Regioninės borealinės biologinės įvairovės viršūnės esant tarpiniams žmonių sutrikimams | gamtos komunikacijos

Regioninės borealinės biologinės įvairovės viršūnės esant tarpiniams žmonių sutrikimams | gamtos komunikacijos

Anonim

Dalykai

  • Biologinė įvairovė
  • Augalų ekologija

Anotacija

Dėl pasaulinės biologinės įvairovės krizės sustiprėjo poreikis geriau suprasti, kaip susijusios biologinė įvairovė ir žmonių trikdžiai. „Tarpinė trikdžių hipotezė“ rodo, kad trikdžių režimai sukuria nuspėjamus netiesinius rūšių turtingumo modelius. Įrodymai dažnai prieštarauja tarpinių trikdžių hipotezei mažose skalėse ir jų paprastai trūksta didelėse regioninėse skalėse. Pateikiame iki šiol didžiausią žmogaus poveikio borealinių augalų biologinei įvairovei tyrimą. Kraujotakos augalų bendrijose trikdžių laipsnis svyravo nuo 0 iki 100%, įvairūs - nuo nepaliesto miško iki žemės ūkio lauko, miško kirtimo blokų ir naftos smėlio. Pirmą kartą parodome, kad visame plačiame regione rūšių turtingumas buvo didžiausias bendruomenėse, kuriose egzistuoja tarpiniai antropogeniniai sutrikimai, kaip prognozuojama tarpinio trikdymo hipoteze, net kai atsižvelgiama į daugelį aplinkos kovariatorių. Tarpinių trikdžių hipotezė buvo nuolat palaikoma medžių, krūmų, šakų ir žolių, laikinai ir nuolat trikdant. Tačiau tik vietinės rūšys atitinka šį modelį; egzotinių rūšių turtingumas tiesiškai didėjo trikdant.

Įvadas

Dėl vykstančio žmogaus sukeltos globalios biologinės įvairovės nykimo ir besitęsiančio žmonių žemėvaldos plėtimo padidėjo poreikis geriau suprasti biologinės įvairovės ryšį su antropogeniniu trikdymu 1 . „Tarpinio trikdymo hipotezė“ (IDH), pagrindinė bendruomenės ekologijos idėja, rodo, kad vietinių bendruomenių trikdžių skirtumai gali paaiškinti plačius įvairovės modelius visame regione 2, 3 . Bendruomenėse, kuriose vidutinis trikdžių lygis, rūšių turtingumas turėtų būti didesnis nei tose, kuriose mažas ar didelis trikdymas 2, 3 . Po beveik 40 metų tyrimų daugumoje tyrimų rasta mažai empirinių įrodymų, patvirtinančių IDH 4 . Parama buvo dar menkesnė nei antropogeniniai, nei su natūraliais sutrikimais 4, 5, o mūsų galimybės numatyti bendruomenės įvairovės pokyčius po žmonių neramumų vis dar yra ribotos 4, 5 . Be to, IDH tyrimuose retai buvo atskirtos vietinės ir egzotiškos rūšys, o tai kelia mįslingą įspūdį, atsižvelgiant į egzotinių rūšių invazijų susirūpinimą, ypač sutrikdytoje aplinkoje 6 .

Viena iš priežasčių, dėl kurių trūksta empirinio palaikymo IDH 4, 5, yra tai, kad dauguma įvairovės ir trikdžių ryšių tyrimų buvo atlikti nepakankamai mažose erdvinėse skalėse 7, 8 . Rūšių turtingumas kinta netiesiškai, atsižvelgiant į erdvinę skalę 9, 10, 11, ir, manoma, kad IDH generuojami, skiriasi pagal 12 skalę, todėl pats IDH palaikymas gali priklausyti nuo masto, kuriame jis tiriamas 4, 7, 8 . IDH testas geriausiai gali būti atliktas suderinus tyrimo skalę su skalėmis, kuriomis veikia tie IDH sukuriantys procesai. Mūsų skurdžiausias IDH supratimas yra 4, 5 regioninis (t. Y. Daugialypis kraštovaizdis), kur dažniausiai apsiribojama sistema, kuriai pirmą kartą buvo pritaikytas IDH, tropinių miškų medžiais. Be to, regioniniu mastu (tose, kuriose dažnai vykdomas žemės naudojimo planavimas ir tvarkymas) IDH paprastai buvo tiriamas tik esant natūraliems, o ne antropogeniniams sutrikimams 4, 5 .

