Таксономическая дифференциация и функциональная гомогенизация флор Средней России в результате натурализации чужеродных видов
DOI:
https://doi.org/10.21638/spbu07.2020.204Аннотация
Биологические инвазии, спровоцированные деятельностью человека, вызывают масштабные изменения в распределении организмов, одним из последствий которых является биотическая гомогенизация, выявленная в той или иной степени для разных биотических групп. Пока не так много исследований, оценивающих масштабы этого явления для крупных территорий. Для областей средней полосы Европейской России проанализированы изменения таксономического и функционального разнообразия региональных флор с учетом натурализовавшихся в них чужеродных видов. Для оценки таксономического и функционального различия флор использован индекс сходства Брея - Кертиса. В качестве меры гомогенизации/дифференциации использована разность индексов сходства, рассчитанных для региональных флор с участием натурализовавшихся видов и только для аборигенных. Функциональное разнообразие флор оценено по принадлежности видов к группам жизненных форм по модифицированной классификации И. Г. Серебрякова. Натурализовавшиеся виды увеличивают таксономическое разнообразие и различия региональных флор, что можно объяснить дифференцированной натурализацией в зависимости от климата. Дифференцирующий эффект слабеет с увеличением расстояния между флорами. Усиление таксономического различия флор сопровождается функциональной гомогенизацией, которая заключается в увеличении долей однолетних/двулетних и деревянистых растений и снижении доли травянистых многолетников. Изменения таксономического и функционального сходства взаимосвязаны, но протекают с разной скоростью в результате различия ведущих факторов, объясняющих изменения этих категорий. Таксономическое разнообразие в большей степени, чем функциональное, определяется климатом, тогда как соотношение жизненных форм в структуре флор в основном связано с разнообразием местообитаний. Среди групп биоморф наибольший гомогенизирующий эффект оказывают однолетние/двулетние виды, и увеличение их доли способствует не только функциональной, но и таксономической гомогенизации.
Ключевые слова:
растения, чужеродные виды, натурализация, таксономическое и функциональное разнообразие, гомогенизация/дифференциация флоры, биоморфы растений, Европейская Россия
Скачивания
Библиографические ссылки
Александрова, К. И., Казакова, М. В., Новиков, В. С., Ржевуская, Н. А., Тихомиров, В. Н. (1996). Флора Липецкой области. Москва: Аргус.
Баранова, О. Г., Щербаков, А. В., Сенатор, С. А., Панасенко, Н. Н., Сагалаев, В. А., Саксонов, С. В. (2018). Основные термины и понятия, используемые при изучении чужеродной и синантропной флоры. Фиторазнообразие Восточной Европы, XII (4), 4-22. https://doi.org/10.24411/2072-8816-2018-10031
Борисова, Е. А. (2007). Адвентивная флора Ивановской области. Иваново: Изд-во «Ивановский государственный университет».
Василевич, В. И. (2016). Функциональное разнообразие растительных сообществ. Ботанический журнал, 101 (7), 776-795. https://doi.org/10.1134/S0006813616070024
Васюков, В. М. (2004). Растений Пензенской области (конспект флоры). Пенза: Пензенский государственный университет.
Григорьевская, А. Я., Стародубцева, Е. А., Хлызова, Н. Ю., Агафонов, В. А. (2004). Адвентивная флора Воронежской области: исторический, биогеографический, экологический аспекты. Воронеж: Воронежский государственный университет.
Жмылев, П. Ю., Алексеев, Ю. Е., Морозова, О. В. (2017). Биоморфологическое разнообразие растений Московской области. Дубна: Гос. ун-т «Дубна».
Казакова, М. В. (2004). Флора Рязанской области. Рязань: Русское слово.
Казакова, М. В., Щербаков, А. В. (2017). Флористическая изученность муниципальных районов Рязанской области. В: М. В. Казакова, под ред., Труды Рязанского отделения РБО. Вып. 4. Флористические исследования, Рязань: Рязанский государственный университет, 65-83.
