The relationship between small-scale environmental heterogeneity and plant species diversity

Date

2014-12-17

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Abstract

Küllap olete märganud, et mida mitmekesisem on ümbritsev keskkond, seda rohkem leidub seal ka erinevaid elusorganisme. Näiteks alal, kus on lähestikku kuiv niit, niiske rohumaa ja tiik, elutseb rohkem liike, kui niidul üksi. Positiivne seos keskkonna heterogeensuse ja liigilise mitmekesisuse vahel on üldlevinud arusaam ökoloogias ning aluseks mitmetele ökoloogilistele teooriatele ja otsustele looduskaitses. Milline on aga olukord, kui näiteks niidul on erinevad keskkonnatingimused omakorda laiguliselt paigutunud? Kas selline väikeseskaalaline keskkonna heterogeensus lubab samuti rohkematel liikidel koos elada? Mitmed varasemad uurimistööd taimekooslustes on näidanud, et keskkonnatingimuste väikeseskaalaline laigulisus võib taimede mitmekesisusele hoopis negatiivset mõju avaldada. Selle töö eesmärgiks oli välja selgitada, miks ja kuidas keskkonna heterogeensus väikesel ruumiskaalal taimede mitmekesisust vähendab. Kasutades andmeid varasematest töödest, mudelsimulatsioonist ja kasvuhoonekatsest, leidsime, et väikesel ruumiskaalal on heterogeensuse-mitmekesisuse seos enamasti negatiivne ning seda kahel põhjusel. Esiteks, kui keskkonnalaigud on suuremad kui taimeisendid, võib heterogeensus takistada levimist ning seeläbi vähendada taimepopulatsioonide elujõulisust ja koosluse liigirikkust. Mida heterogeensem on keskkond, seda suurem on tõenäosus, et ümbritsevad keskkonnatingimused ei ole järglastele sobivad ning levida tuleb kaugemale. Teiseks, kui keskkonnalaigud on taimeisendist väiksemad, on edukamad sellised liigid, mis suudavad kiiresti paigutada oma juured või maapealsed võsundid sobivasse keskkonnalaiku. Need liigid saavad kasvada suuremaks ning seeläbi tõrjuda kooslusest välja väiksemad või aeglase kasvuga liigid, mis sobivate tingimusteni ei jõuagi. Keskkonna väikeseskaalaline heterogeensus on looduses tavaline nähtus ning selle negatiivset mõju taimekooslustele peaks arvesse võtma ka järgnevates uurimistöödes ja looduskaitses.
Have you noticed that environments that exhibit various conditions support higher species diversity? For example, one can probably find more species in an area that has patches of dry grasslands, wet meadows and ponds than in a uniform grassland area. This positive relationship between environmental heterogeneity and species diversity is a common knowledge in ecology, and forms a basis for several ecological theories and nature conservation decisions. But what if environmental conditions are heterogeneously distributed also within a community; for example, some patches are more fertile than others? Does this small-scale environmental heterogeneity also support more species? Several studies in plant communities have shown that environmental heterogeneity occurring at small spatial scales has a negative effect on plant co-existence. In this thesis, I shed further light on the negative heterogeneity-diversity relationship and describe mechanisms behind this pattern. We used data from previous studies, a computer simulation and a greenhouse experiment and found that small-scale heterogeneity can negatively impact on species diversity in two ways, depending on the relative sizes of plant individuals and habitat patches. If the patches are larger than individuals, heterogeneity can restrict dispersal between suitable patches that become more isolated. This decreases population sizes and lowers species diversity. If the patches are smaller than plant individuals, large and fast-growing species can quickly forage through different quality patches and take advantage of heterogeneous conditions, outcompeting small and slow-growing species. Small-scale heterogeneity is common in nature and can have significant impacts on community structure. Understanding the mechanisms behind a negative heterogeneity-diversity relationship can help to predict future changes in plant communities and aid conservation decisions.

Description

Väitekirja elektrooniline versioon ei sisalda publikatsioone.

Keywords

taimekooslused, koosluste dünaamika, liigirikkus, elupaigad, keskkonnategurid, levik (biol.), mullad, plant communities, community dynamics, species diversity, biotopes, environmental factors, distribution (biology), soils

Citation