Mes išbandėme specifinę IDH prognozę, kad tarp rūšių turtingumo ir antropogeninio sutrikimo laipsnio egzistuoja netiesinis vienalytis ryšys, o didžiausias rūšių skaičius yra tarpinių trikdžių metu. Mes atlikome testą ištyrę vietos bendruomenes, apimančias didžiausią iki šiol buvusią erdvę: 381, 047 km 2 borealinį ekoregioną Albertoje, Kanadoje, plotą, panašų į Vokietiją. Šiame regione kraujagyslinių augalų rūšių turtingumas buvo paimtas iš 242 vietinių bendruomenių 1 ha tyrimų (1 pav.). Mes panaudojome tiesioginį antropogeninio trikdžio matavimą: žemės plotą, kurį pakeitė žmonių naudojamas žemės plotas (toliau - „mastas“), įvertintą iš oro ir palydovų atvaizdų, kurių apskritimo plotas 150 m. Mėginių apskaitos bareliai rodo visą žmogaus trikdžių nuolydį (0–100%): bendruomenių trikdžiai labai skiriasi pagal intensyvumą, plotą ir tipą, pradedant nuo nepaliesto vieno didžiausių pasaulyje nacionalinių parkų (Wood Buffalo NP) dykumos ir baigiant žmonių valdomais žmonėmis. miestų peizažai, miškininkystė, žemės ūkis, linijinės savybės, įprastas naftos ir dujų, naftos smėlio gavyba. Mes nustatėme, kad borealinių kraujagyslių augalų turtingumas parodė vientisą ryšį su žmogaus sutrikdymu. Turtingumas buvo didžiausias tarpinio sutrikimo metu, neatsižvelgiant į daugybę aplinkos veiksnių, kurie palaiko IDH. Taip pat, atsižvelgiant į IDH, žemų ir didelių žmonių sutrikimų turinčios bendruomenės buvo sudarytos iš skirtingų rūšių grupių, tuo tarpu bendruomenės, kurių vidutinis trikdymas yra, persidengė su mažo ir didelio sutrikimo bendruomenėmis. Tačiau mes taip pat išbandėme IDH nuoseklumą tarp vietinių ir egzotinių rūšių atskirai ir parodėme, kad nors vietinėms rūšims būdingas numatomas didžiausias turtingumo ir žmogaus trikdymo santykis, egzotiškos rūšys vietoj to padidėjo tiesiškai.

Image

Kiekvienos kraujagyslių augalų rūšys buvo paimta 242 vietose borealiniame ekoregione Alberta, Kanadoje. Įdėtame žemėlapyje pavaizduota Kanada su borealiniu regionu.

Visas dydis

Rezultatai

Turtingumo ir trikdžių santykis

Paprastas unimodalinis modelis, kurio didžiausias sutrikimas yra 47, 7%, geriausiai paaiškino kraujagyslių augalų rūšių turtingumą, palyginti su žmogaus trikdymu: rūšių turtingumas pasiekė aukščiausią tarpinį trikdymą (2 pav.), Palaikydamas IDH. Ta paprasta kvadratinė kreivė ( r 2 = 0, 135, P <0, 001, P padidėjimas r 2 tiesiniame modelyje <0, 001) tinka žymiai geriau nei kitos modelio formos, tuo tarpu tiesinės regresijos modelis nebuvo statistiškai reikšmingas ( r 2 = 0, 007, P = 0, 202; papildoma S1 lentelė).

Image

Borealinių kraujagyslių augalų rūšių sodrumas viename hektare kaip bendrojo antropogeninio sutrikimo procento dalis. Juodoji vientisa kreivė parodo priimtą modelį, kvadratinę kreivę ( n = 242, P <0, 001), palaikančią IDH. Mėlyna punktyrinė linija reiškia kitą kandidato modelį, tiesinę regresiją, kuri buvo atmesta.

