Функциональные признаки растений и разнообразие субальпийских пестрокостровых лугов Северо-Западного Кавказа

На примере субальпийских пестрокостровых лугов (ПКЛ) Северо-Западного Кавказа оценена роль функциональных признаков листа (площади, массы, удельной листовой поверхности, содержания воды) и высоты растений, а также эколого-ценотических CSR-стратегий Ф. Грайма для формирования состава сообщества и доминирования в нем растений. ПКЛ развиваются в условиях бесснежной зимы и глубокого промерзания почв, служат уникальными пастбищами для высокогорных копытных. В работе проверена гипотеза, согласно которой значения функциональных признаков и стратегий растений на ПКЛ отличны от полученных ранее значений для других высокогорных фитоценозов Кавказа в сторону большей выраженности стресс-толерантности (S) и рудеральности (R). Запасы надземной биомассы составляют 349 ± 15 г/м2. Все изученные признаки важны для отбора в состав сообщества: показатели размерных характеристик листа на ПКЛ в 10 раз ниже, чем в модельном фитоценозе. Доминированию в сообществе способствуют более мелкие сухие и жесткие листья при большей функциональной высоте особи. Средние значения вклада С:S:R-стратегий составили 26:45:29%. Высокий вклад стресс-толерантной стратегии важен как для отбора видов в сообщество, так и для доминирования в нем. Высокое функциональное богатство зафиксировано по признаку содержания воды в листе, функциональная дивергенция высока только по размерным признакам листа.

1. Myers-Smith I., Thomas H., Bjorkman A. Plant traits inform predictions of tundra responses to global change. New Phytol. 2019;221(4):1742–1748.

2. Violle C., Navas M., Vile D., Kazakou E., Fortunel C., Hummel I., Garnier E. Let the concept of trait be functional! Oikos. 2007;116(305):882–892.

3. Laliberte E., Legendre P. A distance-based framework for measuring functional diversity from multiple traits. Ecology. 2010;91(1):299–305.

4. Joswig J., Wirth C., Schuman M. et al. Climatic and soil factors explain the two-dimensional spectrum of global plant trait variation. Nat. Ecol. Evol. 2022;6(1):36–50.

5. Wright I., Dong N., Maire V., et al. Global climatic drivers of leaf size. Science. 2017;357(6354):917–921.

6. Onoda Y., Wright I., Evans J., Hikosaka K., Kitajima K., Niinemets Ü., Poorter H., Tosens T., Westoby M. Physiological and structural tradeoffs underlying the leaf economic spectrum. New Phytol. 2017;214(4):1447–1463.

7. Moles A., Warton D., Warman L., Swenson N.G., Laffan S.W., Zanne A.E., Pitman A., Hemmings F.A., Leishman M.R. Global patterns in plant height. J. Ecol. 2009;97(5):923–932.

8. Dudova K.V., Dzhatdoeva T.M., Dudov S.V., Akhmetzhanova A.A., Tekeev D.K., Onipchenko V.G. Competitive strategy of subalpine tall-grass species of the Northwestern Caucasus. Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2019;74(3):140–146.

9. Grime J.P. Plant Strategies, Vegetation Processes, and Ecosystem Properties. 2nd ed. Chichester: John Wiley and Sons; 2001. 417 pp.

10. Pierce S., Negreiros D., Cerabolini B., et al. A global method for calculating plant CSR ecological strategies applied across biomes world-wide. J. Funct. Ecol. 2017;31(2):444–457.

11. Mason N.W.H., Mouillot D., Lee J.B., Wilson W.G. Functional richness, functional evenness and functional divergence: The primary components of functional diversity. Oikos. 2005;111(1):112–118.

12. Körner C. Alpine plant life: Functional plant ecology of high mountain ecosystems. 2nd ed. Berlin: Springer; 2003. 344 pp.

13. Garnier E., Navas M.L., Grigulis K. Plant functional diversity. Oxford: Oxford Univ. Press; 2016. 249 pp.

14. Onipchenko V.G. Alpine ecosystems in the Northwest Caucasus. Dordrecht, Boston, L.: Kluwer Academic Publishers; 2004. 421 pp.

