Русанов А.Г.¹, Аш Е.²

A.G. Rusanov¹, E. Acs²

¹Институт озероведения РАН (Санкт-Петербург)
²Дунайский исследовательский институт, Центр экологических исследований ВАН (Будапешт, Венгрия)

УДК 574.58

Проведен анализ бета-разнообразия (изменения видовой структуры вдоль пространственного градиента) диатомовых водорослей перифитона и водных макрофитов в Ладожском озере. Как ожидалось, снижение сходства видовой структуры с расстоянием было выше у макрофитов, чем у диатомовых водорослей, указывая на более слабую расселительную способность макрофитов.

Ключевые слова: бета-разнообразие; диатомовый перифитон; макрофиты; расселительная способность; Ладожское озеро.

Бета- или дифференцирующее разнообразие, определяемое как степень изменчивости видового состава и структуры сообществ между однородными по параметрам среды локальными местообитаниями, связывает точечное биоразнообразие (альфа-разнообразие) с региональным пулом видов (гамма-разнообразие) (Мэгарран, 1992). Наблюдающиеся в последнее время возрождение интереса к вопросу о механизмах поддержания биоразнообразия было вызвано публикацией концепции нейтрализма, выдвинутой С. Хаббелом (Hubbell, 2001). Согласно общепринятой концепции, сосуществование видов в многовидовом сообществе возможно за счет расхождения экологических ниш (Tilman, 1982). Напротив, концепция нейтрализма исходит из того, что все виды в сообществе экологически идентичны благодаря сходству их демографических показателей, например, скорости расселения (Hubbell, 2001).

В биологических сообществах нишевые и нейтральные механизмы могут действовать одновременно (Гиляров, 2010; Gravel et al., 2006). Например, известная в биогеографии закономерность – снижение сходства видовой структуры с увеличением расстояния между пробами – находит логическое объяснение с позиции обеих концепций. Согласно теории экологической ниши, падение сходства структуры с расстоянием происходит благодаря снижению сходства параметров среды. Согласно нейтралистской концепции, падение сходства с увеличением расстояния будет наблюдаться даже в полностью однородной среде в результате ограничения расселения организмов. Скорость расселения зависит как от пространственной организации ландшафта, так и от расселительной способности самих организмов. Размер (масса) тела является одной из видовых характеристик, от которых зависит способность организмов к расселению (De Bie et al., 2012). Сравнительный анализ микро- и макроорганизмов показал, что более резкое падение сходства видовой структуры с расстоянием отмечалось в сообществах макроорганизмов, характеризуемых низкой способностью к расселению (Soininen et al., 2007; De Bie et al., 2012).

В данной работе проведен сравнительный анализ бета-разнообразия сообществ диатомовых водорослей перифитона и макрофитов Ладожского озера с использованием двух подходов. Первый подход основан на анализе зависимости «дистанция-сходство». Ожидалось, что макрофиты будут иметь более значительное падение сходства структуры с увеличением дистанции между пробами по сравнению с диатомовыми водорослями, поскольку у макроорганизмов расселительная способность ниже, чем у микроорганизмов. Второй подход, основанный на методах ординации, позволяет прямо оценить относительный вклад факторов среды и распространения в изменчивость видовой структуры сообщества. Причем пространственные переменные, сгенерированные на основе географических координат проб, являются эрзац-переменными, отражающими процессы распространения организмов (Legendre et al., 2005). Поскольку расселительные способности макроорганизмов ограничены, предполагалось, что пространственные переменные будут вносить более существенный вклад в изменчивость структуры сообщества макрофитов, а факторы среды – в изменчивость сообщества диатомовых водорослей перифитона.

Описание водной растительности и отбор проб перифитона проводились на 36 станциях в литоральной зоне Ладожского озера (Русанов, 2013; Rusanov, Ács, 2012). Одновременно с отбором проб учитывались гидрохимические показатели (концентрация общего фосфора (Р_общ), удельная электропроводность (УЭП) и pH). Геоморфологические параметры (уклон дна и открытость литорали) определялись по топографической карте. Для тестирования зависимости «дистанция-сходство» использовался коэффициент сходства Жаккара. Оценка относительного вклада абиотических факторов и пространственных переменных в изменчивость видовой структуры проводилась при помощи частного анализа канонических корреляций (Borcard et al., 1992).

Анализ зависимости «дистанция-сходство» показал, что в обоих сообществах наблюдалось статистически достоверное падение сходства видового состава с увеличением дистанции между пробами. Однако у макрофитов линия регрессии имела более крутой угол наклона, свидетельствуя о более высоком бета-разнообразии макрофитов по сравнению с диатомовыми водорослями.