Visas dydis

Rūšių sudėtis

IDH taip pat prognozuoja, kad rūšių sudėtis turėtų skirtis tarp bendruomenių, atsižvelgiant į sutrikimo lygį 2, 3 . Mechanizmai, kurie, kaip manoma, lemia aukščiausią trikdžių ir turtingumo santykį, pavyzdžiui, kompromisai dėl rūšių požymių, susijusių su trikdymu, rodo, kad bendruomenės, turinčios vidutinį trikdymą, yra turtingesnės rūšims, nes jas sudaro rūšys, susijusios tiek su mažu, tiek su dideliu trikdymų lygiu. 2, 3 . Remdamiesi IDH, mes pastebėjome, kad bendruomenes, kuriose mažai (66, 7%) yra trikdžių, sudaro žymiai skirtingi rūšių rinkiniai ( P <0, 001), o rūšių sudėtis mažiausiai sutampa tarp mažo ir didelio trikdžių bendruomenių ( A = 0, 028, 3 pav.) ). Taip pat, atsižvelgiant į IDH, rūšių, turinčių vidutinius (33, 4–66, 6%) trikdžius, sudėtis sutapo su bendruomenių, turinčių mažus ( A = 0, 027) arba didelius ( A = 0, 017) trikdžius, sudėtis (3 pav.). Vidutinio ir mažo trikdymo bendruomenių sudėties skirtumas buvo statistiškai reikšmingas ( P <0, 001), tuo tarpu skirtumas tarp vidutinio ir didelio trikdžių bendruomenių buvo ne toks aiškus: jis nebuvo žymiai skirtingesnis rūšių sudėtyje, nei būtų galima tikėtis atsitiktinai ( P = 0, 085), tačiau didesnę P vertę iš dalies gali sąlygoti mažiau palyginimų. Nors didelė dalis atrinktų vietų trikdo mažai, 30, 7% rūšių buvo nustatyta tik tose vietose, kur žmonių trikdžiai buvo <33, 3%.

Image

Nemetrinis daugialypis mastelio keitimas (NMDS) rūšių sudėties paskirstymas skirtingose ​​vietose. Kiekvienas taškas nurodo mėginio vietą ir kiekviena vieta klasifikuojama pagal žmonių trikdžių procentą (mėlyna: 66, 7%). Skirtingų trikdžių lygio vietų sutapimas rodo rūšių sudėties panašumą tarp tų lygių. Ašys yra be vienetų.

Visas dydis

Rūšių kilmė ir augimo forma

Vienas iš galimų rūšių sudėties skirtumų nuo trikdžių gradiento yra vietinių ir egzotinių rūšių santykis. Šios grupės dažnai valdomos skirtingai: tradiciškai egzotiškos rūšys laikomos mažesnio prioriteto nei vietinių rūšių išsaugojimu, o žalinga egzotika („invazinės rūšys“) dažnai yra kontrolės tikslas 13 . Todėl mes IDH išbandėme su vietinėmis ir egzotinėmis rūšimis atskirai. Mes nustatėme, kad nors vietinių rūšių turtingumas pasiekė aukščiausią tašką esant vidutiniam žmogaus sutrikimo laipsniui ( r 2 = 0, 104, P <0, 001), egzotinių rūšių turtingumas padidėjo tiesiškai ( r 2 = 0, 371, P <0, 001, P padidėjo r 2 kvadratiniame modelyje) linijinis = 0, 082, 4a pav .; papildoma S2 lentelė). Kadangi vietinės ir egzotinės rūšys pasižymėjo skirtingais pavidalais, palyginome vietinių ir egzotinių rūšių įvairovės pokyčius, kai trikdžių intervalas buvo mažesnis ar didesnis nei „tarpinis trikdymas“, kur vietinis turtingumas buvo didžiausias, kad geriau suprastume santykinius šių rūšių grupių pokyčius. Vietinių rūšių (tiesinės regresijos nuolydis = 0, 503), padidėjus mažiau kaip 47, 7%, padidėjo staigiau ( P = 0, 001, ANCOVA) nei egzotiškų rūšių (nuolydis = 0, 119). Tačiau esant didesniam nei 47, 7% trikdymui vietinės rūšys sumažėjo (nuolydis = −0, 693, se = 0, 172) žymiai staigiau, nei egzotiškos rūšys (nuolydis = 0, 022, se = 0, 038), padidėjus trikdymui, kaip rodo standartinės absoliuto paklaidos. mažesnių nei tarpas tarp tų paklaidų vertės. Antropogeninis trikdymas buvo tikslesnis egzotiškų rūšių, o ne vietinių gyventojų, turtingumo prognozė; trikdžių laipsnis paaiškintas 3, 6 karto, palyginti su vietinių gyventojų egzotikos variacijomis (4a pav.).

