Các thuộc tính loài khác nhau tạo ra các mô hình đa dạng chức năng không gian đa dạng của động vật lưỡng cư

Biodiversity and Conservation - Tập 25 - Trang 117-132 - 2015
Mariana A. Tsianou1, Athanasios S. Kallimanis1
1Department of Environmental and Natural Resources Management, University of Patras, Agrinio, Greece

Tóm tắt

Việc chọn lựa thuộc tính là một bước quan trọng trong nghiên cứu đa dạng chức năng (FD) và thường bị cản trở bởi sự thiếu hụt dữ liệu thuộc tính cho một tập hợp lớn các loài. Do đó, hầu hết các nghiên cứu kiểm tra FD bằng việc sử dụng các thuộc tính được xác định chủ yếu bởi tính khả dụng của dữ liệu chứ không phải một chức năng cụ thể. Thực tiễn này ngầm hiểu rằng tập hợp các thuộc tính chức năng có sẵn sẽ đại diện cho dữ liệu thuộc tính mà chúng ta quan tâm. Ở đây, chúng tôi thử nghiệm xem liệu các nhóm thuộc tính chức năng khác nhau (FTG - các trục sinh thái riêng biệt của loài chẳng hạn như hình thái, sinh sản, sinh lý) có thể hiện các mô hình FD không gian phù hợp và liệu một FTG có thể đóng vai trò dự đoán cho một FTG khác hay không. Chúng tôi đã sử dụng dữ liệu về 85 loài động vật lưỡng cư ở Châu Âu và 12 thuộc tính để ước lượng ba khía cạnh của FD (độ phong phú, tính đồng đều và sự phân tán) cho ba FTG khác nhau (Hình thái, Sinh sản và Liên quan đến Môi trường sống) và tập hợp đầy đủ các thuộc tính. Kết quả của chúng tôi thách thức giá trị thay thế của một tập FTG cho một tập FTG khác. Chúng tôi còn phát hiện rằng điều này ảnh hưởng đến việc xác định các điểm nóng (các chức năng khác nhau sẽ có các điểm nóng khác nhau). Vì vậy, lập luận rằng FD dễ bảo tồn ở diện tích nhỏ hơn do sự dư thừa của các thuộc tính có thể đúng cho một chức năng cụ thể, nhưng sẽ không nhất thiết giống nhau cho các chức năng khác nhau. Cuối cùng, kết quả của chúng tôi tiết lộ rằng, đối với bất kỳ cộng đồng nào, FD không được đặc trưng bởi một mô hình không gian đơn lẻ, mà bởi nhiều mô hình tùy thuộc vào chức năng được phân tích.

Từ khóa

#động vật lưỡng cư #đa dạng chức năng #thuộc tính chức năng #mô hình không gian #điểm nóng chức năng

