The species pool for a site is defined as that set of species which have a non-zero probability of maintaining viable populations under the prevailing environmental conditions. it may contain many more species than are actually present in the community of the site. The science of community assembly attempts to understand how particular communities arise from the welter of possible species combinations. The assembly of a grassland plant community from the local species pool was examined in a phylogenetically corrected trait-based study. Competition theory suggests coexisting species should be less similar than expected by chance, whilst environmental sorting theory suggests they should be more similar. This work suggests that, at the whole community scale, species tend to be more similar and that their likelihood of occurrence in communities can to an extent be predicted from their traits. Experimental studies revealed a complicated picture. Species naturally occurring in the community did not show convincing signs of outperforming their absent congeners. Community composition appears to depend in considerable measure upon chance events such as seed dispersal coinciding with the availability of vacant microsites in the community, rather than just a sorting process in which the best suited species are invariably present. These findings suggest that it modelling community assembly is possible, but that it is unlikely ever to be an exact science because it is influenced to a large extent by unpredictable events.

Seed addition experiment was conducted on the moisture gradient with aim to demonstrate that many species not accounted by current measures of species pools in a site should be included because they are in fact able to establish successfully if biotic filter is removed. Transplant experiment was established to compare the sensitivity of seedling recruitment and survival of transplants in the field. Recruitment of seedlings in field was observed and compared with germination of seeds under different chilling treatments in laboratory.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5071.pdf: 6530153 bytes, checksum: 71875d271723b1b5d923027f92ee8038 (MD5) Previous issue date: 2013-03-21 / Identifying the relative importance of deterministic and stochastic factors to the assembly of local communities has been tagged as one of the fundamental questions ecologists need to answer. Niche-based theories predict that the subset of species from the regional pool that occur in a local community presents a trait distribution that has been shaped by biotic and abiotic factors. The neutral theory, on the other hand, predicts that the species that compose the regional pool are functionally equivalent. Local communities formed from stochastic processes would, thus, present abundances not significantly different from those in the species pool. We collected traits on all woody individuals in 100 25m2 quadrats to test if we could predict local abundances using a pool of species and traits. We combined plots into large scale, intermediate scale, and fine scale samples. We used random sampling, spatial distance, soil characteristics, and fire to assemble species in different scales and environmental gradients. In the Brazilian cerrado, fire and nutrient-poor soils are likely promoters of habitat filtering. To test if traits improved the predictions generated by the information present in the pool, we used maximum entropy models coupled with permutation tests. We could accurately predict local abundances of the 73 species in the pool. Dispersal limitation was the main factor assembling communities at all the scales we studied, but the effects of stochasticity became more important as the scale became local. Traits explained little of the uncertainty present in local abundances, but coupled with pool frequencies they yielded large coefficients of determination. / Entender como a biodiversidade e o funcionamento dos ecosistemas vão responder às mudanças nas condições ambientais é essencial para a manutenção das interações que influenciam as propriedades dos ecossistemas. Os sistemas ecológicos respondem à mudanças nas condições ambientais não apenas por meio da interação direta com essas condições, mas também de maneira indireta, via organismos. No primeiro capítulo, descrevemos o uso de variáveis latentes e modelos de equações estruturais em ecologia. No segundo capítulo, nós investigamos como variações em características ambientais resultam em variações na diversidade funcional e funcionamento de uma comunidade de arbustos e árvores de cerrado no Parque Nacional das Emas (GO). Nós usamos modelagem de equações estruturais para quantificar os efeitos da fertilidade do solo, alumínio, disponibilidade de água e diversidade funcional na decomposição de serapilheira. Nós encontramos efeitos diretos entre nutrientes do solo, disponibilidade de água e alumínio na diversidade funcional e funcionamento da comunidade. O fogo não teve um efeito direto, mas sim caminhos indiretos pelos quais o fogo influencia a diversidade funcional e o funcionamento. No terceiro capítulo, nós procuramos identificar a importância de processos determinísticos e estocásticos na composicão da comunidade vegetal do cerrado em Emas. Nós testamos, por meio de modelos de máxima entropia e testes de permutação, se os traços das espécies adicionariam informação relevante para a previsão das abundâncias além da informação já presente no repositório de espécies. Nossos modelos tiveram alto poder de previsão para as 73 espécies do repositório. Limitação de dispersão foi o principal processor compondo as comunidades. Processos estocásticos também tiveram grande importância, principalmente na escala local. Sem a informação prévia sobre as frequências das espécies, modelos com os traços tiveram pouco poder de explicação. Entretanto, ao combinarmos traços e frequências no repositório, nossos modelos resultaram em altos coeficientes de determinação. No último capítulo, nós mostramos como fogo e fertilidade do solo influenciam diferentes grupos de traços e como esses traços influenciam na composição e densidade das comunidades. Cerrados; Comunidades vegetais; Funcionamento de comunidades; Modelos de equações estruturais

