![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
В условиях высокогорий Кавказа изучить 5 сообществ субальпийского пояса, не изученных ранее - пестро-костровые луга, вейниковые субальпийские луга, рододендроновые стланики, субальпийские болота, субальпийское высокотравье.
The project is aimed at studying the functional diversity of the high mountain communities of the Caucasus. The key task of plant ecology is to understand the mechanisms of formation of the composition and structure of plant communities. This task is extremely relevant both from the standpoint of knowledge about the structure of the surrounding world and from a practical point of view for the development of recommendations for the conservation of biological diversity at the community level. One of the modern approaches to the study of these mechanisms is the analysis of the functional traits of plants (functional analysis), i.e. traits associated with the fitness of populations. The high-altitude communities of the Caucasus are a convenient object for this kind of research, because they are relatively little disturbed by humans, have a rich floristic composition and a closed structure, i.e. combine the significant influence of both biotic and abiotic factors on the formation of their composition. The proposed project includes the solution of several related problems that were previously successfully solved for alpine communities of 4 types (alpine lichen heaths, Festuca-varia grassland, Geranium-Hedysarum meadows, alpine snowbeds), this project proposes to study 5 more communities of the subalpine belt that have not been studied previously - Bromus variegatus grassland, Calamagrostis subalpine meadows, Rhododendron shrubs, subalpine fens, subalpine tall grasses. 1. A detailed study of the composition and assessment of the aboveground biomass reserves in 5 communities of the subalpine belt by the mowing method (with high replication - at least 100), which will allow using the biomass of individual species as an indicator of their participation in all the calculated parameters of functional diversity presented below. 2. In the process of carrying out the previous stages of the project, we have compiled a database of functional characteristics of alpine plants, which well covers the species of the alpine belt, but it lacks many plant species growing in the subalpine belt. It is assumed that this database will be replenished with functional traits of plant leaves (mass in water-saturated and dry state, area, specific leaf area, dry matter content, N and P content) by about 50 additional plant species. 3. Assessment of the components of CSR strategies (the share of stress tolerance, competitiveness and ruderality) in individual plant species according to the method of S. Pierson, as well as the weighted community mean (by aboveground biomass) estimates for the most important plant communities of the subalpine (Bromus variegatus grassland, Calamagrostis subalpine meadows, Rhododendron shrubs, subalpine fens, subalpine tall grasses). 4. The obtained values of the functional traits will make it possible to carry out a comparative analysis of the functional diversity (functional richness, evenness and divergence) of subalpine communities of the main types, which will presumably assess the relative role of abiotic and biotic factors in the formation of these communities. 5. The final task of the project is to analyze the role of the studied functional features for the formation of various subalpine communities. For this, a multiple comparison of the average values of the functional trait in a given community withrandom samples from the local flora (the database we are forming) with the same number of species is made. In thepresence of significant deviations from random samples, we can say that this or that trait is selectively important for the formation of communities. Similarly, a comparison of the weighted average (for aboveground biomass) values of traits with the average will allow us to establish the role of individual traits for dominance in a particular community.
Впервые планируется количественно описать функциональное разнообразие субальпийских растительных сообществ Кавказа и сравнить показатели разнообразия субальпийских и ранее исследованных альпийских сообществ, оценить вклад видов с различными типами стратегий и выявить функциональные признаки, важные для формирования состава и структуры субальпийских сообществ. Эти проблемы находятся на переднем крае мировой науки, им посвящены многие современные публикации в ведущих мировых изданиях, однако, практически отсутствуют в отечественных публикациях. Полученные результаты имеют преимущественно фундаментальный характер, но могут быть использованы при разработке мероприятий по сохранению биологического разнообразия. Существенное (более, чем вдвое) расширение объектов исследования позволит более глубоко оценить основные факторы формирования высокогорных сообществ в целом.