Tài liệu tham khảo

Bady P, Doledec S, Fesl C, Gayraud S, Bacchi M, Scholl F (2005) Use of invertebrate traits for the biomonitoring of European large rivers: the effects of sampling effort on genus richness and functional diversity. Freshwater Biol 50:159–173 Blackburn TM, Petchey OL, Cassey P, Gaston KJ (2005) Functional diversity of mammalian predators and extinction in island birds. Ecology 86:2916–2923 Bremner J, Rogers SI, Frid CLJ (2003) Assessing functional diversity in marine benthic ecosystems: a comparison of approaches. Mar Ecol Prog Ser 254:11–25 Brown JH (1995) Macroecology. University of Chicago Press, Chicago Chillo V, Anand M, Ojeda RA (2011) Assessing the use of functional diversity as a measure of ecological resilience in arid rangelands. Ecosystems 14:1168–1177 Clifford P, Richardson S, Hémon D (1989) Assessing the significance of the correlation between two spatial processes. Biometrics 45:123–134 Devictor V, Mouillot D, Meynard C, Jiguet F, Thuiller W, Mouquet N (2010) Spatial mismatch and congruence between taxonomic, phylogenetic and functional diversity: the need for integrative conservation strategies in a changing world. Ecol Lett 13:1030–1040 Díaz S, Cabido M (2001) Vive la difference, plant functional diversity matters to ecosystem processes. Trends Ecol Evol 16:646–655 Díaz S, Lavorel S, de Bello F, Quétier F, Grigulis K, Robson TM (2007) Incorporating plant functional diversity effects in ecosystem service assessments. PNAS 104:20684–20689 Dumay O, Tari PS, Tomasini JA, Mouillot D (2004) Functional groups of lagoon fish species in Languedoc Roussillon, southern France. J Fish Biol 64:970–983 Dunning JB (2007) CRC handbook of avian body masses. Taylor and Francis Flynn DFB, Mirotchnick N, Jain M, Palmer MI, Naeem S (2011) Functional and phylogenetic diversity as predictors of biodiversity–ecosystem-function relationships. Ecology 92:1573–1581 Fritz SA, Purvis A (2010) Phylogenetic diversity does not capture body size variation at risk in the world’s mammals. Proc R Soc Biol Sci Ser B 277:2435–2441 González-Suárez M, Lucas PM, Revilla E (2012) Biases in comparative analyses of extinction risk, mind the gap. J Anim Ecol 81:1211–1222 Gower JC (1966) Some distance properties of latent root and vector methods used in multivariate analysis. Biometrika 53:325–338 Gower JC (1971) A general coefficient of similarity and some of its properties. Biometrics 27:857–874 Hadfield JD (2008) Estimating evolutionary parameters when viability selection is operating. Proc R Soc Biol Sci Ser B 275:723–734 Hawkins BA, Porter EE, Diniz-Filho JaF (2003) Productivity and history as predictors of the latitudinal diversity gradient of terrestrial birds. Ecology 84:1608–1623 Hijmans RJ, van Etten J (2015) raster: geographic analysis and modeling with raster data. R package version 2. 4–20. https://cran.r-project.org/web/packages/raster/index.html. Accessed 01.01.2015 Hooper DU, Solan M, Symstad AJ, Díaz S, Gessner MO, Buchmann N, Degrange V, Grime P, Hulot F, Mermillod-Blondin F, Roy J, Spehn J, van Peer L (2002) Species diversity, functional diversity and ecosystem functioning. In: Loreau M, Naeem S, Inchausti P (eds) Biodiversity and ecosystem functioning, syntheses and perspectives. Oxford University Press, pp 195–208 Hooper DU, Chapin FS, Ewel JJ, Hector A, Inchausti P, Lavorel S, Lawton JH, Lodge DM, Loreau M, Naeem S, Schmid B, Setala H, Symstad AJ, Vandermeer J, Wardle DA (2005) Effects of biodiversity on ecosystem functioning: a consensus of current knowledge. Ecol Monogr 75:3–35 Huang S, Stephens PR, Gittleman JL (2012) Traits, trees and taxa, global dimensions of biodiversity in mammals. Proc R Soc Biol Sci Ser B 279:4997–5003 Hubbell SP (2001) The unified neutral theory of biodiversity and biogeography. Princeton University Press, Princeton NJ Hurlbert AH, Jetz W (2007) Species richness, hotspots, and the scale dependence of range maps in ecology and conservation. Proc Natl Acad Sci USA 104:13384–13389 Isaac NJB, Turvey ST, Collen B, Waterman C, Baillie JEM (2007) Mammals on the EDGE: conservation priorities based on threat and phylogeny. PLoS ONE 2:e296 IUCN (2013) The IUCN red list of threatened species. Version 2013. 