Piilevät arktis-alpiinisissa puroissa : korkeuden vaikutus beta-diversiteettiin
| Title: | Piilevät arktis-alpiinisissa puroissa : korkeuden vaikutus beta-diversiteettiin |
| Author(s): | Kallajoki, Liisa |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Geosciences and Geography |
| Discipline: | Geography |
| Language: | Finnish |
| Acceptance year: | 2015 |
| Abstract: |
Beta-diversity describes the change of community composition between sites. It is an important, albeit poorly understood component of biodiversity, which often represents regional diversity more profoundly than local species richness. Studying the relationship between diatom community composition and elevation increases our understanding of the mechanisms governing regional diversity patterns. Traditionally small organisms with high population densities have been thought to be omnipresent, restricted only by prevailing environmental conditions, with no biogeographical patterns, unlike those found in macro-organisms.
In this thesis beta-diversity will be studied on four elevational gradients (n=64) using Sørensen, Simpson and Morisita-Horn indices. Because the relative importance of spatial control and environmental variables vary across spatial scale, I examine the change in community composition between all the sites along the elevational gradient and at a smaller scale between adjacent sampling sites. The rate of distance decay will also be examined as the halving distance of community similarity. Since total species diversity is closely associated with species range size, I will also observe Rapoport's rule, which states that elevational ranges of species are generally wider at higher elevations than at lower elevations due to climatic variability.
Linear regression and Mantel tests were the statistical methods used to study beta-diversity. Redundancy analysis (RDA) and cluster analysis were also used as multivariate methods. The effect of elevation on large scale species turnover was statistically very significant on all study gradients with both simple and partial Mantel tests (r=0.368–0.742 P=0.001). The effect of environmental variables was statistically very significant only in the Pyrenees, as opposed to the streams around the Kilpisjärvi area. The effect of elevation on small scale beta-diversity was statistically significant only in the Pyrenees (P=0.001) and Helligskogen (P<0.05). The halving distance of compositional similarity was shortest in the Pyrenees (24 % of the whole length of the gradient). A weak, but statistically significant Rapoport's effect was observed only in Helligskogen.
The findings suggest that vertical distance, i.e. elevation, was the major driver of diatom beta-diversity. The spatial structure driving beta-diversity had a greater effect on large scale species turnover than local environmental variables, except for in the Pyrenees where local biotic and abiotic factors were also statistically significant. The observed strong spatial structure thus represents large scale historical and climatic control rather than local environmental conditions.
Beta-diversiteetti kuvaa yhteisörakenteen muutosta havaintopisteiden välillä. Se on tärkeä, mutta edelleen huonosti tunnettu biodiversiteetin osatekijä, joka kuvastaa usein syvällisemmin alueellisen diversiteetin luonnetta kuin paikallinen lajirunsaus. Piilevien yhteisörakenteen ja korkeuden väliseen suhteeseen pureutuva tutkimus tuo kaivattua lisäymmärrystä laaja-alaisten diversiteettimekanismien taustalle, sillä runsaslukuisten pieneliöiden on perinteisesti arveltu esiintyvän lähes kaikkialla vallitsevien ympäristöolosuhteiden rajoittamina, vailla makro-organismeilla havaittuja levinneisyyden säännönmukaisuuksia.
Tässä työssä tutkitaan beta-diversiteettiä neljällä korkeusgradientilla (n=64) Sørensenin, Simpsonin ja Morisita-Hornin indekseillä. Koska spatiaalisen kontrollin ja paikallisten ympäristömuuttujien suhteellinen tärkeys yhteisörakenteen kannalta vaihtelee paljon tarkasteltavan mittakaavan mukaan, beta-diversiteettiä tarkastellaan sekä suuressa mittakaavassa koko korkeusgradientin matkalla että pienessä mittakaavassa vierekkäisten havaintopisteiden välillä. Yhteisörakenteen muutosnopeutta tarkastellaan myös similariteetin puoliintumismatkana. Koska lajien kokonaisdiversiteetti on tiiviisti yhteydessä lajien esiintymisalueiden kokoon, tarkastellaan puroilla myös Rapoportin sääntöä, joka ilmentää korkeusgradientilla ympäristöolosuhteiden ja lajien esiintymisalueiden koon välistä suhdetta.
Beta-diversiteettiä tarkasteltiin sekä lineaarisen regression että yksinkertaisen ja ositetun Mantelin testin avulla. Monimuuttujamenetelmistä käytettiin redundanssianalyysiä (RDA) ja ryhmittelyanalyysiä. Korkeuden vaikutus yhteisörakenteen muutokseen koko gradientin matkalla oli kaikilla puroilla tilastollisesti erittäin merkitsevä sekä yksinkertaisessa että ositetussa Mantelin testissä (r=0,368–0,742). Pyreneiden purolla myös ympäristömuuttujien vaikutus oli tilastollisesti erittäin merkitsevä toisin kuin pohjoisen puroilla. Korkeuden vaikutus pienen mittakaavan beta-diversiteettiin oli tilastollisesti merkitsevä vain Pyreneiden (P=0,001) ja Helligskogenin puroilla (P<0,05). Similariteetin puoliintumismatka oli lyhin Pyreneiden purolla (24 % koko gradientin pituudesta). Heikko, mutta tilastollisesti merkitsevä Rapoportin vaikutus havaittiin ainoastaan Helligskogenin purolla.
Tulosten perusteella voidaan päätellä että vertikaalinen etäisyys, korkeus, oli tärkein beta-diversiteettiä kontrolloiva tekijä. Taustalla vaikuttava spatiaalinen rakenne vaikutti suuressa mittakaavassa enemmän yhteisörakenteen muutokseen kuin paikalliset ympäristötekijät, paitsi Pyreneiden purolla, jossa myös paikalliset bioottiset ja abioottiset ympäristömuuttujat olivat beta-diversiteetin kannalta tilastollisesti merkitseviä. Yhteisökoostumuksen vahva spatiaalinen rakentuminen ilmentää näin ollen taustalla vaikuttavien historiallisten ja ilmastollisten tekijöiden kontrollia pikemmin kuin paikallisia ympäristöolosuhteita.
|
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| Gradu2.pdf | 5.636Mb |
This item appears in the following Collection(s)
-
Faculty of Science [4203]