Latitudinal gradient of diversity of macromycetes and vascular plants in the European part of Russia
DOI:
https://doi.org/10.21638/spbu07.2020.202Abstract
The principles of diversity distributing of vascular plants for large areas have been studied for a long time, but also little known about distribution patterns of macromycetes that are closely related in their existence to flora. A limited number of works on the biogeography of macromycetes is mainly based on the number of species of randomly selected territories of arbitrary size, does not allow us to compare these data with the results of studies in local flora obtained using a standardized method for collecting material. We conducted field studies of a model group of macromycetes - clavarioid fungi - in 143 localities, covering all vegetation subzones of Eastern Europe. The hypothesis that the richest mycobiota corresponds to the most floristically rich regions was tested. We found that the richest local flora corresponds to forest-steppe regions, and in the direction of the tundra and steppes the number of species decreases sharply. A similar trend was also revealed for the macromycetes localities, but the peak of their richness corresponds to the south and hemiboreal regions. For both groups, the richest territories correspond to the mountainous areas framing the East European Plain. A strong positive correlation found between the annual primary production, the stock of aboveground phytomass and mortmass with the richness of vegetation and mycobiota. A positive relationship also found between the richness of both biota components with the average annual rainfall, while a relationship with a hydrothermal coefficient established only for local flora. A connection found between the indicators of “energy” and the vegetation cover, while it is absent with the mycobiota. The spatial trends of the taxonomic wealth of vascular plants and fungi are examined from the perspective of the systematic organization of biota. For mycobiota, there is a great relation with the “water” indicators, while, like for the vegetation cover, taxa of different hierarchical levels behave each as a single separate whole. An attempt is made to discuss the applicability of the “mid-domain effect” to the revealed principles of the spatial distribution of the species richness of fungi.
Keywords:
biodiversity, biogeography, spatial gradients, primary productivity, scale, local flora, block principle, mycobiota, phytomass, citizen science
Downloads
References
Бондарцев, А. С. (1953). Трутовые грибы Европейской части СССР и Кавказа. Москва и Ленинград: Изд-во АН СССР.
Виноградов, В. Г., Мартынов, А. С., Тишков, А. А. (1994). Первичная продуктивность растительного покрова. В: Состояние биологических ресурсов и биоразнообразия России и ближнего зарубежья (1988-1993 гг.). Приложение к Государственному докладу о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1993 году. Москва, 9-10.
Морозова, О. В. (2008). Таксономическое богатство флоры Восточной Европы. Факторы пространственной дифференциации. Москва: Наука.
Морозова, О. В. (2011). Пространственные тренды таксономического богатства флоры сосудистых растений. Биосфера, 3 (2), 190-207.
Огуреева, Г. Н. (ред.) (1999). Зоны и типы поясности растительности России. Карта на 2 листах. Пояснительный текст и легенда к карте. М. 1:8000000. Москва: Экор.
Пармасто, Э. Х. (1969). Исследование по афиллофоровым грибам (Aphyllophorales) Советского Союза. Диссертация … доктора биологических наук. Университет Тарту.
Ткаченко, О. Б. (2017). Снежные плесени (история изучения, возбудители, их биологические особенности). Москва: РАН.
Химич, Ю. Р., Ширяев, А. Г., Исаева, Л. Г., Берлина, Н. Г. (2017). Напочвенные афиллофоровые грибы Лапландского заповедника. Труды Карельского научного центра РАН. Сер. Биогеография, (1), 50-61. http://dx.doi.org/10.17076/bg457
Чернов, Ю. И. (2008). Экология и биогеография. Избранные работы. Москва: Товарищество научных изданий КМК.
Ширяев, А. Г. (2014). Пространственная дифференциация биоты клавариоидных грибов России: эколого-географический аспект. Диссертация … доктора биологических наук. Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова.
Ширяев, А. Г. (2015). Пространственная дифференциация таксономической и морфологической структуры биоты афиллофороидных грибов: предварительные результаты изучения средней тайги Евразии. Вестник Оренбургского государственного педагогического университета. Электронный научный журнал, 3 (15), 39-50.
Ширяев, А. Г. (2016). Новые сведения о клавариоидных грибах (Basidiomycota) окрестностей Звенигородской биологической станции имени С. Н. Скадовского. Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел биологический, 121 (2), 81-86.
Ширяев, А. Г. (2017). Дополнение к списку видов афиллофоровых грибов Ильменского государственного заповедника. Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел биологический, 122 (5), 50-59.