1 http://www.iucnredlist.org. Accessed 01 August 2013 Jones KE, Bielby J, Cardillo M, Fritz SA, O’Dell J, Orme CDL, Safi K, Sechrest W, Boakes EH, Carbone C, Connolly C, Cutts MJ, Foster JK, Grenyer R, Habib M, Plaster CA, Price SA, Rigby EA, Rist J, Teacher A, Bininda-Emonds ORP, Gittleman JL, Mace GM, Purvis A (2009) PanTHERIA: a species-level database of life history, ecology, and geography of extant and recently extinct mammals. Ecology 90:2648 Karadimou E, Tsiripidis I, Kallimanis AS, Raus T, Dimopoulos P (2015) Functional diversity reveals complex assembly processes on sea-born volcanic islands. J Veg Sci 26:501–512 Kraft NJB, Godoy O, Levine M (2015) Plant functional traits and the multidimensional nature of species coexistence. Proc Natl Acad Sci USA 112:797–802 Laliberté E, Shipley B 2011 Package ‘FD’, measuring functional diversity FD from multiple traits, and other tools for functional ecology. http://cran.r-project.org/web/packages/FD/FD.pdf. Accessed 25 Nov 2014 Lepš J, de Bello F, Lavorel S, Berman S (2006) Quantifying and interpreting functional diversity of natural communities: practical considerations matter. Preslia 78:481–501 Loreau M, Naeem S, Inchausti P (2002) Biodiversity and ecosystem functioning: synthesis and perspectives. Oxford University Press, New York Mazel F, Guilhaumon F, Mouquet N, Devictor V, Gravel G, Renaud J, Cianciaruso MV, Loyola R, Diniz-Filho JAF, Mouillot D, Thuiller W (2014) Multifaceted diversity-area relationships reveal global hotspots of mammalian species, trait and lineage diversity. Glob Ecol Biogeogr 23:836–847 McGill BJ, Enquist BJ, Weiher E, Westoby M (2006) Rebuilding community ecology from functional traits. Trends Ecol Evol 21:178–185 Mouchet MA, Villéger S, Mason NWH, Mouillot D (2010) Functional diversity measures, an overview of their redundancy and their ability to discriminate community assembly rules. Funct Ecol 24:867–876 Mouillot D, Bellwood DR, Baraloto C, Chave J, Galzin R, Harmelin-vivien M, Kulbicki M, Lavergne S, Lavorel S, Mouquet N, Paine TCE, Renaud J, Thuiller W (2013) Rare species support vulnerable functions in high-diversity ecosystems. PLoS Biol 11(5):e1001569 Nakagawa S, Freckleton RP (2008) Missing inaction, the dangers of ignoring missing data. Trends Ecol Evol 23:592–596 Olson VA, Davies RG, Orme CDL, Thomas GH, Meiri S, Blackburn TM, Gaston KJ, Owens IPF, Bennett PM (2009) Global biogeography and ecology of body size in birds. Ecol Lett 12:249–259 Orme CDL, Davies RG, Burgess M, Eigenbrod F, Pickup N, Olson VA, Webster AJ, Ding TS, Rasmussen PC, Ridgely RS, Stattersfield AJ, Bennett PM, Blackburn TM, Gaston KJ, Owens IPF (2005) Global hotspots of species richness are not congruent with endemism or threat. Nature 436:1016–1019 Pakeman RJ (2011) Functional diversity indices reveal the impacts of land use intensification on plant community assembly. J Ecol 99:1143–1151 Pakeman RJ (2014a) Leaf dry matter content predicts herbivore productivity, but its functional diversity is positively related to resilience in grasslands. PLoS ONE 9(7):e101876 Pakeman RJ (2014b) Functional trait metrics are sensitive to the completeness of the species’ trait data. Methods Ecol Evol 5:9–15 Parravicini V, Villéger S, McClanahan TR, Arias-González JE, Bellwood DR, Belmaker J, Chabanet P, Floeter SR, Friedlander AM, Guilhaumon F, Vigliola L, Kulbicki M, Mouillot D (2014) Global mismatch between species richness and vulnerability of reef fish assemblages. Ecol Lett 17:1101–1110 Pavoine S, Vallet J, Dufour AB, Gachet S, Daniel H (2009) On the challenge of treating various types of variables, application for