15. Онипченко В.Г., Дудова К.В., Гулов Д.М., Ахметжанова А.А., Текеев Д.К., Елумеева Т.Г. Функциональные признаки листьев растений важны для формирования состава альпийских растительных сообществ. Журнал Общей Биологии. 2022;83(2):127–137.

16. Онипченко В.Г., Дудова К.В., Ахметжанова А.А., Хомутовский М. И., Джатдоева Т.М., Текеев Д.К., Елумеева Т.Г. Какие стратегии растений способствуют их доминированию в альпийских сообществах? Журнал Общей Биологии. 2020; 81(1):37–46.

17. Онипченко В.Г., Зернов А.С. Сосудистые растения Тебердинского национального парка, вып. 99Б. М.: Флора и фауна заповедников. 2022. 177 с.

18. Pérez-Harguindeguy N., Díaz S., Garnier E. et al. New handbook for standardized measurement of plant functional traits worldwide. Aust. J. Bot. 2013;61(3):167–234.

19. Laliberte E., Legendre P., Shipley B. 2014. FD: measuring functional diversity from multiple traits, and other tools for functional ecology. R package version 1.0-12. https://cran.r-project.org/web/packages/FD/index.htm

20. Игнатова Е.А., Игнатов М.С., Константинова Н.А., Золотов В.И., Федосов В.Э., Онипченко В.Г. Флора мохообразных Тебердинского национального парка, вып. 112а. М.: Флора и фауна заповедников; 2022. 108 с.

21. Работнов Т.А. Луговедение. М.: Изд-во МГУ; 1974. 384 с.

22. Poloshevets T.V., Onipchenko V.G., Sandalova E.V., Dzhatdoeva T.M., Elumeeva T.G. Leaf functional traits and strategies of plants in subalpine Calamagrostis meadows of the North-Western Caucasus. Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2024;79(1):9–14.

23. Гулов Д.М., Онипченко В.Г., Мартыненко В.Б., Федоров Н.И., Логвиненко О.А., Узденов У.Б., Хубиева О.П. Состав надземной фитомассы субальпийского высокотравья в Тебердинском национальном парке. Бюл. МОИП. Отд. биол. 2022;127(5):46–53.

24. Гулов Д.М., Федоров Н.И., Логвиненко О.А., Онипченко В.Г. Состав надземной фитомассы субальпийских болот в Тебердинском национальном парке. Бюл. МОИП. Отд. биол. 2023; 128(4):27–37.

25. Sun S.Q., Wu Y.H., Wang G.X., Zhou J., Yu D., Bing H.J., Luo J., 2013. Bryophyte species richness and composition along an altitudinal gradient in Gongga Mountain, China. PLoS One. 2013;8(3):e58131.

26. Arnillas C., Borer E., Seabloom E. et al. Opposing community assembly patterns for dominant and nondominant plant species in herbaceous ecosystems globally. Ecol. Evol. 2021;11(24):17744–17761.

27. Гулов Д.М., Елумеева Т.Г., Федоров Н.И., Полошевец Т.В., Клинк Г.В., Логвиненко О.А., Джатдоева Т.М., Онипченко В.Г. Функциональные признаки листьев и экологические стратегии важны для формирования растительных сообществ субальпийских болот и высокотравья. Журнал Общей Биологии. 2024;85(2):83–94.

28. Moles A.T. Being John Harper: Using evolutionary ideas to improve understanding of global patterns in plant traits. J. Ecol. 2018;106(1):1–18.

29. Hodgson J.G., Montserrat-Marti G., Charles M. et al. Is leaf dry matter content a better predictor of soil fertility than specific leaf area? Ann. Bot. 2011;108(7):1337–1345.

30. Spasojevic M.J., Grace J.B., Harrison S., Damschen E.I. Functional diversity supports the physiological tolerance hypothesis for plant species richness along climatic gradients. J. Ecol. 2014;102(2):447–455.