Ширяев, А. Г. (2018). Широтные изменения разнообразия грибов на модельной трансекте Евразии. Известия РАН. Серия географическая, (3), 56-66. https://doi.org/10.7868/S258755661803007X
Ширяев, А. Г., Морозова, О. В. (2016). Закономерности распределения видового богатства макромицетов (Fungi, Agaricomycetes) в мелком масштабе. В: Сохранение растительного мира в Ботанических садах: традиции, современность, перспективы. Новосибирск: Центральный сибирский ботанический сад СО РАН, 334-336.
Ширяев, А. Г., Ребриев, Ю. А., Кнудсен, Х. (2017). Дополнение к микобиоте Ростовского заповедника и прилегающих территорий. Растительный мир Азиатской России, 4 (28), 3-10. https://doi.org/10.21782/RMAR1995-2449-2017-4(3-10)
Ширяев, А. Г., Руоколайнен, А. В. (2017). Клавариоидные грибы заповедника «Кивач»: изменение разнообразия среднетаежной микобиоты в долготном градиенте. Труды Карельского научного центра РАН. Сер. Биогеография, (6), 48-60. http://dx.doi.org/10.17076/bg548
Шоба, С. А. (ред.) (2011). Национальный атлас почв Российской Федерации. Москва: Астрель.
Bolshakov, S. Yu., Volobuev, S. V., Potapov, K. O., Shiryaev, A. G., Shiryaeva, O. S., Ezhov, O. N., Rebriev, Yu. A., Palamarchuk, M. A., Khimich, Yu. R., Borovichov, E. A., Zmitrovich, I. V. (2018). New species for regional mycobiotas of Russia. 3. Report 2018. Микология и фитопатология, 52 (6), 386-397. https://doi.org/10.1134/S0026364818060028
Burrough, P. A. (1987). Spatial aspects of ecological data. In: R. H. Jongman, C. J. F. ter Braak, O. F. R. van Tongeren, ed., Data analysis in community and landscape ecology. Wageningen: Pudoc, 213-251.
Colwell, R. K. and Lees, D. C. (2000). The mid-domain effect: geometric constraints on the geography of species richness. Trends in Ecology & Evolution, 15 (2), 70-76. https://doi.org/10.1016/S0169- 5347(99)01767-X
Corner, E. J. H. (1970). Supplement to “A monograph of Clavaria and allied Genera”. Nova Hedwigia, 33, 1-299.
Delgado-Baquerizo, M., Bardgett, R. D., Vitousek, P. M., Maestre, F. T., Williams, M. A., Eldridge, D. J., Lambers, H., Neuhauser, S., Gallardo, A., García-Velázquez, L., Sala, O. E., Abades, S. R., Alfaro, F. D., Berhe, A. A., Bowker, M. A., Currier, C. M., Cutler, N. A., Hart, S. C., Hayes, P. E., Hseu, Z.-Y., Kirchmair, M., Peña-Ramírez, V. M., Pérez, C. A., Reed, S. C., Santos, F., Siebe, C., Sullivan, B. W., Weber- Grullon, L. and Fierer, N. (2019). Changes in belowground biodiversity during ecosystem development. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (14), 6891- 6896. https://doi.org/10.1073/pnas.1818400116
Dresch, P., Falbesoner, J., Ennemoser, C., Hittorf, M., Kuhnert, R. and Peintner, U. (2019). Emerging from the ice-fungal communities are diverse and dynamic in earliest soil developmental stages of a receding glacier. Environmental Microbiology, 21 (5), 1864-1880. https://doi.org/10.1111/1462-2920.14598
Fick, S. E. and Hijmans, R. J. (2017). WorldClim 2: new 1-km spatial resolution climate surfaces for global land areas. International Journal of Climatology, 37 (12), 4302-4315. https://doi.org/10.1002/joc.5086
Forest of Europe, UNECE and FAO 2011: States of Europe’s forests. (2011). Oslo: Grøset Trykk AS.
Golubyatnikov, L. L. and Svirezhev, Y. M. (2008). Life-cycle model of terrestrial carbon exchange. Ecological Modelling, 213 (2), 202-208. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2007.12.001
Hansen, M. C., Potapov, P. V., Moore, R., Hancher, M., Turubanova, S. A., Tyukavina, A., Thau, D., Stehman, S. V., Goetz, S. J., Loveland, T. R., Kommareddy, A., Egorov, A., Chini, L., Justice, C. O. and Townshend, J. R. G. (2013). High-Resolution Global Maps of 21st-Century Forest Cover Change. Science, 342, 850-853. https://doi.org/10.1126/science.1244693
Hu, Y., Veresoglou, S. D., Tedersoo, L., Xu, T., Ge, T., Liu, L., Chen, Y., Hao, Z., Su, Y., Rillig, M. C. and Chen, B. (2019). Contrasting latitudinal diversity and co-occurrence patterns of soil fungi and plants in forest ecosystems. Soil Biology and Biochemistry, 131, 100-110. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2019.01.001
Kimble, J. M. (ed.) (2004). Cryosols. Permafrost-Affected Soils. Berlin and New York: Springer.