Image

Natūralių ir egzotinių borealinių kraujagyslių augalų rūšių turtingumo hektarui palyginimas su procentiniu antropogeninio sutrikimo laipsniu. a ) Vietinių (juodųjų apskritimų) ir egzotinių (mėlynųjų kvadratų) rūšių turtingumas atsižvelgiant į trikdžių laipsnį. Kvadratinis modelis atitinka (vientisos juodos kreivės) vietinių rūšių turtingumą, kurio didžiausia pusiausvyra yra tarp trikdžių ( n = 237, P <0, 001), o tiesiškai didėjantis modelis (brūkšniuota mėlyna linija) atitiko egzotinių rūšių turtingumą, palyginti su žmogaus trikdymu ( n = 237, P <0, 001). b ) Vietinių ir egzotinių rūšių turtingumo santykis atsižvelgiant į trikdžių laipsnį tiesiškai sumažėjo.

Visas dydis

Natūralių ir egzotinių rūšių santykis tiesiškai mažėjo, atsižvelgiant į žmogaus sutrikdytą plotą (nuolydis = −0, 247, r 2 = 0, 203, P <0, 001, 4b pav.). IDH buvo sumanytas neatsižvelgiant į invazines rūšis, o egzotikos neatitikimas reiškia, kad hipotezė gali būti taikoma tik regioninėms metakomunikoms su „uždaru“ rūšių fondu. Egzotinių rūšių ir žmonių trikdžių koreliacija atitinka ankstesnius tyrimus 13 ir rodo, kad kai kuriose grupėse egzistuoja iš esmės skirtingi atsakai į trikdžius. Tačiau, kai rūšis suskirstėme pagal „augimo formą“ 14, kitas įprastas ekologinis suskirstymas į kategorijas ir funkcinio vaidmens rodiklis, kiekvieno tipo kraujagyslių augalų rūšių (įskaitant šakutes, graminoidus, krūmus ir medžius) turtingumas, pasiekė didžiausią tarpinį trikdymą (papildoma lentelė). S3). IDH paplitimas tarp rūšių rūšių reikalauja didesnio tikrinimo.

Aplinkos kovariatoriai

Bendras rūšių turtingumas labai skyrėsi nuo trikdžių gradiento - tikimasi rezultato, kurį dalijasi kiti susiję stebėjimo tyrimai 4, 5, 15, dėl daugelio kitų veiksnių, įskaitant klimatą, topografiją, medyno amžių, dirvožemį ir kitas aplinkos sąlygas. Mes įvertinome daugelį tokių veiksnių konstruodami kelis regresijos modelius, apimančius 19 aplinkos kintamųjų (papildoma S4 lentelė), įskaitant žmogaus trikdymą, ir vėl palyginę galimas santykio tarp turtingumo ir žmonių trikdymo formas. Pagal IDH geriausiai tinka kvadratinė kreivė su maksimaliu rūšių sodrumu esant tarpiniams trikdžiams ( P <0, 001, papildoma S5 lentelė). Kaip ir tikėtasi, aplinkos modelio kintamųjų įtraukimas į modelį geriau paaiškino rūšių turtingumą skirtingose ​​vietose ( r 2 = 0, 709) nei paprastas kvadratinis žmogaus trikdžių, reaguojant į turtingumą, modelis ( r 2 = 0, 137, P = 0, 780; papildoma S5 lentelė). Tačiau šių kintamųjų apskaita kokybiškai nepakeitė santykio tarp turtingumo ir sutrikimo formos.