Карпухина, Е. А., Алексеев, Ю. Е., Жмылев, П. Ю., Лазарева, Г. А. (2016). Флора городского округа Дубна. Дубна: Гос. ун-т «Дубна».
Кораблев, А. П., Смирнов, В. Э. (2017). Функциональное разнообразие растительности и жизненные формы растений. В: Biodiversity: approaches of study and conservation, Материалы междунар. конференции, Тверь, Россия, 172-176.
Маевский, П. Ф. (2014). Флора средней полосы европейской части России. 11-е изд. Москва: Товарищество научных изданий КМК.
Майоров, С. Р., Бочкин, В. Д., Насимович, Ю. А., Щербаков, А. В. (2012). Адвентивная флора Москвы и Московской области. Москва: Товарищество научных изданий КМК.
Малышев, Ю. С., Преловский, В. А. (2009). Инвазийные виды млекопитающих в заповедниках и национальных парках Восточной Сибири. Байкальский зоологический журнал, (2), 88-97.
Морозова, О. В. (2002). База данных по адвентивным видам растений (Alien plant Species). В: Ю. Ю. Дгебуадзе, С. С. Ижевский, под ред., Материалы совещания по экологической безопасности России. Москва: IUCN, 83-94.
Нотов, А. А. (2005). Материалы к флоре Тверской области. Ч. 1. Высшие растения. 4-я версия, перераб. и дополн. Тверь: Тверской государственный университет.
Нотов, А. А. (2009). Адвентивный компонент флоры Тверской области: динамика состава и структуры. Тверь: Тверской государственный университет.
Панасенко, Н. Н. (2003). Флора сосудистых растений города Брянска. Ботанический журнал, 88 (7), 45-52.
Полуянов, А. В. (2005). Флора Курской области. Курск: Курский государственный университет.
Решетникова, Н. М., Майоров, С. Р., Крылов, А. В., Воронкина, Н. В., Попченко, М. И., Шмытов, А. А. (2010). Калужская флора: аннотированный список видов Калужской области. Москва: Товарищество научных изданий КМК.
Серегин, А. П. (2012). Флора Владимирской области: Конспект и атлас. Тула: Гриф и К.
Силаева, Т. Б. (ред.) (2010). Сосудистые растения Республики Мордовия (конспект флоры). Саранск: Изд-во Мордовского ун-та.
Сухоруков, А. П. (ред.) (2010). Определитель сосудистых растений Тамбовской области. Тула: Гриф и К.
Тишков, А. А. (2016). Биогеография антропоцена Северной Евразии: к методологии оценки актуального биоразнообразия. Сборник трудов Зоологического музея МГУ, 54, 405-440.
Хорун, Л. В., Казакова, М. В. (2013). Флористический состав и натурализация адвентивных видов Рязанской области. Вестник Удмуртского университета. Сер. Биология. Науки о Земле, (2), 43-47.
Шереметьева, И. С., Хорун, Л. В., Щербаков, А. В. (2008). Конспект флоры сосудистых растений Тульской области. Москва: Изд-во Ботанического сада МГУ. Тула: Гриф и К.
