The relative role of environmental, spatial, and land-use patterns in explaining aquatic macrophyte community composition

Quantifying the relative role of environmental and spatial factors to understand patterns in community composi- tion is a fundamental goal of community ecology. We applied a tested and repeatable point-intercept sampling method to aquatic macrophyte assemblages in 225 Wisconsin lakes to understand the ability of environmental, land-use, and spatial patterns to explain aquatic plant distribution and abundance. Using a variation partitioning framework in conjunction with Moran eigenvector maps we found that environmental, land-use, and spatial patterns explained 31% of total adjusted varia- tion in aquatic macrophyte assemblages across the landscape. Environmental factors were the most important (contributing 34% of the total explained variation), but all sources of variation were statistically significant. Community composition var- ied from north to south along a gradient of alkalinity and from disturbed to undisturbed lakes, diverging according to whether disturbance was urban or agricultural. The large amount of shared variation among predictor variables suggests causal relationships are complex and emphasizes the importance of considering space and land-use in addition to environ- mental factors when characterizing macrophyte assemblages. This work is the first to examine the joint and unique effects of environment, land-use, and spatial patterns on aquatic plant communities. Resume : La quantification des roles relatifs des facteurs environnementaux et spatiaux afin de comprendre les patrons de composition des communautes est un objectif fondamental de l'ecologie des communautes. Nous utilisons une methode eprouvee et repetable d'echantillonnage de type point-contact dans des peuplements de macrophytes aquatiques dans 225 lacs du Wisconsin afin de comprendre la capacite des patrons de l'environnement, de l'utilisation des terres et de l'es- pace a expliquer la repartition et l'abondance des plantes aquatiques. A l'aide d'un cadre de partitionnement de la variation conjointement avec des cartes de valeurs propres de Moran, nous avons trouve que les patrons de l'environnement, de l'utili- sation des terres et de l'espace expliquent 31 % de la variation ajustee des peuplements de macrophytes aquatiques dans l'ensemble du paysage. Les facteurs environnementaux sont les plus importants (contribuant 34 % de la variation totale ex- pliquee), mais toutes les sources de variation sont significatives. La composition des communautes varie du nord au sud sui- vant un gradient d'alcalinite et aussi des lacs perturbes aux lacs non perturbes de maniere differente selon qu'il s'agit de perturbation urbaine ou agricole. La quantite importante de variation partagee entre les variables predictives laisse croire que les relations causales sont complexes et souligne l'importance de considerer l'espace et l'utilisation des terres en plus des facteurs environnementaux lorsqu'on veut caracteriser des peuplements de macrophytes. Notre travail est le premier a examiner les effets conjoints et uniques des patrons de l'environnement, de l'utilisation des terres et de l'espace sur les com- munautes de plantes aquatiques. (Traduit par la Redaction)