Khimich, Yu. R., Shiryaev, A. G., Volobuev, S. V. (2020). Some Noteworthy Findings of Aphyllophoroid Fungi in the North of Eastern Fenoscandia (Murmansk Region, Russia). Botanica, 26 (1), 49-60. https://doi.org/10.2478/botlit-2020-0005
Kivlin, S. N., Lynn, J. S., Kazenel, M. R. Beals, K. K. and Rudgers, J. A. (2017). Biogeography of plant-associated fungal symbionts in mountain ecosystems: A meta-analysis. Diversity and Distribution, 23 (9), 1067-1077. https://doi.org/10.1111/ddi.12595
Olson, R. J., Scurlock, J. M. O., Prince, S. D., Zheng, D. L. and Johnson, K. R. (eds.) (2013). NPP Multi-Biome: Global Primary Production Data Initiative Products, R2. Data set. [online]. Available at: https://daac. ornl.gov/cgi-bin/dsviewer.pl?ds_id=617 [Accessed 3 Jun. 2020].
Ordynets, A., Heilmann-Clausen, J., Savchenko, A., Bässler, C., Volobuev, S., Akulov, O., Karadelev, M., Kotiranta, H., Saitta, A., Langer, E. and Abrego, N. (2018). Do plant-based biogeographical regions shape aphyllophoroid fungal communities in Europe? Journal of Biogeography, 45 (5), 1182-1195. https://doi.org/10.1111/jbi.13203
Shiryaev, A. G. (2017). Longitudinal change of clavarioid funga (Basidiomycota) diversity in the tundra zone of Eurasia. Mycology, 8 (3), 135-146. https://doi.org/10.1080/21501203.2017.1345801
Shiryaev, A. G. (2018). Spatial diversity of clavarioid mycota (Basidiomycota) at the forest-tundra ecotone. Mycoscience, 59 (4), 310-318. https://doi.org/10.1016/j.myc.2018.02.007
Shiryaev, A. G. and Morozova, O. V. (2018). Spatial distribution of species diversity of clavarioid mycobiota in West Siberia. Contemporary Problems of Ecology, 11 (5), 514-526. https://doi.org/10.1134/ S1995425518050098
Shiryaev, A. G., Moiseev, P. A., Peintner, U., Devi, N. M., Kukarskih, V. V. and Elsakov, V. V. (2019). Arctic Greening Caused by Warming Contributes to Compositional Changes of Mycobiota at the Polar Urals. Forests, 10 (12), 1112. https://doi.org/10.3390/f10121112
Tedersoo, L., Bahram, M., Põlme, S., Kõljalg, U., Yorou, N. S., Wijesundera, R., Ruiz, L. V., Vasco-Palacios, A. M., Thu, P. Q., Suija, A., Smith, M. E., Sharp, C., Saluveer, E., Saitta, A., Rosas, M., Riit, T., Ratkowsky, D., Pritsch, K., Põldmaa, K., Piepenbring, M., Phosri, C., Peterson, M., Parts, K., Pärtel, K., Otsing, E., Nouhra, E., Njouonkou, A. L., Nilsson, R. H., Morgado, L. N., Mayor, J., May, T. W., Majukim, L., Lodge, D. J., Lee, S. S., Larsson, K.-H., Kohout, P., Hosaka, K., Hiiesalu, I., Henkel, T. W., Harend, H., Guo, L., Greslebin, A., Gretlet, G., Geml, J., Gates, G., Dunstan, W., Dunk, C., Drenkhan, R., Dearnaley, J., De Kesel, A., Dang, T., Chen, X., Buegger, F., Brearley, F. Q., Bonito, G., Anslan, S., Abell, S. and Abarenkov, K. (2014). Global diversity and geography of soil fungi. Science, 346 (6213), 1256688. https://doi.org/10.1126/science.1256688
Wang, Z., Fang, J., Tang, Z. and Lin, X. (2011). Patterns, determinants and models of woody plant diversity in China. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 278 (1715), 2122-2132. https://doi. org/ 10.1098/rspb.2010.1897
Downloads
Additional Files
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Articles of "Vestnik of Saint Petersburg University. Earth Sciences" are open access distributed under the terms of the License Agreement with Saint Petersburg State University, which permits to the authors unrestricted distribution and self-archiving free of charge.