In this thesis, I examine the variation in plant species richness along gradients of productivity and disturbance in grasslands and forest habitats in southern Sweden, and I compare the documented patterns with theoretical predictions. Moreover, I evaluate the relative importance of habitat quality and habitat configuration for the occurrence of field layer species in deciduous forests. Finally, I present a new method for the determination of the regional species pool. To examine regional and local variation in plant species richness, I gathered data on species composition in plots of different size (0.001 - 1000 m2) in three vegetation types (deciduous forests, dry grasslands and coastal meadows) in four regions of southern Sweden (Öland, Gotland, Småland and Uppland). As predicted by the species pool hypothesis, differences in small-scale species richness of deciduous forests and dry grasslands were correlated with differences in the size of the regional species pool. Moreover, among plots large-scale diversity was predictive of small-scale diversity. Species diversity showed a hump-shaped relationship with productivity in forests, and was related to environmental heterogeneity and the size of the 'habitat-specific' species pool. In the two types of grassland examined, grazed sites were richer in species than abandoned sites. Moreover, both species composition and the representation of plants with different life-history characteristics differed between grazed and abandoned sites. As predicted by the intermediate disturbance hypothesis, species richness was highest at intermediate levels of grazing in coastal meadows. However, all the above patterns were scale-dependent, and not observed at all plot sizes. The occurrence of field layer species in deciduous forests was more strongly related to habitat quality (mainly soil factors) than to habitat configuration (forest area and isolation). Across species, low seed production, clonal reproduction and habitat specificity were negatively associated with isolation.

Orientador: Clarisse Palma da Silva / Resumo: Áreas úmidas são ambientes na interface terrestre e aquática, onde sazonalmente a disponibilidade de água pode estar em excesso ou em escassez. A história geológica da bacia amazônica está intimamente relacionada com a presença de áreas úmidas em grandes extensões espaciais e temporais e em variadas tipologias. Dentre as tipologias de áreas úmidas presentes na Amazônia as áreas alagáveis ao longo das planícies de inundação dos grandes rios são possivelmente as que possuem maior extensão territorial. Esta tese aborda o papel das áreas úmidas para a diversidade de árvores na Amazônia. As florestas que crescem em áreas úmidas possuem menor diversidade de espécies arbóreas em relação às florestas em ambientes terrestres (i.e., florestas de terra-firme); possivelmente devido às limitações ecológicas e fisiológicas relacionadas a saturação hídrica do solo e as inundações periódicas. Entretanto, nas áreas úmidas da Amazônia já foram registradas 3,515 espécies de árvores (Capítulo 2), uma quantidade comparável à da diversidade na Floresta Atlântica. Em relação às florestas de terra-firme da Amazônia, as espécies de árvores que ocorrem em áreas úmidas tendem a apresentar maiores áreas de distribuição e amplitudes de tolerâncias de nicho ao longo da região Neotropical (Capítulo 3). A composição florística e a distância filogenética entre espécies arbóreas nas florestas de várzea da Amazônia central mudam amplamente entre localidades (Capítulo 4). O gradiente ambiental contido entre as ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Wetlands are in the interface of terrestrial and aquatic environments, where seasonally water availability may be in excess or scarcity. Geological history of Amazon basin is closely linked with a huge temporal and spatial extents of wetlands. Nowadays, floodplains (i.e., Vázea and Igapó) are the wetlands with greatest coverage in Amazon. The present thesis is focused on the role of wetlands to tree species diversity in Amazon. Wetland forests have lower tree species diversity than upland forests (i.e., Terra-Firme); most likely due to ecological and physiological limitations. Notwithstanding, in Amazonian wetland forests 3,515 tree species already were recorded, (Chapter 2), which is comparable to tree species diversity in the Atlantic Forest. Wetland tree species show greater ranges sizes and niche breadth compared to tree species do not occur in wetlands (Chapter 3). Floristic compositional turnover and phylogenetic distances between floodplain forests in Central Amazon is high (Chapter 4). The most influential driver of floristic compositional turnover was the geographic distances between localities, whereas phylogenetic distances is driven mainly by the environmental gradients between forests. Furthermore, in general, the most abundant species are those that shows greater co-occurrence associations (Chapter 5). Co-occurrence structure is influenced by biotic interactions like facilitation and competition among species, but also by niche similarities indicated in the evol... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Though succession is a widely studied process, there are only a few reports dealing with changes in plant functional types in the course of succession. Even fewer studies are dealing with agricultural, wet meadows, which are under continuous impact of mowing. The aim of this work is to fill this gap. The studied area is situated in south part of CHKO Slavkovský Les (region of Karlovy Vary, West Bohemia). In previous works grasslands on arable field after 15, 35 and 55 years after abandoned and continual grasslands in last 100 years were detected from historical agriculture maps. The releves on all types of grassland were made and the species pool was investigated. I this work I investigate the functional types and live-history traits of these species and I also look for Ellenberger values and changes of abiotic environment. The result suggests that the late - successional species are long-lived and have slower live cycle (they mature later). Their seeds are less persistent and have worse dispersal ability. Their seedlings are more viable and the species invest more to aboveground biomass than to underground. Late-successional species also flower earlier and shorter time, what seems to be an adaptation to mowing. I found no relationship between successional age in which the species occur and seed mass,...