Baiser, B. and Lockwood, J. L. (2011). The relationship between functional and taxonomic homogenization. Global Ecology and Biogeography, 20 (1), 134-144. https://doi.org/10.1111/j.1466-8238.2010.00583.x
Blackburn, T. M., Pyšek, P., Bacher, S., Carlton, J. T., Duncan, R. P., Jarošík, V., Wilson, J. R. U. and Richardson, D. M. (2011). A proposed unified framework for biological invasions. Trends in Ecology and Evolution, 26, 333-339. https://doi.org/10.1016/j.tree.2011.03.023
Brice, M.-H., Pellerin, S. and Poulin, M. (2017). Does urbanization lead to taxonomic and functional homogenization in riparian forests? Diversity and Distributions, 23, 828-840. https://doi.org/10.1111/ddi.12565
Burman, S. G., Aronson, R. B. and van Woesik, R. (2012). Biotic homogenization of coral assemblages along the Florida reef tract. Marine Ecology Progress Series, 467, 89-96. https://doi.org/10.3354/meps09950
Clavel, J., Julliard, R. and Devictor, V. (2011). Worldwide decline of specialist species: toward a global functional homogenization? Frontiers in Ecology and the Environment, 9 (4), 222-228. https://doi. org/10.1890/080216
Clavero, M. and García-Berthou, E. (2006). Homogenization dynamics and introduction routes of invasive freshwater fish in the Iberian Peninsula. Ecological Applications, 16, 2313-2324. https://doi.org/10.1890/1051-0761(2006)016
Clergeau, P., Croci, S., Jokimäki, J., Kaisanlahti-Jokimäki, M.-L. and Dinetti, M. (2006). Avifauna homogenisation by urbanisation: analysis at different European latitudes. Biological Conservation, 127 (3), 336- 344. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2005.06.035
Devictor, V., Julliard, R., Clavel, J., Jiguet, F., Lee, A. and Couvet, D. (2008). Functional biotic homogenization of bird communities in disturbed landscapes. Global Ecology and Biogeography, 17, 252-261. https://doi.org/10.1111/j.1466-8238.2007.00364.x
Ernst, R., Linsenmair, K. E. and Rödel, M. O. (2006). Diversity erosion beyond the species level: dramatic loss of functional diversity after selective logging in two tropical amphibian communities. Biological Conservation, 133, 143-155. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2006.05.028
Flynn, D. F. B., Gogol-Prokurat, M., Nogeire, T., Molinari, N., Trautman Richers, B., Lin, B. B., Simpson, N., Mayfield, M. M. and DeClerck, F. (2009). Loss of functional diversity under land use intensification across multiple taxa. Ecology Letters, 12, 22-33. https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2008.01255.x
Ibarra, J. T. and Martin, K. (2015). Biotic homogenization: Loss of avian functional richness and habitat specialists in disturbed Andean temperate forests. Biological Conservation, 191, 418-427. https://doi. org/10.1016/j.biocon.2015.11.008
Kühn, I. and Klotz, S. (2006). Urbanization and homogenization - Comparing the floras of urban and rural areas in Germany. Biological Conservation, 127 (3), 292-300. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2005.06.033
La Sorte, F. A. and McKinney, M. L. (2007). Compositional changes over space and time along an occurrence-abundance continuum: anthropogenic homogenization of the North American avifauna. Journal of Biogeography, 34, 2159-2167. https://doi.org/10.1111/j.1365-2699.2007.01761.x
La Sorte, F. A., McKinney, M. L. and Pyšek, P. (2007). Compositional similarity among urban floras within and across continents: biogeographical consequences of human-mediated biotic interchange. Global Change Biology, 13, 913-921. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2007.01329.x
Lambdon, P. W., Pyšek, P., Basnou, C., Hejda, M., Arianoutsou, M., Essl, F., Jarošík, V., Pergl, J., Winter, M., Anastasiu, P., Andriopoulos, P., Bazos, I., Brundu, G., Celesti-Grapow, L., Chassot, P., Delipetrou, P., Josefsson, M., Kark, S., Klotz, S., Kokkoris, Y., Kühn, I., Marchante, H., Perglová, I., Pino, J., Vilà, M., Zikos, A., Roy, D. and Hulme, P. E. (2008). Alien flora of Europe: species diversity, temporal trends, geographical patterns and research needs. Preslia, 80, 101-149.
Leprieur, F., Beauchard, O., Hugueny, B., Grenouillet, G. and Brosse, S. (2008). Null model of biotic homogenization: a test with the European freshwater fish fauna. Diversity and Distributions, 14, 291-300. https://doi.org/10.1111/j.1472-4642.2007.00409.x
Lockwood, J. L., Brooks, T. M. and McKinney, M. L. (2000). Taxonomic homogenization of global avifauna. Animal Conservation, 3 (1), 27-35. https://doi.org/10.1111/j.1469-1795.2000.tb00084.x
Lososová, Z., Chytrý, M., Tichý, L., Danihelka, J., Fajmon, K., Hajek, O., Kintrová, K., Laniková, D., Otýpková, Z. and Řehořek, V. (2012). Biotic homogenization of Central European urban floras depends on residence time of alien species and habitat types. Biological Conservation, 145, 179-184. https://doi. org/10.1016/j.biocon.2011.11.003
McKinney, M. L. (2004). Measuring floristic homogenization by non-native plants in North America. Global Ecology and Biogeography, 13 (1), 47-53. https://doi.org/10.1111/j.1466-882X. 2004.00059.x
McKinney, M. L. (2005). New Pangea: Homogenizing the Future Biosphere. Proceeding of the California Academy of sciences, 56 (11), 119-129.