Antropogeninių trikdžių tipai

Antropogeninių trikdžių intensyvumas, dažnis, pastovumas ir erdvinės savybės labai skyrėsi, todėl gali būti tikimasi, kad skirtingi trikdžių tipai sukels skirtingus trikdžių ir įvairovės ryšius. Žemės ūkio trikdymas dažnai būna toks dažnas ir intensyvus (pavyzdžiui, kasmetinis žemės dirbimas), kad paeiliui vykstantys procesai yra minimalūs, o pagrindiniai keliai, taip pat miesto ir pramonės teritorijos iš esmės yra nuolatiniai kraštovaizdžio pokyčiai. Mes tuos trikdžius priskyrėme „nuolatiniams“. Priešingai, miško kirtimų blokuose, vamzdynuose ir seisminėse linijose augmenija paprastai sukelia dinaminius ir vienas po kito einančius rūšies sudėties pokyčius po pradinio trikdymo, čia klasifikuojamo kaip „laikina“. Norėdami ištirti turtingumo santykį su laikino žmogaus pėdsako dalimi, išskyrėme nuolatinį žmogaus pėdsaką. Neterminuotose teritorijose turtingumas vėl pasiekė aukščiausią tašką esant laikiniems trikdžiams. Paprastas kvadratinis modelis, kurio smailė esant 55, 3% laikiniesiems trikdžiams, tinka žymiai geriau nei kitos modelio formos ( r 2 = 0, 1136, P <0, 001, P padidėjimas r 2, palyginti su linijiniu modeliu <0, 001; papildoma lentelė S6); linijinis modelis turėjo 0, 011 tikimybę (ΔAIC = 9, 05, AIC svoris = 0, 008). Taigi IDH buvo palaikomas tiek dėl visiško sutrikimo (įskaitant neterminuotą sutrikimą), tiek dėl laikino sutrikimo, todėl hipotezė rodo, kad sutrikimas yra nuolatinis.

Diskusija

Mūsų rezultatai, susiję su vietinėmis rūšimis antropogeniniu požiūriu sutrikusiose bendruomenėse, patvirtina IDH, priešingai nei daugiau nei 80% kitų tyrimų, kurie neparodė prognozuojamo vienalyčio ryšio 4, 5 . Šiame tyrime aptiktą IDH palaikymą priskiriame keletui tyrimo planavimo aspektų. Pirma, mūsų tyrimas buvo atliktas plačiu regioniniu mastu. IDH apžvalgos padarė išvadą, kad daugelis IDH testų buvo nepakankamai maži, 4, 5, 8 ; Keletas bandymų priartėjo prie regionų, kuriuose buvo ketinama taikyti IDH (pavyzdžiui, 35 000 ha Budongo atogrąžų miškai 3 ). IDH pažengęs „Connell 3 “ teigė, kad ši hipotezė taikoma „vietinių medynų (tai yra bendruomenių) įvairovės kitimui“, o ne tarp mažų bendruomenių ar didelių biomų. Įvairovės ir trikdžių santykiai tiek vietiniame (pavyzdžiui, vienoje bendruomenėje), tiek tarpregioniniame lygmenyje sukuriami skirtingais procesais ir linkę į skirtingas įvairovės tendencijas 16 . Mūsų tyrimas buvo tikrai regioninis, nes stebėjome nuoseklius rezultatus tarp labai atskirtų bendruomenių, atrinktų didelėje geografinėje zonoje. Antra, mes panaudojome tiesioginį trikdymą: plotą, kurį pakeitė žmonių naudojama žemė. Atogrąžų miško medžių tyrimais, kuriuose gausu duomenų, 8, 17, 18 buvo naudojami netiesioginiai tarpiniai trikdžiai, tokie kaip pionierių rūšių procentas ar baldakimo aukštis, kurie galėjo prisidėti prie jų priešingų išvadų ir kurie buvo kritikuojami dėl blogo jų aiškinimo 7 . Trečia, tiriamos bendruomenės varijavo esant visiškai 0–100% trikdžių gradientui. Daugelis tyrimų galėjo apimti siaurą trikdžių lygį, todėl rizikuojama prarasti bet kokią „tarpinę“ sodrumo viršūnę 4, 5, 8 .