Создана база данных, содержащая информацию 1) по массе семян для 307 видов высокогорных растений, 2) по влажной и сухой массе листа, площади листа, удельной листовой поверхности и содержании сухого вещества в водонасыщенном листе - для 382 видов, 3) высоты основной массы вегетативных органов - для 440 видов, 4) по содержанию С, N и P в листьях растений - 100 видов, 5) данные по удельной длинне корней - для 130 видов, 6) данные по микоризной инфекции - для 120 видов. Эта база данных использовалась нами для расчетов показателей функционального разнообразия альпийских растительных сообществ. У доминирующих видов показано усиление роли стресс-толерантности на альпийских лишайниковых пустошах и пестроовсяницевых лугах и конкурентности – на гераниево-копеечниковых лугах, что говорит об адаптивности этих стратегий в рассматриваемых сообществах. Расчет индексов функционального разнообразия показал, что альпийские луга (пестроовсяницевые и гераниево-копеечниковые) имеют значительно большее функциональное богатство, чем ковры и пустоши. Выявлено, что для доминирования в альпийских лишайниковых пустошах важны признаки "консервативной" стратегии поглощения ресурсов, здесь виды с высоким участием имеют в среднем меньшую сухую и сырую массу листа, его площадь, меньшую удельную листовую поверхность и водосодержание в насыщенном состоянии. Выявлена связь химического состава растений с их стратегиями: показано, что аккумуляция большинства элементов минерального питания и микроэлементов (K, Rb, Cl, Zn, S, Ca, Ti, Mo, Fe) характерна для видов рудеральной стратегии, в то время как стресс-толеранты имеют пониженное содержание почти всех элементов, кроме кремния и углерода. Начато изучение функциональной структуры и продукции высокогорных болот. Совместно с многими зарубежными коллегами продолжено изучение глобальных закономерностей формирования спектров функциональных признаков, которые используются для познания эволюции стратегий жизненного цикла в растительном царстве.
грант РНФ |
# | Сроки | Название |
1 | 18 мая 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Функциональное разнообразие высокогорных фитоценозов северо-западного Кавказа |
Результаты этапа: Проведен сбор обширного полевого материала, включающего 350 укосов субальпийских сообществ с разбором по видам сосудистых растений, функциональные признаки листьев и высоты растений (20 видов). В результате мы получили детальную информацию по составу надземной биомассы субальпийских сообществ 5 типов (субальпийские пестрокостровые луга, субальпийские вейниковые луга, рододендроновые стланики, субальпийское высокотравье, субальпийские болота), которая предназначена для расчетов инденксов функционального разнообразия с привлечением данных по функциональным признакам отдельных видов. Эти данные частично обработаны, полностью параметры разнообразия получены для пестрокостровых субальпийских сообществ. Полученные нами данные о стратегии субальпийских растений согласуются с концепцией Ф. Грайма и подтверждают преобладание стресс-толерантной стратегии у высокогорных растений даже в условиях субальпийского пояса. Мы исследовали состав флоры субальпийских лугов и можем сделать вывод о доминировании в сообществе злаков. Злаки делают больший вклад в общую биомассу и в доминирующую стратегию. Для растений-доминантов в сообществе субальпийских лугов характерна большая сухая масса листа и меньшее содержание воды в листе, а также меньшая удельная площадь листа. Нами выявлены значительные различия в значениях функциональных признаков (в частности, для сухой массы листа и площади листа), свидетельствующие о расхождении экологических ниш, связанных с этими признаками Исследован состав надземной фитомассы наиболее продуктивных сообществ высокогорий в Тебердинском национальном парке – субальпийского высокотравья. Надземная биомасса составила в среднем 813 ± 134 г/м2, абсолютно преобладали виды разнотравья (77%), роль злаков невелика (22%), остальные группы сосудистых растений, мхи и лишайники очень редки. Сообщества отличаются полидоминантной структурой, наибольшую надземную биомассу образуют Angelica tatianae (20,3%), Milium effusum (13,4%), Ligusticum alatum (12,9%), Cephalaria gigantea (9,5%), Rumex alpinus (6,0%), Heracleum asper (5,6%). Запасы надземной мортмассы незначительны (280 ± 18 г/м2), что свидетельствует о высокой скорости разложения и интенсивном биологическом круговороте. Исследован состав надземной фитомассы уникальных