2013-51-2

На примере эпифитных лишайников показано, что учет межвидовых функциональных, таксономических и генетических дистанций не ведет к приращению информации об изменении разнообразия сообществ в градиенте промышленного загрязнения, а исчезновение того или иного вида лишайника равновероятно и не связано с его принадлежностью к группам, выделяемым по их родству или сходству функциональных признаков. Сделано заключение, что учет разных аспектов разнородности сообществ не дает никакого выигрыша в точности диагностики перед «простыми» индексами разнообразия и видового богатства. Полученные данные могут быть использованы для прогнозирования динамики популяций и сообществ лишайников на загрязненных территориях и мониторинга состояния природных экосистем

На примере сообществ эпифитных лишайников стволов березы (Betula pubescens Ehrh. и B. pendula Roth) на 208 пробных площадях в районе крупного промышленного завода (Среднеуральский медеплавильный завод, СУЗМ) проведен расчет межвидовых функциональных, таксономических и генетических дистанций (табл.). Таблица – Соотношения между индексами разнообразия Примечание. p_i и p_j — доля обилия i-го и j-го видов, d_ij^(x)– дистанция между i-м и j-м видами [0;1], x – тип дистанции между видами (x = t, g, f; t – таксономическая, g – генетическая, f – функциональная), D_x – квадратичная энтропия Рао, I_x – интенсивная энтропия, S — количество видов, D₀ – дополнение к индексу Симпсона. Таксономические дистанции вычислены на основе последней систематической сводки (Lumbsch, Huhndorf, 2010). Функциональная классификация основана на 21 признаке (характеристики репродуктивной стратегии видов, их жизненных форм, субстратная специализация, состав вторичных метаболитов), на основании которых рассчитано обобщенное расстояние Говера (Pavoine et al., 2009). Для оценки генетических дистанций использовали нуклеотидные последовательности рибосомальной ДНК (18S, ITS1, 5.8S, ITS2, 28S), полученные из GenBank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/). Все полученные расстояния приведены к интервалу от 0 (максимальное сходство для пары видов) до 1 (максимальное различие). Для проверки гипотезы об идентичности трендов изменения индексов разнообразия в градиенте загрязнения и равной разрешающей способности использовали непараметрический ANOVA для скорректированных рангов (Leys, Schumann, 2010). Доверительные интервалы для показателей информативности индексов рассчитывали с помощью бутстрепа (10 000 повторений). Все расчеты выполнили в ПО R v.2.15.3. В районе исследований обнаружено 43 вида эпифитных лишайников. Установлена тесная корреляция между таксономическими и генетическими дистанциями (ранговый коэффициент корреляции Мантеля rm=0.532, pn=903), что вполне ожидаемо, поскольку эти расстояния отражают, хотя и в разной степени, эволюционные взаимоотношения видов. В противоположность этому, функциональные дистанции не связаны ни с таксономическими (rm=0.114, p=0.083), ни с генетическими (rm=0.042, p=0.292). В градиенте загрязнения значение всех индексов снижается: от зоны I к зоне IV – очень плавно, от IV к V – резко (рис.). В пологой части тренда более выражено изменение индексов, учитывающих обилие видов: в отличие от другой группы разница с зонами I и II значима не только для зоны V, но и IV. Рисунок – Изменение индексов разнообразия сообществ эпифитных лишайников в градиенте загрязнения. D₀ – дополнение к индексу Симпсона, D_x – квадратичная энтропия Рао, I_x – интенсивная энтропия (x – тип дистанции между видами (x = t, g, f; t – таксономическая, g – генетическая, f – функциональная), S — количество видов. Указано среднее ± 95%-ный доверительный интервал; учетная единица – пробная площадь Направленность трендов изменения всех индексов в градиенте загрязнения идентична: взаимодействие между зоной и типом индекса во всех случаях незначимо (F(4;392)=0.734–2.064, p=0.339–0.909). Информативность, оцененная либо как величина эффекта d по Коэну для двух контрастных уровней загрязнения, либо как F-отношение Фишера для всего градиента, значимо не различается между индексами. Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что все исследованные индексы предоставляют практически одинаковую информацию об изменении состояния сообществ лишайников в градиенте загрязнения, а значит, учет разных аспектов разнородности сообществ не дает никакого выигрыша в точности диагностики перед индексами Симпсона и видового богатства. Таким образом, наиболее сбалансированными по трудозатратам и информативности остаются традиционные «простые» индексы, причем чувствительность (т.е. скорость изменения в области умеренных нагрузок) выше у тех из них, которые учитывают обилие видов.