M., Mooney H., Prieur-Richard A.-H., Tschirhart J., Weisser W. Ecosystem services, targets, and indicators for the conservation and sustainable use of biodiversity //Front. Ecol. Environ. – 2011. – V. 9, No 9. – P. 512–520. – doi: 10.1890/100212.
Díaz S., Fargione J., Chapin III F.S., Tilman D. Biodiversity loss threatens human well-being // PLoS Biol. – 2006. – V. 4, No 8. – Art. e277, P. 1300–1305. – doi: 10.1371/journal.pbio.0040277.
Mace G.M., Norris K., Fitter A.H. Biodiversity and ecosystem services: A multilayered relationship // Trends Ecol. Evol. – 2012. – V. 27, No 1. – P. 19–26. – doi: 10.1016/j.tree.2011.08.006.
Cardinale B.J., Duffy J.E., Gonzalez A., Hooper D.U., Perrings C., Venail P., Narwani A., Mace G.M., Tilman D., Wardle D.A., Kinzig A.P., Daily G.C., Loreau M., Grace J.B., Larigauderie A., Srivastava D.S., Naeem S. Biodiversity loss and its impact on humanity // Nature. – 2012. – V. 486, No 7401. – P. 59–67. – doi: 10.1038/nature11148.
Василевич В.И. Функциональное разнообразие растительных сообществ // Бот. журн. – 2016. – Т. 101, № 7. – С. 776–795. – doi: 10.1134/S0006813616070024.
Díaz S., Quétier F., Cáceres D.M., Trainor S.F., Pérez-Harguindeguy N., Bret-Harte M.S., Finegan B., Peña-Claros M., Poorter L. Linking functional diversity and social actor strategies in a framework for interdisciplinary analysis of nature’s benefits to society // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. – 2011. – V. 108, No 3. – P. 895–902. – doi: 10.1073/pnas.1017993108.
Grime J.P. Benefits of plant diversity to ecosystems: immediate, filter and founder effects // J. Ecol. – 1998. – V. 86, No 6. – P. 902–910. – doi: 10.1046/j.1365-2745.1998.00306.x.
Garnier E., Cortez J., Billès G., Navas M.-L., Roumet C., Debussche M., Laurent G., Blanchard A., Aubry D., Bellmann A., Neill C., Toussaint J.-P. Plant functional markers capture ecosystem properties during secondary succession // Ecology. – 2004. – V. 85, No 9. – P. 2630–2637. – doi: 10.1890/03-0799.
Violle C., Navas M.L., Vile D., Kazakou E., Fortunel C., Hummel I., Garnier E. Let the concept of trait be functional! // Oikos. – 2007. – V. 116, No 5. – P. 882–892. – doi: 10.1111/j.0030-1299.2007.15559.x.
Casanoves F., Pla L., Di Rienzo J.A., Díaz S.F. Diversity: A software package for the integrated analysis of functional diversity // Methods Ecol. Evol. – 2011. – V. 2, No 3. – P. 233–237. – doi: 10.1111/j.2041-210X.2010.00082.x.
Ахметжанова А.А., Онипченко В.Г., Эльканова М.Х. Стогова А.В., Текеев Д.К. Изменение эколого-морфологических параметров листьев альпийских растений при внесении элементов минерального питания // Журн. общ. биол. – 2011. – Т. 72, № 5. – С. 388–400.
Tilman D. The ecological consequences of changes in biodiversity: A search for general principles // Ecology. – 1999. – V. 80, No 5. – P. 1455–1474. – doi: 10.1890/0012-9658(1999)080[1455: TECOCI]2.0.CO;2.
Cardinale B.J., Wright J.P., Cadotte M.W., Carroll I.T., Hector A., Srivastava D.S., Loreau M., Weis J.J. Impacts of plant diversity on biomass production increase through time because of species complementarity // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. – 2007. – V. 104, No 46. – P. 18123–18128. – doi: 10.1073/pnas.0709069104.
Pérez-Harguindeguy N., Díaz S., Garnier E., Lavorel S., Poorter H., Jaureguiberry P., Bret-Harte M.S., Cornwell W.K., Craine J.M., Gurvich D.E., Urcelay C., Veneklaas E.J., Reich P.B., Poorter L., Wright I.J., Ray P., Enrico L., Pausas J.G., de Vos A.C., Buchmann N., Funes G., Quétier F., Hodgson J.G., Thompson K., Morgan H.D., ter Steege H., van der Heijden M.G.A., Sack L., Blonder B., Poschlod P., Vaieretti M.V., Conti G., Staver A.C., Aquino S., Cornelissen J.H.C. New handbook for standardised measurement of plant functional traits worldwide // Aust. J. Bot. – 2013. – V. 61, No 3. – P. 167–234. – doi: 10.1071/BT12225.