McKinney, M. L. and Lockwood, J. L. (1999). Biotic homogenization: a few winners replacing many losers in the next mass extinction. Trends in Ecology and Evolution, 14 (11), 450-453. https://doi.org/10.1016/ S0169-5347(99)01679-1
Morozova, O. V. (2018). Naturalized Alien Species in the Floras of the Middle Part of European Russia: Homogenization or Differentiation? Russian Journal of Biological Invasions, 9 (4), 366-373. https://doi. org/10.1134/S2075111718040094
Morozova, O. V. and Borisov, M. M. (2010). Web-oriented geoinformation system on alien plant species of European Russia. Russian Journal of Biological Invasions, 1 (3), 194-199. https://doi.org/10.1134/ S2075111710030094
Olden, J. D. (2006). Biotic homogenization: a new research agenda for conservation biogeography. Journal of Biogeography, 33, 2027-2039. https://doi.org/10.1111/j.1365-2699.2006.01572.x
Olden, J. D. and Poff, N. L. (2003). Toward a mechanistic understanding and prediction of biotic homogenization. The American Naturalist, 162 (4), 442-460. https://doi.org/10.1086/378212
Olden, J. D., Poff, N. L., Douglas, M. R., Douglas, M. E. and Fausch, K. D. (2004). Ecological and evolutionary consequences of biotic homogenization. Trends in Ecology and Evolution, 19 (1), 18-24. https://doi. org/10.1016/j.tree.2003.09.010
Petchey, O. L. and Gaston, K. J. (2006). Functional diversity: back to basics and looking forward. Ecology Letters, 9, 741-758. https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2006.00924.x
Qian, H. and Guo, Q. (2010). Linking biotic homogenization to habitat type, invasiveness and growth form of naturalized alien plants in North America. Diversity and Distributions, 16, 119-125. https://doi. org/10.1111/j.1472-4642.2009.00627.x
Qian, H., McKinney, M. L. and Kühn, I. (2008). Effects of introduced species on floristic similarity: Comparing two US states. Basic and Applied Ecology, 9, 617-625. https://doi.org/10.1016/j.baae.2007.11.004
Qian, H. and Ricklefs, R. E. (2006). The role of exotic species in homogenizing the North American flora. Ecology Letters, 9, 1293-1298. https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2006.00982.x
Rahel, F. J. (2000). Homogenization of fish faunas across the United States. Science, 288, 854-856. https://doi. org/10.1126/science.288.5467.854
Richardson, D. M., Pyšek, P., Rejmánek, M., Barbour, M. G., Panetta, F. D. and West, C. J. (2000). Naturalization and invasion of alien plants: concepts and definitions. Diversity and Distributions, 6, 93-107. https://doi.org/10.1046/j.1472-4642.2000.00083.x
Rooney, T. P., Wiegmann, S. M., Rogers, D. A. and Waller, D. M. (2004). Biotic impoverishment and homogenization in unfragmented forest understory communities. Conservation Biology, 18, 787-98. https://doi.org/10.1111/j.1523-1739.2004.00515.x
Sax, D. F. and Gaines, S. D. (2003). Species diversity: from global decreases to local increases. Trends in Ecology and Evolution, 18 (11), 561-566. https://doi.org/10.1016/S0169-5347(03)00224-6
Schmera, D., Erös, T. and Podani, J. (2009). A measure for assessing functional diversity in ecological communities. Aquatic Ecology, 43, 157-167. https://doi.org/10.1007/s10452-007-9152-9
Schwartz, M. W., Thorne, J. H. and Viers, J. H. (2006). Biotic homogenization of the California flora in urban and urbanizing regions. Biological Conservation, 127 (3), 282-291. https://doi.org/10.1016/j. biocon.2005.05.01
