Доминанты в растительных сообществах: характер воздействия на биомассу определяет пороги воздействия на локальное видовое богатство

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В соответствии с существующими представлениями достижение состояния доминирования некоторыми видами (в том числе чужеродными и экспансивными) в растительных сообществах может осуществляться путем использования ресурсов других видов (1), таким же способом и дополнительно за счет использования ранее неиспользованных ресурсов (2), так же и дополнительно путем аллелопатии или изменения условий среды (3). Считается, что в первом случае этот процесс не влияет на общую биомассу сообществ, во втором – сопровождается ее увеличением, в третьем – преимущественно снижением. Можно предположить, что механизм роста степени доминирования отдельных видов определяет также характер их влияния на видовое богатство. Для проверки этой гипотезы мы сопоставили участие доминантов, биомассу и число сопутствующих видов в сериях проб биомассы, отобранных на 67 участках наземных растительных сообществ Западного Кавказа и Предкавказья (высокогорные и нижнегорные луга и степи, сообщества пустырей, старых залежей и т.д.). Результаты показали, что: 1) в этих сообществах наблюдаются разные варианты соотношения между участием доминантов и биомассой, а значит, предположительно, реализуются разные механизмы воздействия доминирующих видов на сопутствующие; 2) масштаб распространения этих механизмов различается в естественных (полуестественных) и синантропных сообществах, а также зависит от происхождения доминирую- щего вида (аборигенный или чужеродный); 3) характер воздействия доминантов на биомассу определяет пороги их воздействия на локальное видовое богатство; 4) в синантропных сообществах с доминированием чужеродных видов эти пороги выражены в большей степени, чем в сообществах других типов. При этом, как показали результаты исследований, выполненных ранее, аборигенные и чужеродные виды не часто достигают степени доминирования, соответствующей уровню порогов воздействия, превышение которых представляет существенную угрозу для видового богатства растительных сообществ.

Об авторах

В. В. Акатов

Майкопский государственный технологический университет; Кавказский государственный природный биосферный заповедник

Автор, ответственный за переписку.
Email: akatovmgti@mail.ru
Россия, ул. Первомайская, 191, Майкоп, 385000; ул. Советская, 187, Майкоп, 385000