субальпийских болот в Тебердинском национальном парке. Надземная биомасса сосудистых растений составила в среднем 264 ± 12 г/м2, преобладали виды осоковые и ситниковые (41%), значительна роль разнотравья (37%) и злаков (21%), остальные группы сосудистых растений и лишайники очень редки. Мохообразные составляли 31,6% общей фитомассы (с мортмассой), встречались как сфагновые, так и гипновые мхи. Сообщества отличаются полидоминантной структурой, наибольшую надземную биомассу образуют Carex nigra (26,1%), Nardus stricta (15,8%), Cirsium simplex (13,4%), Primula auriculata (6,7%), Blysmus compressus (5,2%), Swertia iberica (5,2%). Запасы надземной мортмассы незначительны (168 ± 12 г/м2), что свидетельствует о высокой скорости разложения и интенсивном биологическом круговороте. Как флористический состав, так и состав надземной биомассы с преобладание травянистых растений над мхами и осоковых среди сосудистых растений подтверждают отнесение изученных сообществ к осоко-гипновому типу низинных болот. | ||
2 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Функциональное разнообразие высокогорных фитоценозов северо-западного Кавказа |
Результаты этапа: На основе 500 укосов, выполненных в 5 субальпийских сообществах Тебердинского национального парка, изучен видовой состав надземной биомассы. Это позволило использовать биомассу отдельных видов как показатель их участия во всех расчетных параметрах функционального разнообразия. Пополнена база данных функциональных признаков высокогорных растений северо-западного Кавказа. В настоящее время она включает 12275 записей высоты растений (450 видов), 5460 записей функциональных признаков листьев (влажная масса, сухая массы, площадь листа, удельная листовая поверхность, содержание воды или сухого вещества в водонасыщенном листе) для 410 видов, химический состав листьев (содержание С, N, P) - 212 видов. Проведена оценка составляющих CSR-стратегий (доля стресс-толерантности, конкурентности и рудеральности) у отдельных видов растений по методике С.Пиерсона, а также средневзвешенные (по надземной биомассе) оценки для важнейших растительных сообществ субальпийского (пестрокостровые луга, вейниковые субальпийские луга, рододендроновые стланики, субальпийские болота, субальпийское высокотравье). Для оценки средневзвешенных стратегий растений использованы данные по надземной биомассе, полученную после разбора укосов с большого числа площадок малого размера (25 х 25 см), что позволило проводить корректную статистическую обработку полученных данных. Получены величины функциональных признаков и проведен сравнительный анализ функционального разнообразия. Функциональное богатство показывает размах значений функционального признака внутри фитоценоза. Индекс обычно интерпретируется экологами для определения уровня продуктивности и устойчивости растительного сообщества к изменениям абиотических условий. Индекс функциональной равномерности показывает, насколько регулярно средние значения признаков распределены в пространстве признаков. Низкие значения индекса показывают наличие ясно различающихся по анализируемому признаку групп видов. Функциональная дивергенция отражает степень расхождений значений признаков у видов. Высокие значения индекса возникают в случае расположения кластеров видов на разных концах пространства признаков. Этот индекс является инструментом для определения степени расхождения видов по ресурсам, и, как следствие, степени их конкуренции. Для всех изученных сообществ получены средние значения функциональных индексов, а также случайные значения этих индексов при сохранении структуры надземной биомассы, полученной на укосных площадках, но случайным варьированием видов из местной флоры (базы данных функциональных признаков). Проведен анализ роли изучаемых функциональных признаков для формирования различных субальпийских сообществ. Для этого произведено многократное сравнение средних по площадкам значений функционального признака в данном сообществе со случайными выборками из местной флоры (сформированной нами базы данных) с тем же числом видов. При наличии значимых отклонений от случайных выборок можно говорить, что тот или иной признак селективно важен для формирования сообществ. Аналогично сравнение средневзвешенных (по надземной биомассе) значений признаков со средними позволило установить роль отдельных признаков для доминирования в том или ином сообществе. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".