Ecological characteristics of dwarf birches wetland and tundra populations in the Urals

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The most characteristic plant communities of the dwarf birches Betula nana and B. humilis were identified and described. The current range of B. nana and B. humilis in the Urals, Cis-Urals, and Trans-Urals was modeled using МахEnt software, taking into account climatic and edaphic factors. Limiting factors ecological optima are shown for B. nana and B. humilis in the Urals. The wider ecological range of B. nana compared to B. humilis allows this species successful adaption to a wide range of altitudinal and latitudinal conditions, including mires of different trophic status. The dependence of B. humilis on the warm and cold quarters temperatures and the availability of groundwater determines its limited occurrence in the Ural Mountains.

About the authors

S. O. Medvedeva

Botanic Garden, Ural Branch of Russian Academy of Sciences

Email: so.medvedeva@gmail.com
Russia 620144 Yekaterinburg

A. D. Demina

Botanic Garden, Ural Branch of Russian Academy of Sciences

Email: so.medvedeva@gmail.com
Russia 620144 Yekaterinburg

O. E. Cherepanova

Botanic Garden, Ural Branch of Russian Academy of Sciences

Email: so.medvedeva@gmail.com
Russia 620144 Yekaterinburg

T. G. Ivchenko

Komarov Botanical Institute RAS

Email: so.medvedeva@gmail.com
Russia 197022 Saint-Petersburg

References

  1. Markley P.T., Gross C.P., Daru B.H. The changing biodiversity of the Arctic flora in the Anthropocene // Amer. J. of Botany. 2025. V. 112. № 2. Art. e16466.
  2. Tarasov P.E., Volkova V.S., Webb T. et al. Last glacial maximum biomes reconstructed from pollen and plant macrofossil data from northern Eurasia // Journal of Biogeography. 2000. V. 27. № 3. P. 609–620.
  3. Антипина Т., Панова Н., Корона О. Динамика растительности и природных условий на восточном склоне Северного Урала в голоцене // Экология. 2014. № 5. C. 353–361.
  4. Куликов П.В., Филиппов Е.Г. О реликтовом характере фитоценозов известковых болот Южного Урала и распространении некоторых характерных для них редких видов // Бюл. МОИП. Отд. биол. 1997. Т. 102. Вып. 3. С. 54–57.
  5. Куликов П.В. Конспект флоры Челябинской области (сосудистые растения). Екатеринбург: Миасс, Геотур, 2005. 537 с.
  6. Комаров В.Л. Флора СССР. Т. 5. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1936. 762 с.
  7. Науменко Н.И. Флора и растительность Южного Зауралья. Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2008. 512 с.
  8. Ивченко Т.Г., Куликов П.В. Находки редких видов сосудистых растений на болотах Южного Урала (Челябинская область) // Ботан. журн. 2013. Т. 98. № 3. С. 371–382.
  9. Cherepanova O.E., Medvedeva S.O., Filippov E.V. et al. Biodiversity evolution of a shrub Betula nana L. populations in the Urals // Internat. J. of Forestry Research. 2024. V. 2024. Art. 2644583.
  10. Palmé A.E., Su Q., Palsson S., Lascoux M. Extensive sharing of chloroplast haplotypes among European birches indicates hybridization among Betula pendula, B. pubescens and B. nana // Molecular Ecology. 2004. V. 13. P. 167–178.
  11. Jadwiszczak K.A., Banaszek A., Jabłońska E., Sozinov O.V. Chloroplast DNA variation of Betula humilis Schrk. in Poland and Belarus // Tree Genetics & Genomes. 2012. V. 8. № 5. P. 1017–1030.
  12. Jadwiszczak K.A. What can molecular markers tell us about the Glacial and Postglacial histories of European birches // Silva Fennica. 2012. V. 46. № 5. P. 733–745.
  13. Tsuda Y., Semerikov V., Sebastiani F. et al. Multispecies genetic structure and hybridization in the Betula genus across Eurasia // Molecular Ecology. 2017. V. 26. P. 589–605. Eurasia // Molecular Ecology. 2017. V. 26. P. 589–605.
  14. Fleishman E., Mac Nally R., Fay J.P., Murphy D.D. Modeling and predicting species occurrence using broad-scale environmental variables: an example with butterflies of the Great basin // Conservation Biology. 2001. V. 15. № 6. P. 1674–1685.
  15. Guisan A., Tingley R., Baumgartner J.B. et al. Predicting species distributions for conservation decisions // Ecology Letters. 2013. V. 16. № 12. P. 1424–1435.