improving the measurement of functional diversity. Oikos 118:391–402 Petchey OL, Gaston KJ (2002) Functional diversity (FD), species richness and community composition. Ecol Lett 5:402–411 Petchey OL, Gaston KJ (2006) Functional diversity: back to basics and looking forward. Ecol Lett 9:741–758 Philpott SM, Soong O, Lowenstein JH, Pulido AL, Lopez DT, Flynn DFB, Declerck F (2009) Functional richness and ecosystem services, bird predation on arthropods in tropical agroecosystems. Ecol Appl 19:1858–1867 Pinheiro J, Bates D, DebRoy S, Sarkar D, R Core Team (2015) nlme: linear and nonlinear mixed effects models. R package version 3.1–122. https://cran.r-project.org/web/packages/nlme/index.html. Accessed 01.01.2015 Pinhero JC, Douglas MB (2000) Mixed-effects models in S and S-PLUS. Springer, New York Podani J (2009) Convex hulls, habitat filtering and functional diversity: mathematical elegance versus ecological interpretability. Community Ecol 10:244–250 Podani J, Schmera D (2006) On dendrogram-based measures of functional diversity. Oikos 115:179–185 Podani J, Schmera D (2007) How should a dendrogrambased measure of functional diversity function? A rejoinder to Petchey and Gaston. Oikos 116:1427–1430 R Development Core Team 2014 R: a language and environment for statistical computing-version 3.0.3. R foundation for statistical computing, Austria. http://www.r-project.org/. Accessed 25 Nov 2014 Rangel TFLVB, Diniz-Filho JAF, Bini LM (2010) SAM: a comprehensive application for spatial analysis in macroecology. Ecography 33:46–50 Rosenzweig ML (1995) Species diversity in space and time. Cambridge University Press, Cambridge Safi K, Cianciaruso MV, Loyola RD, Brito D, Armour-Marshall K, Diniz-Filho JAF (2011) Understanding global patterns of mammalian functional and phylogenetic diversity. Proc R Soc Biol Sci Ser B 366:2536–2544 Scherer-Lorenzen M (2008) Functional diversity affects decomposition processes in experimental grasslands. Funct Ecol 22:547–555 Schmeller DS, Evans D, Lin Y-P, Henle K (2014) The national responsibility approach to setting conservation priorities—recommendations for its use. J Nat Conserv 22:349–357 Schmeller DS, Juillard R, Bellingham PJ, Böhm M, Brummitt N, Chiarucci A, Couvet D, Elmendorf S, Forsyth DM, Garcia-Moreno J, Gregory RD, Magnusson WE, Martin LJ, McGeoch MA, Mihoub J-B, Pereira HM, Proença V, Van Swaay C, Yahara T, Belnap J (2015) Towards a global terrestrial species monitoring program. J Nat Conserv 25:51–57 Schmitz OJ (2009) Effects of predator functional diversity on grassland ecosystem function. Ecology 90:2339–2345 Srivastava DS, Cadotte MW, MacDonald AAM, Marushia RG, Mirotchnick N (2012) Phylogenetic diversity and the functioning of ecosystems. Ecol Lett 15:637–648 Stevens RD, Cox SB, Strauss RE, Willig MR (2003) Patterns of functional diversity across an extensive environmental gradient: vertebrate consumers, hidden treatments and latitudinal trends. Ecol Lett 6:1099–1108 Stuart-Smith RD, Bates AE, Lefcheck JS, Duffy JE, Baker SC, Thomson RJ, Stuart-Smith JF, Hill NA, Kininmonth SJ, Airoldi L, Becerro MA, Campbell SJ, Dawson TP, Navarrete SA, Soler GA, Strain EMA, Willis TJ, Edgar GJ (2013) Integrating abundance and functional traits reveals new global hotspots of fish diversity. Nature 501:539–542 Tilman D (2001) Functional diversity. In: Levin SA (ed) Encyclopaedia of biodiversity, 2nd edn. Academic press, pp. 109–120 Trochet A, Moulherat S, Calvez O, Stevens V, Clobert J, Schmeller D (2014) A database of life-history traits of European amphibians. Biodivers Data J 2:e4123 Villéger S, Mason NWH, Mouillot D (2008) New multidimensional functional diversity indices for a multifaceted framework in functional ecology. Ecology 89:2290–2301 Wilman H, Belmaker J, Simpson J, de la Rosa C, Rivadeneira MM, Jetz W (2014) EltonTraits 1.0: species-level foraging attributes of the world’s birds and mammals. Ecology 95:2027–2027