Т. В. Акатова

Кавказский государственный природный биосферный заповедник

Email: akatovmgti@mail.ru
Россия, ул. Советская, 187, Майкоп, 385000

Т. Г. Ескина

Кавказский государственный природный биосферный заповедник

Email: akatovmgti@mail.ru
Россия, ул. Советская, 187, Майкоп, 385000

Н. М. Сазонец

Майкопский государственный технологический университет

Email: akatovmgti@mail.ru
Россия, ул. Первомайская, 191, Майкоп, 385000

С. Г. Чефранов

Майкопский государственный технологический университет

Email: akatovmgti@mail.ru
Россия, ул. Первомайская, 191, Майкоп, 385000

Список литературы

  1. Абрамова Л.М., Голованов Я.М., Рогожникова Д.Р., 2021. Борщевик Сосновского (Heraclеum sosnоwskyi Manden., Apiaceae) в Башкортостане // Росс. журн. биол. инвазий. № 1. С. 2—12.
  2. Акатов В.В., Акатова Т.В., Афанасьев Д.Ф., Ескина Т.Г., Сазонец Н.М. и др., 2022а. Воздействие доминантов на видовое богатство растительных сообществ в контексте энергетической гипотезы // Журн. общ. биологии. Т. 83. № 5. С. 336—345 [Akatov V.V., Akatova T.V., Afanasyev D.F., Eskina T.G., Sazonets N.M., et al., 2023. Effect of dominants on the species richness of plant communities in the context of the species–energy hypothesis // Biol. Bull. Rev. V. 13. № 3. P. 238—246].
  3. Акатов В.В., Акатова Т.В., Афанасьев Д.Ф., Сушкова Е.Г., Чефранов С.Г., 2021. Результат воздействия доминантов на видовое богатство растительных сообществ: упорядоченное или случайное исчезновение видов? // Экология. № 4. C. 243—253 [Akatov V.V., Akatova T.V., Afanasyev D.F., Eskina T.G., Sushkova E.G., Chefranov S.G., 2021. Result of impact of dominants on species richness of plant communities: ordered or random species loss? // Russ. J. Ecol. V. 52. № 4. P. 257—266].
  4. Акатов В.В., Акатова Т.В., Ескина Т.Г., Сазонец Н.М., Чефранов С.Г., 2022б. Частота и степень доминирования чужеродных и аборигенных видов в синантропных растительных сообществах юга России // Росс. журн. биол. инвазий. № 3. С. 2—17 [Akatov V.V., Akatova T.V., Eskina T.G., Sazonets N.M., Chefranov S.G., 2022. Frequency of occurrence and level of dominance of alien and native species in synanthropic plant communities of southern Russia // Russ. J. Biol. Invasions. V. 13. № 4. P. 399—411].
  5. Бесекерский В.А., 2007. Теория систем автоматического управления. М.: Профессия. 752 c.
  6. Виноградова Ю.К., Майоров С.Р., Хорун Л.В., 2010. Черная книга флоры Средней России: чужеродные виды растений в экосистемах Средней России. М.: ГЕОС. 512 с.
  7. Дгебуадзе Ю.Ю., 2014. Чужеродные виды в Голарктике: некоторые результаты и перспективы исследований // Росс. журн. биол. инвазий. № 1. С. 2—8.
  8. Дудова К.В., Атабаллыев Г.Г., Ахметжанова А.А., Гулов Д.М., Дудов С.В. и др., 2019. Опыт изучения функционального разнообразия альпийских сообществ на примере анализа высоты растений // Журн. общ. биологии. Т. 80. № 6. С. 439—450.
  9. Зернов А.С., 2006. Флора Северо-Западного Кавказа. М.: Т-во науч. изд. КМК. 664 с.
  10. Миркин Б.М., Наумова Л.Г., 2012. Современное состоя- ние основных концепций науки о растительности. Уфа: АН РБ, Гилем. 488 с.
  11. Морозова О.В., 2023. Археофиты во флоре Европейской России // Росс. журн. биол. инвазий. № 1. С. 53—129.
  12. Неронов В.М., Лущекина А.А., 2001. Чужеродные виды и сохранение биологического разнообразия // Успехи соврем. биологии. Т. 121. № 1. С. 121—128.
  13. Онипченко В.Г., 2013. Функциональная фитоценология: синэкология растений. M.: Красанд. 640 с.
  14. Работнов Т.А., 1983. Фитоценология. М.: Изд-во МГУ. 296 с.
  15. Сенатор С.А., Розенберг А.Г., 2016. Эколого-экономическая оценка ущерба от инвазивных видов растений // Успехи соврем. биологии. Т. 136. № 6. С. 531—538.
  16. Bartha S., Szentes Sz., Horváth A., Házi J., Zimmermann Z., et al., 2014. Impact of mid-successional dominant species on the diversity and progress of succession in regenerating temperate grasslands // Appl. Veg. Sci. V. 17. № 2. Р. 201—213.
  17. Berger W.H., Parker F.L., 1970. Diversity of planktonic foraminifera in deep-sea sediments // Science. V. 168. P. 1345—1347.
  18. Callaway R.M., Ridenour W.M., 2004. Novel weapons: Invasive success and the evolution of increased competitive ability // Front. Ecol. Environ. V. 2. № 8. Р. 436—443.
  19. Chabrerie O., Massol F., Facon B., Thevenoux R., Hess M., et al., 2019. Biological invasion theories: Merging perspectives from population, community and ecosystem scales // Preprints. https://www.researchgate.net/publication/336894588.
  20. Czarniecka-Wiera M., Kacki Z., Chytry M., Palpurina S., 2019. Diversity loss in grasslands due to the increasing dominance of alien and native competitive herbs // Biodivers. Conserv. V. 28. P. 2781—2796.
  21. Didham R.K., Tylianakis J.M., Hutchison M.A., Ewers R.M., Gemmell N.J., 2005. Are invasive species the drivers of ecological change // Trends Ecol. Evol. V. 20. P. 470—474. https://doi.org/10.1016/j.tree.2005.07.006
  22. Eger A., Best R.J., Baum J.K., 2021. Dominance determines fish community biomass in a temperate seagrass ecosystem // Ecol. Evol. V. 11. № 15. P. 10489—10501. https://doi.org/10.1002/ece3.7854
  23. Elumeeva T.G., Onipchenko V.G., Weger M.J.A., 2017. No other species can replace them: Evidence for the key role of dominants in an alpine Festuca varia grassland // J. Veg. Sci. V. 28. P. 674—683.
  24. Eyre T.J., Wang J., Venz M.F., Chilcott C., Whish G., 2009. Buffel grass in Queensland’s semi-arid woodlands: Response to local and landscape scale variables, and relationship with grass, forb and reptile species // Rangeland J. V. 31. P. 293—305.