Marine Inseln beherbergen einen großen Teil der biologischen Vielfalt unseres Planeten und weisen gleichzeitig einen hohen Anteil endemischer Arten auf. Inselbiota sind allerdings zudem besonders anfällig für anthropogene Einflüsse wie den globalen Klimawandel, Habitatverlust und invasive Arten. Für ihren Erhalt ist es daher wichtig, die ökologischen Prozesse auf Inseln detailliert zu verstehen. Aufgrund ihrer definierten Größe und isolierten Lage eignen sich Inseln als Modellsysteme in der ökologischen und evolutionären Forschung. Der Großteil der bisherigen Inselstudien hat sich allerdings mit kleinräumigen Mustern befasst, so dass standardisierte globale Daten zu den biogeographischen Eigenschaften und eine makroökologische Synthese ihrer Biota bislang fehlen. In dieser Arbeit stelle ich eine physische und bioklimatische Charakterisierung der Inseln der Welt vor und behandle die Frage, wie abiotische Inseleigenschaften die Diversität von Inselfloren beeinflussen. Ich bearbeite zwei Hauptaspekte dieser Fragestellung: Zuerst konzentriere ich mich auf historische und heutige Klimabedingungen und physische Inseleigenschaften als Triebfedern von Pflanzendiversitätsmustern auf Inseln. Hierbei setze ich einen Schwerpunkt auf die räumliche Anordnung von Inseln und Struktur von Archipelen. Als Zweites behandle ich taxon-spezifische Unterschiede in der Antwort von Diversitätsmustern auf abiotische Faktoren. Hierzu stelle ich eine globale Datenbank mit historischen und heutigen Klimabedingungen und physischen Eigenschaften, wie Fläche, Isolation und Geologie, von 17883 Inseln größer als 1 km² vor. Mit Hilfe von Ordinations- und Klassifikationsverfahren charakterisiere und klassifiziere ich die Inseln in einem multidimensionalen Umweltraum. Außerdem entwickele ich einen Satz von ökologisch relevanten Maßen zur Beschreibung von Isolation von Inseln und ihrer räumlichen Anordnung in Archipelen, darunter Maße zu Trittstein-Inseln, Wind- und Meeresströmungen, klimatischer Ähnlichkeit, Distanzen zwischen Inseln und umgebender Landfläche. Diese Maße berücksichtigen verschiedene Aspekte von Isolation, welche Immigration, Artbildung und Aussterben auf Inseln sowie Austausch zwischen Inseln beeinflussen. Um abiotische Bedingungen mit biotischen Eigenschaften von Inselfloren in Verbindung zu bringen, nutze ich eine für diese Arbeit erstellte Datenbank aus 1295 Insel-Artenlisten, die insgesamt ca. 45000 heimische Gefäßpflanzenarten umfassen. Dies ist der umfassendste und erste globale Datensatz für Pflanzen auf Inseln, der Artidentitäten anstatt lediglich Artenzahlen beinhaltet. Die globale Insel-Charakterisierung bestätigt quantitativ, dass sich Inseln in bioklimatischen und physischen Eigenschaften vom Festland unterscheiden. Inseln sind im Durchschnitt signifikant kühler, feuchter und weniger saisonal geprägt als das Festland. Die weiteren Ergebnisse zeigen, dass eine sorgfältige Beschreibung der räumlich-physischen Eigenschaften von Inseln und Archipelen nötig ist, um die Diversitätsmuster ihrer Biota zu verstehen. Isolation ist nach Inselfläche der zweitwichtigste Einflussfaktor für den Gefäßpflanzenartenreichtum auf Inseln. Von den verglichenen Isolationsmaßen eignet sich der Anteil an umgebender Landfläche am besten zur Erklärung der Artenzahlen. Außerdem erhöht sich durch die Berücksichtigung von Trittsteininseln, großen Inseln als Quell-Landflächen und klimatischer Ähnlichkeit der Quell-Landflächen die Vorhersagekraft der Modelle. Isolation spielt eine geringere Rolle auf großen Inseln, wo in situ Diversifizierung den negativen Effekt von Isolation auf Immigration ausgleicht. Die räumliche Struktur innerhalb von Archipelen ist von besonderer