Mūsų rezultatai daro svarbų poveikį žinomoms rūšių invazijos teorijoms, kurios numato tvirtą ryšį tarp vietinių ir egzotinių rūšių turtingumo. Vietinių rūšių turtingesnės bendruomenės gali būti atsparesnės egzotikos invazijai dėl rūšių konkurencijos, taip sukuriant neigiamą ryšį tarp vietinės ir egzotinės turtingumo 19, 20, 21 . Priešinga idėja rodo, kad vietinių ir egzotinių rūšių turtingumas turėtų būti teigiamai susijęs, nes pagrindinius aplinkos veiksnius, lemiančius turtingumą, turi vietinės ir egzotinės rūšys. 22, 23 . Mes radome mažai pagrįstą bet kurią iš šių prieštaringų prognozių: vietinės rūšys ( x ) silpnai paaiškino egzotinį ( y ) turtingumą ( y = 0, 030 x +1, 440, r 2 = 0, 033, P = 0, 005). Žmogaus sutrikimas, priešingai, buvo gana geras egzotiškojo praturtėjimo numatytojas ( r 2 = 0, 371, P <0, 001), patvirtindamas požiūrį, kad egzotinės rūšys nėra savarankiškos vietinės biologinės įvairovės varomosios jėgos mažėja, o „keleiviai“, tiesiog lydintys bendruomenės pokyčius sutrikdytoje aplinkoje. 24

Biologinės įvairovės išsaugojimas svarstant regioninius žemės naudojimo planavimo sprendimus paprastai koncentruojamas į rūšių, kurioms gresia pavojus arba kurios turi ypatingą ekonominę ar kultūrinę vertę, išsaugojimą. Tačiau į biologinės įvairovės klausimus vis plačiau atsižvelgiama priimant sprendimus dėl žemės naudojimo planavimo 25, rūšių turtingumas yra svarstomas nustatant prioritetus gamtosaugoje 26, o ekologinė teorija raginama padėti priimti į išsaugojimą orientuotus žemės naudojimo sprendimus 27 . Mes parodome, kad IDH iš dalies gali paaiškinti rūšių įvairovės įvairovę dideliame regione, kuriam būdingas įvairus antropogeninis poveikis. Nors IDH yra paprasta, idėja yra ilgalaikė idėja, kuri gali būti taikoma planuojant žemės naudojimą 28 ir kartu su invazijos teorijomis gali padėti suprasti vietinio turtingumo pokyčius, kurių tikimasi naudojant žmogaus žemę 29 . Mūsų rezultatai iš esmės atitinka tiek IDH, tiek ir konkretesnę „pleistro mozaikos dinamikos hipotezę“, kuri leidžia manyti, kad peizažai su įvairaus intensyvumo, masto ir dažnio sutrūkinėjusių pleistrų mozaika gali būti didžiausia įvairovė 30 . Tačiau mūsų išvados taip pat rodo, kad valdymo strategijos, kuriomis siekiama maksimaliai padidinti biologinę įvairovę, įvedant tarpinius žmonių trikdymo režimus, gali sukelti bendruomenes, kurių rūšių sudėtis statistiškai nesiskiria nuo tų, kurioms būdingas didelis trikdymas (3 pav.), Kai kurių rūšių ar bendrijų tipų, atskirtų tik nedaug, atskirtis sutrikimas ir proporcingai mažiau vietinių rūšių 29 (4b pav.). Taigi labai rekomenduojame, kad bet koks šio darbo valdymas būtų taikomas atsižvelgiant į bendrą rūšių sudėtį visoje tyrimo srityje, o ne vien tik į rūšių sodrumo lygį atskiruose sklypuose. Kadangi trikdymas buvo labiau susijęs su egzotikų turtingumu ir geriau prognozuojamas nei vietiniai gyventojai, valdymo pastangos, skirtos išimtinai padidinti rūšių turtingumą, galėjo turėti didesnį poveikį egzotinėms rūšims nei vietiniai gyventojai. Mes nustatėme, kad nors žmonių trikdymas reikšmingai prognozavo vietinių rūšių turtingumą ( r 2 = 0, 104, P <0, 001), interaktyvus trikdžių ir egzotinių rūšių turtingumo poveikis paaiškino beveik dvigubai didesnį vietinio turtingumo kitimą, nei vien tik trikdymas ( r 2 = 0, 206, P <0, 001). Todėl stengiantis išsaugoti vietinių rūšių įvairovę turėtų būti atsižvelgiama ne tik į žmonių trikdžių valdymą, bet ir į žemės naudojimo bei egzotinių rūšių sąveiką, pavyzdžiui, į žmogaus trikdžių vaidmenį kuriant egzotinių rūšių atsiradimo galimybes arba kaip egzotinių rūšių pasklidimo kanalus. . Catford ir kt . 29 siūlo daugybę valdymo galimybių, kurias informuoja IDH, ir invazijos modelius. Tačiau IDH palaikymo nenuoseklumas ir galima priklausomybė nuo masto reikalauja jo taikymo atsargiai. Borealiniame biome, viename iš didžiausių ir nepažeistų žemės paviršiaus ekoregionų, IDH gali būti atskaitos taškas suprasti, kaip nuolatinė žmogaus veiklos plėtra gali paveikti vietines augalų bendrijas.