Анализ канонических корреляций выявил зависимость пространственной структуры обоих сообществ от геоморфологического строения литорали (уклон дна) и гидрохимических показателей (Р_общ, УЭП). Частный анализ канонических корреляций показал, что у макрофитов вклад пространственных переменных в изменчивость видовой структуры был сопоставим с вкладом факторов среды. Напротив, у диатомовых водорослей вклад факторов среды существенно превышал вклад пространственных переменных. Эти различия между двумя группами организмов указывают на то, что более высокая расселительная способность диатомовых водорослей способствует более эффективному отклику на изменение факторов внешней среды.

Таким образом, наши результаты, в целом, подтвердили установленные ранее закономерности в формировании биоразнообразия, связанные с различиями в расселительной способности микро- и макроорганизмов. Однако в основе установленной зависимости падения сходства видовой структуры с увеличением расстояния лежат разные процессы. Если в сообществе макрофитов сходство структуры близлежащих проб связано с ограничением расселения, то в сообществе диатомовых водорослей гомогенность структуры достигается за счет интенсивного пассивного переноса между соседними местообитаниями.

Список литературы

1. Гиляров А.М. В поисках универсальных закономерностей организации сообществ: прогресс на пути нейтрализма // Журнал Общей Биологии. 2010. T. 71, № 5. С. 386-401.

2. Мэгарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение. – М.: Мир, 1992. – 181 с.

3. Русанов А.Г. Пространственная структура сообщества макрофитов Ладожского озера и факторы, ее регулирующие // Ладога. – СПб.: Нестор-История, 2013. – С. 253-259.

4. Borcard D., Legendre P., Drapeau P. Partialling out the spatial component of ecological variation // Ecology. 1992. Vol. 73. P. 1045-1055.

5. De Bie T., De Meester L., Brendonck L. et al. Body size and dispersal mode as key traits determining metacommunity structure of aquatic organisms // Ecology Letters. 2012. Vol. 15. P. 740-747.

6. Gravel D., Canham C.D., Beaudet M., Messier C. Reconciling niche and neutrality: the continuum hypothesis // Ecology Letters. 2006. Vol. 9. P. 399-409.

7. Hubbell S.P. The unified neutral theory of biodiversity and biogeography. – Princeton, NJ: Princeton Univ. Press, 2001. – 448 p.

8. Legendre P., Borcard D., Peres-Neto P.R. Analyzing beta diversity: Partitioning the spatial variation of community composition data // Ecological Monographs. 2005. Vol. 75. P. 435-450.

9. Rusanov A.G., Ács É. Spatial distribution of epiphytic diatoms in relation to environmental factors in the Lake Ladoga // 22nd International Diatom Symposium, Aula Academica, Ghent (Ghent, Belgium, 26-31 August 2012). – Abstracts. – VLIZ Special Publication 58. – 2012. – P. 95.

10. Soininen J., Lennon J.J., Hillebrand H. A multivariate analysis of beta diversity across organisms and environments // Ecology. 2007. Vol. 88. P. 2830-2838.

11. Tilman D. Resource competition and community structure. – Princeton, NJ: Princeton Univ. Press, 1982. – 296 p.

Статья поступила в редакцию 1.09.2015

Analysis of beta diversity of periphytic diatom and macrophyte communities of the Ladoga Lake

A.G. Rusanov, É. Ács

A beta-diversity (variation in species composition along a spatial gradient) of periphytic diatoms and aquatic macrophytes was analyzed in the Ladoga Lake. As expected, the decrease in community similarity with distance was higher for macrophytes than for periphytic diatoms indicating a lower dispersal ability of the macrophytes.

Key words: beta-diversity; periphytic diatoms; macrophytes; dispersal ability; Lake Ladoga.

Об авторах

Русанов Александр Геннадьевич – A.G. Rusanov

кандидат биологических наук
старший научный сотрудник, Институт озероведения РАН, Санкт-Петербург, Россия (Institute of Limnology, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, Russia)

a_rusanov@yahoo.com

Аш Ева – Éva Ács

профессор, Дунайский исследовательский институт, Центр экологических исследований ВАН, Будапешт, Венгрия (Danube Research Institute, Centre for Ecological Research, Hungarian Academy of Sciences, Budapest, Hungary)

acs.eva@okologia.mta.hu.

Корреспондентский адрес: 196105, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Севастьянова, 9, Институт озероведения РАН.

ССЫЛКА НА СТАТЬЮ:

Русанов А.Г., Аш Е. Анализ бета-разнообразия сообществ диатомовых водорослей перифитона и макрофитов Ладожского озера // Вопросы современной альгологии. 2015. № 3 (10). URL: http://algology.ru/796

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

К № 3 (10)

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147