  16. Alkishe A., Cobos M.E., Osorio-Olvera L., Peterson A.T. Ecological niche and potential geographic distributions of Dermacentor marginatus and Dermacentor reticulatus (Acari: Ixodidae) under current and future climate conditions // Web Ecology. 2022. V. 22. № 2. P. 33–45.
  17. Pradervand J.-N., Dubuis A., Pellissier L. et al. Very high resolution environmental predictors in species distribution models // Progress in Physical Geography. 2014. V. 38. P. 79–96.
  18. Randin C.F., Ashcroft M.B., Bolliger J. et al. Monitoring biodiversity in the Anthropocene using remote sensing in species distribution models // Remote Sensing of Environment. 2020. V. 239. Art. 111626. ing of Environment. 2020. V. 239. Art. 111626.
  19. Phillips S.J., Anderson R.P., Schapire R.E. Maximum entropy modeling of species geographic distributions // Ecological Modelling. 2006. V. 190. № 3/4. P. 231–259.
  20. Fick S.E., Hijmans R.J. WorldClim 2: new 1-km spatial resolution climate surfaces for global land area // International J. of Climatology. 2017. V. 37. № 12. P. 4302–4315.
  21. Brun P., Zimmermann N.E., Hari C. et al. Global climate-related predictors at kilometre resolution for the past and future // Earth System Science Data. 2022. V. 14. P. 5573–5603.
  22. Poggio L., de Sousa L.M., Batjes N.H. et al. SoilGrids 2.0: producing soil information for the globe with quantified spatial uncertainty // SOIL. 2021. V. 7. P. 217–240.
  23. Ren J., Li S., Zhang Y. et al. MaxEnt-based evaluation of climate change effects on the habitat suitability of Magnolia officinalis in China // Front. Plant Sci. 2025. V. 16. Art. 1601585.
  24. Боч М.С., Мазинг В.В. Экосистемы болот СССР. Л.: Наука, 1979. 183 с.
  25. Горчаковский П.Л. Флора и растительность высокогорий Урала. Свердловск: АН СССР, 1966. 270 с.
  26. Григорьев А.А., Шалаумова Ю.В., Терентьева М.В. и др. Горные тундры Южного Урала: современное распространение и угроза исчезновения в XXI веке // Географическая среда и живые системы. 2024. № 3. С. 26–46.
  27. Письмаркина Е.В., Князев М.С., Быструшкин А.Г. Сосудистые растения Иовского плато (Северный Урал) // Acta Biologica Sibirica. 2019. V. 5. № 2. P. 118–129.
  28. Михайлов И.С. Почвы. Советская Арктика. М.: Наука, 1970. С. 236–249.
  29. Игошина К.Н. Растительность Урала // Труды БИН АН СССР. Сер. 3. Геоботаника. 1964. Вып. 16. С. 83–230. Вып. 16. С. 83–230.
  30. Telyatnikov M.Yu., Khitun O.V., Kudr E.V. et al. Mountain tundra vegetation in the axial part of the Polar Urals // Botanica Pacifica: A Journal of Plant Science and Conservation. 2023. V. 12. № 2. P. 181–197.
  31. Yi Y., Cheng X., Yang Z.-F., Zhang S.-H. MaxEnt modeling for predicting the potential distribution of endangered medicinal plant (H. riparia Lour) in Yunnan, China // Ecological Engineering. 2016. V. 92. P. 260–269.
  32. Соколов С.Я., Связева О.А., Кубли В.А. Ареалы деревьев и кустарников СССР. В 3 т. Л.: Наука, 1980. Т. 1.
  33. Ellenberg H. Vegetation Ecology of Central Europe. 4-th ed. Cambridge: Cambridge University Press, 1988.
  34. de Groot W.J., Thomas P.A., Wein R.W. Betula nana L. and Betula glandulosa Michx. // Journal of Ecology. 1997. V. 85. № 2. P. 241–264.
  35. Batjes N.H., Calisto L., de Sousa L.M. Providing quality-assessed and standardised soil data to support global mapping and modelling (WoSIS snapshot 2023) // Earth System Science Data. 2024. V. 16. № 10. P. 4735–4765.
  36. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1970. 488 с.
  37. Björk R.G., Klemedtsson L., Molau U. et al. Linkages between N turnover and plant community structure in a tundra landscape // Plant Soil. 2007. V. 294. № 2. P. 247–261.
  38. Zhao Q., Sundqvist M.K., Newman G.S., Classen A.T. Soils beneath different arctic shrubs have contrasting responses to a natural gradient in temperature // Ecosphere. 2018. V. 9. № 6. Art. e02290.
  39. Семенов В.М., Когут Б.М. Почвенное органическое вещество. М.: ГЕОС, 2015. 233 с.
  40. Pradhan P. Stregthening MaxEnt modelling through screening of re-dundant explanatory Bioclimatic variables with Variance Inflation Factor analysis // Researcher. 2016. V. 8. № 5. P. 29–34. searcher. 2016. V. 8. № 5. P. 29–34.
  41. Feng X., Park D.S., Liang Y. et al. Collinearity in ecological niche modeling: Confusions and challenges // Ecol. Evol. 2019. V. 9. № 18. P. 10365–10376.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).