Metodai

Studiju dizainas

Alberta biologinės įvairovės stebėjimo institutas, įvertinęs borealinį ekoregioną Alberta provincijoje, Kanadoje, patikrino kraujagyslių augalų turtingumą, naudodamas standartizuotus protokolus 32 . Kraujagyslių augalų užimtumas buvo ištirtas per 1 ha 25 minutes 242 vietose - Kanados nacionalinio miškų inventorizacijos tinklo 959 vietų pogrupyje, kurio tinklelio centro atstumas yra 20 km (1 pav.). Visi tyrimai buvo atlikti nuo 2003–2009 m. Birželio 26 d. Iki rugpjūčio 18 d. Žmogaus trikdžių mastas (% žmonių konvertuoto žemės ploto) buvo įvertintas rankiniu būdu aiškinant 1: 30 000 aerofotonuotraukų ir palydovinių vaizdų SPOT vaizdus 150 m spinduliu (7, 07 ha) kiekvienoje vietoje. Trikdžių laipsnis buvo įvertintas didesnėje teritorijoje nei ta, kurioje buvo tiriamas turtingumas, nes tiek tiesioginiai vietiniai, tiek aplinkinio kraštovaizdžio trikdžiai gali turėti įtakos vietos turtingumui 33 . Pagal ACIMS 34 išskyrėme vietines ir egzotiškas rūšis.

Norėdami nustatyti tinkamiausią turtingumo ir trikdžių santykio formą, atlikome tiesinę ir polinominę regresijos analizę. Polinominiams (kvadratiniams ir kubiniams) modeliams reikėjo papildomų modelio parametrų, neįtrauktų į paprastą tiesinę regresiją, todėl mes priėmėme tuos modelius tik tada, kai jie abu buvo reikšmingi (pranešta kaip „ P <0, 05“) ir kai jie žymiai geriau tinka aiškinant žymiai daugiau variacijų nei paprastesnis mažiau parametrų modelis, kaip diagnozuota kandidatų modelių ANOVA (nurodoma kaip „ P padidėjimas r 2, palyginti su tiesiniu modeliu“). Visais atvejais tas dažnas modelio atrankos protokolas lėmė tą patį priimtą modelį kaip ir modelio atranka pagal AIC (didžiausia modelio tikimybė, AIC svoris> 0, 5).

Trikdžių tipai

Žmogaus sutrikimas apibūdino tik erdvinį sutrikimo mastą; tai nebuvo „pašalinto ploto“ matas (kaip kai kuriuose teoriniuose modeliuose), o intensyvumo, dažnio ar laiko kiekybiškai neįvardijome kaip trikdymą, kuris labai skyrėsi tarp trikdžių tipų ir tarp jų. Antropogeniniai trikdžiai apėmė žemės ūkio ganyklas ir pasėlius, įvairaus amžiaus miškingąsias plotas, linijines savybes (įskaitant vamzdynus, elektros linijas, kelius, geležinkelius ir griovius, skirtus seisminiams naftos ir dujų tyrimams), pramoninius / komercinius trikdžius (įskaitant anglies ir mineralinių paviršių kasyklas, naftą). dujų gręžinių trinkelės, susisiekimo bokštai, žvyro duobės, sunkiojo naftos smėlio plėtra ir sugadinti poliai) ir miesto, ir kaimo gyvenvietėse. Natūralūs trikdžiai, tokie kaip ugnis ir vabzdžių pažeidimai, nebuvo susiję su antropogeniniais trikdymais.