  25. Gaertner M., Breeyen A.D., Hui C., Richardson D.M., 2009. Impacts of alien plant invasions on species richness in Mediterranean-type ecosystems: A meta-analysis // Prog. Phys. Geogr. V. 33. P. 319—338.
  26. Grime J.P., 1998. Benefits of plant diversity to ecosystems: immediate, filter and founder effects // J. Ecol. V. 86. P. 902—910.
  27. Hejda M., Pyšek P., Jarošík V., 2009. Impact of invasive plants on the species richness, diversity and composition of invaded communities // J. Ecol. V. 97. P. 393—403.
  28. Hejda M., Sádlo J., Kutlvašr J., Petřík P., Vítková M., et al., 2021. Do invasive alien plants impact the diversity of vegetation more compared to native expansive dominants? // Invasion of Alien Species in Holarctic. Borok-VI: sixth International Symposium. Book of abstracts / Eds Dgebuadze Yu.Yu., Krylov A.V., Petrosyan V.G., Karabanov D.P. Kazan: Buk. Р. 88—89.
  29. Hillebrand H., Bennett D.M., Cadotte M.W., 2008. Consequences of dominance: A review of evenness effects on local and regional ecosystem processes // Ecology. V. 89. № 6. P. 1510—1520.
  30. Houlahan J.E., Findlay C.S., 2004. Effect of invasive plant species on temperate wetland plant diversity // Conserv. Biol. V. 18. № 4. P. 1132—1138.
  31. Levine J.M., Vilá M., D’Antonio C.M., Dukes J.S., Grigulis K., Lavorel S., 2003. Mechanisms underlying the impacts of exotic plant invasions // Proc. Biol. Sci. V. 270. P. 775—781. https://doi.org/10.1098/rspb.2003.2327
  32. Lisner A., Konečná M., Blažek P., Lepš J., 2023. Community biomass is driven by dominants and their characteristics — The insight from a field biodiversity experiment with realistic species loss scenario // J. Ecol. V. 111. № 1. P. 240—250. https://doi.org/10.1111/1365-2745.14029
  33. Magguran A., 1988. Ecological Diversity and its Measurement. Princeton: Princeton Univ. Press. 181 р.
  34. Maureaud A., Hodapp D., Denderen P.D., van, Hillebrand H., Gislason H., et al., 2019. Biodiversity–ecosystem functioning relationships in fish communities: Biomass is related to evenness and the environment, not to species richness // Proc. Roy. Soc. B. Biol. Sci. V. 286. № 1906. https://doi.org/10.1098/rspb.2019.1189
  35. Mokany K., Ash J., Roxburgh S., 2008. Functional identity is more important than diversity in influencing ecosystem processes in a temperate native grassland // J. Ecol. V. 96. P. 884—893.
  36. Piazzi L., Balata D., Bulleri F., Gennaro P., Ceccherelli G., 2016. The invasion of Caulerpa cylindracea in the Mediterranean: the known, the unknown and the knowable // Mar. Biol. V. 163. № 7. Art. 161. https://doi.org/10.1007/s00227-016-2937-4
  37. Powell K.I., Chase J.M., Knight T.M., 2011. A synthesis of plant invasion effects on biodiversity across spatial scales // Am. J. Bot. V. 98. № 3. Р. 539—548. https://doi.org/10.3732/ajb.1000402
  38. Powell K.I., Chase J.M., Knight T.M., 2013. Invasive plants have scale-dependent effects on diversity by altering species-area relationships // Science. V. 339. P. 316—318. https://doi.org/10.1126/science.1226817
  39. Prach K., Wade M., 1992. Population characteristics of expansive perennial herbs // Preslia. V. 64. P. 45—51.
  40. Pyšek P., Richardson D.M., Rejmánek M., Webster G., Williamson M., Kirschner J., 2004. Alien plants in checklists and floras: towards better communication between taxonomists and ecologists // Taxon. V. 53. P. 131—143.
  41. Rejmánek M., Richardson D.M., Pyšek P., 2013. Plant invasions and invasibility of plant communities // Vegetation Ecology, 2nd ed. / Eds Maarel E., van der Franklin J. Chichester: Wiley & Sons, Ltd. P. 387—424.
  42. Sheley R.L., Jacobs J.S., Carpinelli M.F., 1998. Distribution, biology, and management of diffuse knapweed (Centaurea diffusa) and spotted knapweed (Centaurea maculosa) // Weed Technol. V. 12. P. 353—362.
  43. Thiele J., Kollmann J., Markussen B., Otte A., 2010. Impact assessment revisited — improving the theoretical basis for management of invasive alien species // Biol. Invasions. V. 12. P. 2025—2035. https://doi.org/10.1007/s10530-009-9605-2
  44. Tilman D., Reich P.B., Knops J., Wedin D., Mielke T., Lehman C., 2001. Diversity and productivity in a long-term grassland experiment // Science. V. 294. P. 843—845. https://doi.org/10.1126/science.1060391
  45. Vilà M., Espinar J.L., Hejda M., Hulme P.E., Jarošík V., et al., 2011. Ecological impacts of invasive alien plants: A meta-analysis of their effects on species, communities and ecosystems // Ecol. Lett. V. 14. № 7. P. 702—708.
  46. Vilá M., Weiner J., 2004. Are invasive plant species better competitors than native plant species? Evidence from pair-wise experiments // Oikos. V. 105. № 2. P. 229—238.
  47. Vinogradova Y.K., Kuklina A.G., 2020. Genesis of the scientific discipline “Invasive Biology” in Russia // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. V. 579. Art. 012164. https://doi.org/10.1088/1755-1315/579/1/012164
  48. Vinogradova Y.K., Tokhtar V.K., Notov A.A., Mayorov S.R., Danilova E.S., 2021. Plant invasion research in Russia: Basic projects and scientific fields // Plants. V. 10. Art. 1477. https://doi.org/10.3390/plants10071477
  49. Wasof S., Lenoir J., Hattab T., Jamoneau A., Gallet-Moron E., et al., 2018. Dominance of individual plant species is more important than diversity in explaining plant biomass in the forest understory // J. Veg. Sci. V. 29. № 3. P. 521—531. https://doi.org/10.1111/jvs.12624

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах