Χωρικά πρότυπα βιοποικιλότητας σε πολλαπλές χωρικές κλίμακες:
Creators: name: Λαζαρίνα, Μαρία Ν.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2014
Subjects: β-ποικιλότητα
Χωρική αντικατάσταση ειδών
Σχέση αριθμού ειδών-έκτασης
Πρότυπα κατανομής ειδών
Beta diversity
Spatial species turnover
Species-area relationship
Species occupancy distribution

description: Το κύριο ερευνητικό ερώτημα της παρούσας διδακτορικής διατριβής αφορά στα πρότυπα ποικιλότητας σε διαφορετικές χωρικές κλίμακες. Η γνώση των χωρικών προτύπων ποικιλότητας είναι θεμελιώδης για την κατανόηση οικολογικών και εξελικτικών διαδικασιών. Η β-ποικιλότητα συνδέει την α- και γ-ποικιλότητα. Διατυπώσαμε ένα νέο δείκτη β-ποικιλότητας (Ν*) που ορίζεται ως η μέση δειγματοληπτική προσπάθεια στην οποία ο αριθμός ειδών ισούται με τον αριθμό κοινών εμφανίσεων ειδών. Ο δείκτης δεν εξαρτάται μαθηματικά από τις α- και γ-ποικιλότητα και αντανακλά τη μεταβλητότητα των εμφανίσεων των ειδών. Ο δείκτης εκτιμήθηκε σε προσομοιωμένα δεδομένα και σε εμπειρικά δεδομένα φυτικής ποικιλότητας προστατευόμενων περιοχών του ελληνικού δικτύου Natura 2000. Ο δείκτης μειώνεται με το βαθμό εγκιβωτισμού της κοινότητας, ενώ αυξάνει με τη χωρική αντικατάσταση ειδών. Η σχέση αριθμού ειδών-έκτασης (SAR) περιγράφει τη σχέση του αριθμού ειδών με την κλίμακα. Οι καμπύλες αριθμού ειδών-έκτασης κατασκευάζονται συνήθως από χωρικά ασυνεχή δεδομένα. Προσεγγίσαμε την «πραγματική έκταση δειγματοληψίας» μέσω της «ισοδύναμης συνεχούς έκτασης» Ae δηλ. της έκτασης συνεχούς χώρου με ίσο αριθμό ειδών μ’ εκείνον που εκτιμάται από δειγματοληψία ασυνεχούς χώρου. Διαμορφώσαμε ένα απλό μοντέλο υποθέτοντας ότι η Ae είναι ανάλογη της As και εκτιμήσαμε την παράμετρο k που ισούται με το λόγο των δύο εκτάσεων. Η ανάλυση πραγματοποιήθηκε με σύνολα δεδομένων διαφορετικών ταξινομικών ομάδων που διέφεραν ως προς την κλίμακα. Η ισοδύναμη συνεχής έκταση αυξάνει με τη β-ποικιλότητα, ενώ μειώνεται με τη δειγματοληπτική ένταση. Για την καθολικότητα της SAR, οι Storch et al. (2012) υποστήριξαν ότι, στην ηπειρωτική κλίμακα, το σχήμα της είναι καθολικό, εάν εφαρμοστεί μετασχηματισμός με την μέση εξάπλωση ειδών και τον αντίστοιχο αριθμό ειδών. Εφαρμόσαμε το μετασχηματισμό σε λεπτότερες κλίμακες και έναν εναλλακτικό μετασχηματισμό, σταθμίζοντας με το χωρικό εύρος και τη γ-ποικιλότητα. Μετά τον μετασχηματισμό των αξόνων, οι διαφοροποιήσεις που παρατηρούνται είναι ανεξάρτητες της κλίμακας και της βιογεωγραφικής περιοχής και σχετίζονται με τη διαφοροποίηση της σύνθεσης ειδών στο χώρο. Η διερεύνηση των κανόνων συγκρότησης κοινοτήτων είναι σημαντική για την κατανόηση των προτύπων ποικιλότητας. Διερευνήθηκε εάν η δικτυακή ανάλυση παρέχει επιπλέον πληροφορία για τη συγκρότηση της κοινότητας συγκριτικά με τις κλασικές μεθόδους ανάλυσης. Κατασκευάσαμε δίκτυα με δεδομένα αφθονίας φυτικών ειδών δασών οξιάς. Τα πλήρως συνδεδεμένα υποδίκτυα περιγράφουν με περισσότερη λεπτομέρεια το πρότυπο συνεμφάνισης των ειδών, ενώ οι δικτυακές κοινότητες παρέχουν πιο αδρή ομαδοποίηση των ειδών συγκριτικά με τις κλασικές μεθόδους. Επιπλέον, ο βαθμός κεντρικότητας (αριθμός ειδών με τα οποία συνεμφανίζεται το κάθε είδος) αποτελεί ένα δείκτη απόκλισης από το τυχαίο πρότυπο. Τα παρατηρούμενα πρότυπα ποικιλότητας σχετίζονται άμεσα με τα πρότυπα διανομής των ειδών στον χώρο και τους περιβαλλοντικούς παράγοντες που τα επηρεάζουν. Ωστόσο, η γνώση της διανομής των ειδών είναι ελλιπής και είναι απαραίτητη η χρήση μοντέλων για την εκτίμηση της πέρα από τις γνωστές θέσεις παρουσίας τους. Τα μοντέλα αυτά συνήθως κατασκευάζονται στο επίπεδο του είδους, αλλά μπορούν να κατασκευαστούν στο επίπεδο της βιοκοινότητας. Κατασκευάσαμε μοντέλο πρόβλεψης διανομής των ειδών σε επίπεδο βιοκοινότητας με δεδομένα αφθονίας φυτικών ειδών δασών οξιάς της οροσειράς της Ροδόπης και μια σειρά περιβαλλοντικών μεταβλητών. Το μοντέλο περιγράφει με σχετική ακρίβεια την αφθονία των ειδών και τη διαφοροποίηση της σύνθεσης ειδών στα διαφορετικά δείγματα.
description: The primary question of the PhD thesis refers to patterns of species diversity across different spatial scales. The knowledge of spatial patterns of diversity is fundamental for understanding ecological and evolutionary processes. Beta diversity provides a link between γ- and α-diversity. We propose an alternative index of beta diversity, N*, defined as the average sampling effort at which the total number of species occurrences shared becomes equal to the species richness. N* is not mathematically confounded to α- or γ- diversity and reflects the variation in species occupancies. We estimated N* using simulated data and a dataset of plant diversity from Greek Natura 2000 protected areas. N* declines with nestedness in community structure, while increases with species turnover. The species-area relationship (SAR) represents the relationship of species richness with the scale. The species-area curves are usually constructed by spatially sparse ecological data. We approached “true” sampling area through the concept of “effective” area. We defined effective area (Ae) as the contiguous area containing a number of species equal to that obtained from a non-contiguous sampling. We formulated the simplest model relating Ae and sampled area, assuming that Ae is proportional to sampled area and estimated parameter k which equals to the ratio of two areas. We used datasets of different taxonomic groups and scales. Effective area is correlated negatively with sampling density and positively with beta diversity. Recently, Storch et al. (2012) argued that SARs collapse into a single curve at continental scales after the axes are adjusted to mean range size of species and the corresponding species richness. We tested the universality of the rescaled SAR across finer scales and an alternative approach, by using the total extent of the area and total species richness. At these scales, the rescaling of the two SAR axes, by using either the mean species range or the total extent of the area, resulted in smoothed differences but the curves did not collapse into a single curve. The remaining variation is independent of scale and region, and reflects the differentiation of species composition in space. The comprehension of community assembly rules is fundamental for the understanding of diversity patterns. We explored whether network analysis can provide additional information of community assembly comparative to classical methods. We used abundance data of plant diversity of the beech forests. Cliques of network analysis are more informative of species occurrence patterns, while network communities provide a rough picture of species grouping compared to classical analysis. The centrality degree is informative of community structure, indicating whether the community diverges from randomness. The observed diversity patterns are directly related to patterns of species distributions and to environmental factors that affect them. Our knowledge of species’ distributions is incomplete and we have to use predictive models. Species-level modelling is the most common approach, but a community-level modelling can be implemented. We constructed a community-level model using abundance data of plant diversity of the beech forests of Rodopi Mountains. Our model gave a relatively good estimation of species’ occurrences and abundances.