Poorter L., Wright S.J., Paz H., Ackerly D.D., Condit R., Ibarra-Manríquez G., Harms K.E., Licona J.C., Martínez-Ramos M., Mazer S.J., Muller-Landau H.C., Peña-Claros M., Webb C.O., Wright I.J. Are functional traits good predictors of demographic rates? Evidence from five neotropical forests // Ecology. – 2008. – V. 89, No 7. – P. 1908–1920. – doi: 10.1890/07-0207.1.
Wright S.J., Kitajima K., Kraft N.J.B., Reich P.B., Wright I.J., Bunker D.E., Condit R., Dalling J.W., Davies S.J., Díaz S., Engelbrecht B.M.J., Harms K.E., Hubbell S.P., Marks C.O., Ruiz-Jaen M.C., Salvador C.M., Zanne A.E. Functional traits and the growth–mortality trade‐off in tropical trees // Ecology. – 2010. – V. 91, No 12. – P. 3664–3674. – doi: 10.1890/09-2335.1.
Елумеева Т.Г., Железова С.Д., Чередниченко О.В. Площадь листьев луговых растений при сенокосном и заповедном режимах на примере Центрально-Лесного заповедника // Разнообразие растительного мира. – 2017. – № 4. – С. 39–42. – doi: 10.22281/2307-4353-2017-4-39-42.
Onipchenko V.G., Rozhin A.O., Smirnov V.E., Akhmetzhanova A.A., Elumeeva T.G., Khubieva O.P., Dudova K.V., Soudzilovskaia N.A., Cornelissen J.H.C. Do patterns of intra-specific variability and community weighted-means of leaf traits correspond? An example from alpine plants // Bot. Pac. – 2020. – V. 9, No 1. – P. 53–61. – doi: 10.17581/BP.2020.09109.
Villéger S., Mason N.W.H., Mouillot D. New multidimensional functional diversity indices for a multifaceted framework in functional ecology // Ecology. – 2008. – V. 89, No 8. – P. 2290–2301. – doi: 10.1890/07-1206.1.
Mouchet M.A., Villéger S., Mason N.W., Mouillot D. Functional diversity measures: An overview of their redundancy and their ability to discriminate community assembly rules // Funct. Ecol. – 2010. – V. 24, No 4. – P. 867–876. – doi: 10.1111/j.1365-2435.2010.01695.x.
Laliberté E., Legendre P. A distance‐based framework for measuring functional diversity from multiple traits // Ecology. – 2010. – V. 91, No 1. – P. 299–305. – doi: 10.1890/08-2244.1.
Tichý L. JUICE, software for vegetation classification // J. Veg. Sci. – 2002. – V. 13, No 3. – P. 451–453. – doi: 10.1111/j.1654-1103.2002.tb02069.x.
Mason N.W.H., Mouillot D., Lee W.G., Wilson J.B. Functional richness, functional evenness and functional divergence: The primary components of functional diversity // Oikos. – 2005. – V. 111, No 1. – P. 112–118. – doi: 10.1111/j.0030-1299.2005.13886.x.
Zhang Q., Buyantuev A., Li F.Y., Jiang L., Niu J., Ding Y., Kang S., Ma W. Functional dominance rather than taxonomic diversity and functional diversity mainly affects community aboveground biomass in the Inner Mongolia grassland // Ecol. Evol. – 2017. – V. 7, No 5. – P. 1605–1615. – doi: 10.1002/ece3.2778.
R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. – 2021. – URL: https://www.R-project.org/.
Laliberté E., Legendre P., Shipley B., Laliberté M.E. Package ‘FD’: Measuring functional diversity from multiple traits, and other tools for functional ecology. – 2014. – 28 p. –URL: https://mran.microsoft.com/snapshot/2014-11-17/web/packages/FD/FD.pdf.
Дудова К.В., Атабаллыев Г.Г., Ахметжанова А.А., Гулов Д.М., Дудов С.В., Елумеева Т.Г., Кипкеев А.М., Логвиненко О.А., Семенова Р.Б., Смирнов В.Э., Текеев Д.К., Салпагаров М.С., Онипченко В.Г. Опыт изучения функционального разнообразия альпийских сообществ на примере анализа высоты растений // Журн. общ. биол. – 2019. – Т. 80, № 6. – С. 439–450. – doi: 10.1134/S0044459619050038.