Bedeutung für β-Diversität, d.h. für den Unterschied in der Artenzusammensetzung der Inseln. Außerdem beeinflusst sie indirekt, durch den Effekt auf die β-Diversität, auch die γ-Diversität, d.h. die Diversität des gesamten Archipels. Die Ergebnisse heben die enorme Bedeutung der relativen räumlichen Position von Inseln zueinander für Diversitätsmuster auf Inseln hervor und zeigen die Notwendigkeit für Inselforschung und Naturschutz, Inseln im Kontext ihres Archipels zu betrachten. Die Ergebnisse für Farne auf südostasiatischen Inseln zeigen, dass die Bedeutung von physischen Inseleigenschaften für Diversität kontinuierlich mit der Größe der betrachteten Untersuchungsfläche von der Insel- bis zur Plotebene abnimmt, wohingegen der Einfluss von lokalen Umweltbedingungen zunimmt. Lokale Artgemeinschaften sind häufig gesättigt, wodurch die Anzahl an Arten, die aus dem regionalen Artenbestand einwandern können, limitiert wird. Um Vorhersagen über lokalen Artenreichtum zu machen, ist es daher wichtig, die Skalenabhängigkeit der Effekte des regionalen Artenbestandes zu berücksichtigen. Großgruppen von Pflanzen unterscheiden sich in ihrer Ausbreitungsfähigkeit, ihrem Genfluss, Artbildungsraten und Anpassungen an das Klima. Dementsprechend zeigen die vergleichenden Analysen zwischen taxonomischen Pflanzengruppen deutliche Unterschiede in der Reaktion von Artenreichtum und phylogenetischen Diversitätsmustern auf abiotische Faktoren. Die Arten-Fläche-Beziehung, d.h. die Zunahme von Artendiversität mit zunehmender Fläche, variiert zwischen den Pflanzengruppen. Die Steigung der Arten-Fläche-Beziehung ist für Spermatophyten größer als für Pteridophyten und Bryophyten, wohingegen der y-Achsenabschnitt kleiner ist. Unter der Annahme, dass Merkmale und klimatische Anpassungen innerhalb von taxonomischen Gruppen phylogenetisch konserviert sind, führen die Filterwirkung von Ausbreitungsbarrieren und Umwelteigenschaften sowie in situ Artbildung zu Gemeinschaften eng verwandter Arten (phylogenetic clustering). Die Ergebnisse zeigen, dass physische und bioklimatische Inseleigenschaften, die mit der Filterwirkung und Artbildung in Verbindung stehen, die phylogenetische Struktur von Inselgemeinschaften beeinflussen. Die Stärke und Richtung der Zusammenhänge variieren zwischen taxonomischen Gruppen. Abiotische Faktoren erklären mehr Variation in phylogenetischer Diversität für alle Angiospermen und Palmen als für Farne, was auf Grund höherer Ausbreitungsfähigkeit und größerer Verbreitungsgebiete von Farnen den Erwartungen entspricht. Die abiotische Charakterisierung und Klassifizierung der weltweiten Inseln und die zugehörigen Daten ermöglichen eine integrativere Berücksichtigung von Inseln in der makroökologischen Forschung. In dieser Arbeit präsentiere ich die ersten Vorhersagen globaler Pflanzenartenvielfalt auf Inseln und die ersten Analysen zu unterschiedlichen Diversitätskomponenten (α, β, γ und phylogenetische Diversität) von Inselsystemen und ihren abiotischen Einflussfaktoren auf globalem Maßstab. Ich zeige, dass Zusammenhänge zwischen Umweltfaktoren und Artenzahl sowie phylogenetischen Eigenschaften von Inselgemeinschaften zwischen unterschiedlichen taxonomischen Gruppen in Abhängigkeit ihrer vorwiegenden Ausbreitungs- und Artbildungseigenschaften variieren können. Dies ist eine neue Sichtweise in der makroökologischen Inselforschung, die Rückschlüsse auf die Mechanismen hinter Diversitätsmustern von Pflanzen auf Inseln erlaubt. Ein detailliertes Verständnis davon, wie Diversität unterschiedlicher Pflanzengruppen durch Immigration und Diversifizierung auf Inseln entsteht, dürfte auch das Verständnis globaler Diversitätsmuster im Allgemeinen verbessern.