БИОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИДОВ И УСЛОВИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ: КАК ОЦЕНИТЬ ИХ СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ НА СТРУКТУРУ БЕНТОСНЫХ СООБЩЕСТВ?

В.К. Шитиков, Т.Д. Зинченко, Л.В. Головатюк

Аннотация


Предметом экологических исследований является количественная оценка связи между естественными и антропогенными факторами окружающей среды и биологическими свойствами видов (traits), определяющими условия их существования и механизмы адаптации. Получить в явном виде такие зависимости часто невозможно, но можно косвенно оценить их путем анализа таблиц распределения обилия обнаруженных видов с известными характеристиками по участкам наблюдений, где проводился мониторинг абиотических переменных. Для совместного статистического анализа трех таких наборов данных в статье используются два метода, описанных в литературе. Первый – анализ соответствия с двойными ограничениям (double constrained correspondence analysis dc-CA,) – выполняет многомерную ординацию видов и участков с дополнительными осями координат «факторы и свойства», при которой достигается максимум доли совокупной объясненной вариации. Второй р построение байесовской модели логистической регрессии. Его результатом является нормированная матрица экологического «сродства» (affinity) каждого вида по отношению к каждому биотопу, основанная на всем комплексе исходных данных. Эти методики апробировались на едином материале – базе данных многолетней гидробиологической съемки макрозообентоса малых и средних рек на территории Среднего и Нижнего Поволжья. Нами оценивалась статистическая значимость и пропорции совместного влияния экологических свойств среды и биологических характеристик видов на таксономическую структуру донных сообществ. На основе анализа коэффициентов моделей ранжировались эффекты влияния отдельных биологических признаков и абиотических факторов на вероятность появления вида в конкретном сообществе. Для каждого участка рек оценивалось «темное разнообразие» (dark diversity), то есть совокупность видов, которые теоретически по своим функциональным и аутэкологическим характеристикам могут принадлежать к рассматриваемому сообществу, но пока не были обнаружены.

Ключевые слова


пресноводный бентос, бассейн реки Волга, свойства видов, абиотические факторы, анализ соответствия, байесовские модели, темное разнообразие

Полный текст:

PDF

Литература


Зинченко ТД. Эколого-фаунистическая характеристика хирономид (Diptera, Chironomidae) малых рек бассейна Средней и Нижней Волги (Атлас). Тольятти: Кассандра; 2011.

Шитиков ВК, Зинченко ТД. Многомерный статистический анализ экологических сообществ (обзор). Теоретическая и прикладная экология. 2019; (1):5-11.

Zinchenko TD. Ekologo-Faunisticheskaya Kharakteristika Khironomid (Diptera, Chironomidae) Malykh Rek Basseyna Sredney i Nizhney Volgi (Atlas) [Ecological and Faunal Characteristics of chironomids (Diptera, Chironomidae) of small rivers of the Middle and Lower Volga basin (Atlas)]. Togliatti: Kassandra; 2011. (In Russ.)

Shitikov VK, Zinchenko TD. [Multivariate statistical analysis of ecological communities (a review)]. Teoreticheskaya i Prikladnaya Ekologiya. 2019; (1):5-11. (In Russ.)

Carmona CP, Pärtel M. Estimating probabilistic site-specific species pools and dark diversity from coocurrence data. Glob Ecol Biogeogr. 2021;30(1):316-26.

Dolédec S, Statzner B, Bournaud M. Species traits for future biomonitoring across ecoregions: patterns along a human-impacted river. Freshwater Biol. 1999;42:737-58.

Dolédec S, Chessel D, ter Braak CJF, Champely S. Matching species traits to environmental variables: a new three-table ordination method. Environ Ecol Stat. 1996;3:143-66.

Dray S, Legendre P. Testing the species traits-environment relationships: the fourth- corner problem revisited. Ecology. 2008;89:3400-12.

Fujinuma J, Pärtel M. Decomposing dark diversity affinities of species and sites using Bayesian method: What accounts for absences of species at suitable sites? Meth Ecol Evolut. 2023;14(7):1796-807.

Golovatyuk LV, Shitikov VK, Zinchenko TD. Estimation of the zonal distribution of species of bottom communities in lowland rivers of the Middle and Lower Volga Basin. Biol Bull. 2018;45(10):1262-8.

Jongman RHG, ter Braak CJF, van Tongeren OFR. Data Analysis in Community and Landscape Ecology. Wageningen: Pudoc; 1987.

Keddy PA. A pragmatic approach to functional ecology. Funct Ecol. 1992;6:621-6.

Legendre P, Galzin R, Harmelin-Vivien ML. Relating behavior to habitat: solutions to the fourth-corner problem. Ecology. 1997;78:547-62.

Ovaskainen O, Abrego N. Species Distribution Modelling: With Applications in R. Cambridge: Cambridge Univ. Press; 2020.

Peng FJ, ter Braak CJF, RicoA, van den Brink PJ. Double constrained ordination for assessing biological trait responses to multiple stressors: A case study with benthic macroinvertebrate communities. Sci Tot Environ. 2021;754:142171.

Peres-Neto PR, Dray S, ter Braak CJF. Linking trait variation to the environment: critical issues with community-weighted mean correlation resolved by the fourth-corner approach. Ecography. 2017;40:806-16.

Rico A, van den Brink PJ. Evaluating aquatic invertebrate vulnerability to insecticides based on intrinsic sensitivity, biological traits, and toxic mode of action. Environ Toxicol Chem. 2015;34:1907-17.

Shitikov VK, Zinchenko TD, Golovatyuk LV. Models of joint distribution of species on the example of benthic communities from small rivers of the Volga Basin. Biol Bull Rev. 2022;12(1):84-93.

Sîrbu I, Benedek AM, Sîrbu M. Variation partitioning in double-constrained multivariate analyses: linking communities, environment, space, functional traits, and ecological niches. Oecologia. 2021;197:43-59.

ter Braak CJF, Šmilauer P, Dray S. Algorithms and biplots for double constrained correspondence analysis. Environ Ecol Stat. 2018;25:171-97.

Thuiller W, Lavorel S, Midgley G, Lavergne S, Rebelo T. Relating plant traits and species distributions along bioclimatic gradients for 88 Leucadendron taxa. Ecology. 2004.85:1688-99.

Townsend CR, Hildrew AG. Species traits in relation to a habitat templet for river systems. Freshwater Biol. 1994;31:265-275.




DOI: http://dx.doi.org/10.24855/biosfera.v15i4.869

© ФОНД НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ "XXI ВЕК"