Rūšių sudėtis

Norėdami nustatyti, ar rūšių bendruomenių sudėtis atitiko siūlomus IDH mechanizmus, ištyrėme rūšių sudėties skirtumus tarp bendruomenių, kurių žmogaus pėdsakai skiriasi. Mes suklasifikavome vietas kaip 66, 7 žmogaus pėdsako ir panaudojome daugiareakcijos permutacijos procedūrą, naudodami Euklido atstumo matavimą ir rangą pakeistą atstumo matricą, kad poromis palygintume rūšių sudėtį vietose, sugrupuotose pagal žmogaus pėdsakų klasę. Mes atlikome nemetrinę daugialypę mastelio analizę, ordinavimo metodiką, grafiškai vaizduojančią kompozicijos sutapimą įvairiose vietose, tada kiekvieną vietą suskirstėme pagal trikdžių lygį (3 pav.).

Rūšių kilmė ir augimo forma

Norėdami ištirti IDH nuoseklumą tarp skirtingų funkcinių tipų rūšių, panaudojome įprastą netaksonominį augalų rūšių suskirstymą į „augimo formą“ 14 . Borealinėje Albertoje esančių kraujagyslių augalų rūšys skiriasi nuo mažų žolinių šakniastiebių iki aukštų sumedėjusių baldakimų medžių, ir kadangi šios skirtingos augimo formos turi skirtingą funkcinį vaidmenį, galima tikėtis, kad jos skirtingai reaguos į trikdžius 35 .

Aplinkos kovariatoriai

Norėdami nustatyti tinkamiausią turtingumo ir trikdžių santykio formą, kartu apskaitant galimai klaidinančius kintamuosius, mes sukūrėme kelis regresijos modelius ir pasirinktas modelio formas, kaip aprašyta aukščiau. Žmogaus trikdymui ir kiekvienam aplinkos pokyčiui pasirinkome tinkamiausią tiesinę ar polinominę formą. Mes naudojome 146 svetainių pogrupį, apie kuriuos buvo duomenų apie 18 galimai klaidinančių kintamųjų. Į modelius įtraukėme žmogaus trikdymą ir šiuos dalykus: natūralus paregionio tipas, platuma, ilguma, aukštis, topografinis nevienalytiškumas, augančio laipsnio dienos, vidutinė metinė temperatūra, vidutinis metinis kritulių kiekis, reljefo drėgnumas, vietos drėgnumas, saulės srautas, baldakimo uždarymas, seniausias medis amžius, organinis gylis, dirvožemio tipas, paviršinė geologija, nuolydžio padėtis ir žemės paviršiaus formos klasifikacija (papildoma S4 lentelė). Turėta per mažai duomenų, kad modeliuose būtų įtraukti natūralūs trikdžiai (paskutinio gaisro metai ir natūralių trikdžių mastas). Informacija apie aplinkos kintamųjų stebėjimą ir vertinimą pateikiama tinklalapyje www.abmi.ca.

Laikinas antropogeninis sutrikimas

Norėdami ištirti turtingumo santykį su laikinaisiais trikdymais, miško kirtimo vietas, pjovimo linijas, dujotiekius ir elektros linijas priskyrėme laikinoms, o visus kitus trikdžius kaip nuolatinius. Pirmiausia pašalinome visas vietas, kuriose amžinas trikdymas 1 ha skalėje buvo imamas iš kraujagyslių augalų. Tada mes atėmėme bet kurį nuolat trikdomą plotą 150 m spindulio apskritimo diagramoje ir apskaičiavome laikino trikdymo dalį likusiame plote.

Papildoma informacija

Kaip pacituoti šį straipsnį: Meras, SJ ir kt . Regioninės borealinės biologinės įvairovės pikas yra tarpinis žmogaus sutrikimas. Nat. Bendruomenė. 3: 1142 doi: 10.1038 / ncomms2145 (2012).

Papildoma informacija

PDF failai

  1. 1.

    Papildoma informacija

    Papildomos lentelės S1-S6.

Komentarai

Pateikdami komentarą jūs sutinkate laikytis mūsų taisyklių ir bendruomenės gairių. Jei pastebite ką nors įžeidžiančio ar neatitinkančio mūsų taisyklių ar gairių, pažymėkite, kad tai netinkama.