Schweiger, O., Musche, M., Bailey, D., Billeter, R., Diekötter, T., Hendrickx, F., Herzog, F., Liira, J., Maelfait, J.-P., Speelmans, M. and Dziock, F. (2007). Functional richness of local hoverfly communities (Diptera, Syrphidae) in response to land use across temperate Europe. Oikos, 116, 461-472. https://doi. org/10.1111/j.2007.0030-1299.15372.x
Shaw, J. D., Spear, D., Greve, M. and Chown, S. L. (2010). Taxonomic homogenization and differentiation across Southern Ocean Islands differ among insects and vascular plants. Journal of Biogeography, 37, 217-228. https://doi.org/10.1111/j.1365-2699.2009.02204.x
Smart, S. M., Thompson, K., Marrs, R. H., Le Duc, M. G., Maskel, L. and Firbank, L. G. (2006). Biotic homogenization and changes in species diversity across human-modified ecosystems. Proceedings of the Royal Society B, 273, 2659-2665. https://doi.org/10.1098/rspb.2006.3630
Smith, K. (2006). Patterns of nonindigenous herpetofaunal richness and biotic homogenization among Florida counties. Biological Conservation, 127, 327-335. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2005.04.026
Starodubtseva, E. A., Morozova, O. V. and Grigorjevskaja, A. J. (2014). Materials for the Black Book of Voronezh Oblast. Russian Journal of Biological Invasions, 5 (3), 206-216. https://doi.org/10.1134/S2075111714030114
Su, G., Xu, J., Akasaka, M., Molinos, J. G. and Matsuzaki, S. S. (2015). Human impacts on functional and taxonomic homogenization of plateau fish assemblages in Yunnan, China. Global Ecology and Conservation, 4, 470-478. https://dx.doi.org/10.1016/j.gecco.2015.09.002
Thuiller, W., Richardson, D. M., Pysek, P., Midgley, G. F., Hughes, G. O. and Rouget, M. (2005). Niche-based modelling as a tool for predicting the risk of alien plant invasions at a global scale. Global Change Biology, 11, 2234-2250. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2005.001018.x
Tobias, N. and Monika, W. (2012). Does taxonomic homogenization imply functional homogenization in temperate forest herb layer communities? Plant Ecology, 213, 431-443. https://doi.org/10.1007/ s11258-011-9990-3
Trentanovi, G., von der Lippe, M., Sitzia, T., Ziechmann, U., Kowarik, I. and Cierjacks, A. (2013). Biotic homogenization at the community scale: disentangling the roles of urbanization and plant invasion. Diversity and Distributions, 19, 738-748. https://doi.org/10.1111/ddi.12028
Villéger, S., Grenouillet, G. and Brosse, S. (2014). Functional homogenization exceeds taxonomic homogenization among European fish assemblages. Global Ecology and Biogeography, 23, 1450-1460. https:// doi.org/10.1111/geb.12226
Winter, M., Kühn, I., La Sorte, F. A., Schweiger, O., Nentwig, W. and Klotz, S. (2010). The role of non-native plants and vertebrates in defining patterns of compositional dissimilarity within and across continents. Global Ecology and Biogeography, 19 (3), 1-11. https://doi.org/10.1111/j.1466-8238.2010.00520.x
Winter, M., Schweiger, O., Klotz, S., Nentwig, W., Andriopoulos, P., Arianoutsou, M., Basnou, C., Delipetrou, P., Didžiulis, V., Hejda, M., Hulme, P. E., Lambdon, P. W., Pergl, J., Pyšek, P., Roy, D. B. and Kühn, I. (2009). Plant extinctions and introductions lead to phylogenetic and taxonomic homogenization of the European flora. PNAS, 106 (51), 21721-21725. https://doi.org/10.1073/pnas.0907088106
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Статьи журнала «Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Санкт-Петербургским государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
