TY - JOUR A1 - Tomás Marín, Sergio de A1 - Rodríguez-Calcerrada, Jésus A1 - Arenas-Castro, Salvador A1 - Prieto, Iván A1 - González, Guillermo A1 - Gil, Luis A1 - Riva, Enrique G. de la T1 - Fagus sylvatica and Quercus pyrenaica : two neighbors with few things in common T1 - Fagus sylvatica und Quercus pyrenaica: zwei Nachbarn mit wenigen Gemeinsamkeiten JF - Forest Ecosystems N2 - The Iberian Peninsula comprises one of the largest boundaries between Mediterranean and Eurosiberian vegetation, known as sub-Mediterranean zone. This ecotone hosts many unique plant species and communities and constitutes the low-latitude (warm) margin of numerous central European species which co-occur with Mediterranean vegetation. Two of the main species found in this region are the Eurosiberian European beech (Fagus sylvatica L.) and the Mediterranean Pyrenean oak (Quercus pyrenaica Willd.). It remains unclear how the different physiological and adaptive strategies of these two species reflect their niche partitioning within a sub-Mediterranean community and to what extent phenotypic variation (intraspecific variability) is driving niche partitioning across Eurosiberian and Mediterranean species. We quantified functional niche partitioning, based on the n-dimensional hypervolume to nine traits related to resource acquisition strategies (leaf, stem and root) plus relative growth rate as an additional whole-plant trait, and the environmental niche similarity between Pyrenean oak and European beech. Further, we analyzed the degree of phenotypic variation of both target species and its relationship with relative growth rates (RGR) and environmental conditions. Plant recruitment was measured for both target species as a proxy for the average fitness. Species’ functional space was highly segregated (13.09% overlap), mainly due to differences in niche breadth (59.7%) rather than niche replacement (25.6%), and beech showed higher trait variability, i.e., had larger functional space. However, both species shared the environmental space, i.e., environmental niches were overlapped. Most plant traits were not related to abiotic variables or RGR, neither did RGR to plant traits. Both target species share similar environmental space, however, show notably different functional resource-use strategies, promoting a high complementarity that contributes to maintaining a high functionality in sub-Mediterranean ecosystems. Therefore, we propose that conservation efforts be oriented to preserve both species in these habitats to maximize ecosystem functionality and resilience. N2 - Die Iberische Halbinsel bildet eine der größten Grenzen zwischen der mediterranen und der eurosibirischen Vegetation, die als submediterrane Zone bekannt ist. Dieser Ökoton beherbergt viele einzigartige Pflanzenarten und -gemeinschaften und bildet den (warmen) Randbereich zahlreicher mitteleuropäischer Arten, die gemeinsam mit der mediterranen Vegetation vorkommen. Zwei der wichtigsten Arten in dieser Region sind die eurosibirische Rotbuche (Fagus sylvatica L.) und die mediterrane Pyrenäeneiche (Quercus pyrenaica Willd.). Es bleibt unklar, wie die unterschiedlichen physiologischen und adaptiven Strategien dieser beiden Arten ihre Nischenaufteilung innerhalb einer submediterranen Gemeinschaft widerspiegeln und inwieweit phänotypische Variation (intraspezifische Variabilität) die Nischenaufteilung zwischen eurosibirischen und mediterranen Arten vorantreibt. Der Funktionsraum der Arten war stark segregiert (13,09 % Überlappung), was hauptsächlich auf Unterschiede in der Nischenbreite (59,7 %) und nicht auf Nischenersatz (25,6 %) zurückzuführen war, und die Buche wies eine höhere Merkmalsvariabilität auf, d. h. sie hatte einen größeren Funktionsraum. Allerdings teilten sich beide Arten den Umweltraum, d. h., die Umweltnischen überschnitten sich. Die meisten Pflanzenmerkmale standen nicht in Beziehung zu abiotischen Variablen oder RGR, ebenso wenig wie RGR zu Pflanzenmerkmalen. Beide Zielarten teilen sich einen ähnlichen Lebensraum, zeigen jedoch deutlich unterschiedliche funktionale Ressourcennutzungsstrategien, was eine hohe Komplementarität fördert, die zur Aufrechterhaltung einer hohen Funktionalität in submediterranen Ökosystemen beiträgt. Daher schlagen wir vor, die Schutzbemühungen auf die Erhaltung beider Arten in diesen Lebensräumen auszurichten, um die Funktionalität und Widerstandsfähigkeit der Ökosysteme zu maximieren. KW - Environmental niche KW - European beech KW - Forest dynamics KW - Functional niche KW - Pyrenean oak KW - Ökologische Nische KW - Europäische Buche KW - Walddynamik KW - Funktionelle Nische KW - Pyrenäen-Eiche KW - Iberische Halbinsel KW - Ökoton KW - Ökologische Nische KW - Rotbuche KW - Pyrenäeneiche KW - Artenschutz KW - Ökosystem Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.1016/j.fecs.2023.100097 SN - 2197-5620 VL - 10 PB - Beijing Foresty University CY - Beijing ER - TY - JOUR A1 - Tomás Marín, Sergio de A1 - Galán Díaz, Javier A1 - Rodríguez-Calcerrade, Jésus A1 - Prieto, Iván A1 - Riva, Enrique G. de la T1 - Linking functional composition moments of the sub-mediterranean ecotone with environmental drivers T1 - Verknüpfung von Momenten funktionaler Zusammensetzung des submediterranen Ökotons mit Umweltfaktoren JF - Frontiers in Plant Science N2 - Functional trait-based approaches are extensively applied to the study of mechanisms governing community assembly along environmental gradients. These approaches have been classically based on studying differences in mean values among species, but there is increasing recognition that alternative metrics of trait distributions should be considered to decipher the mechanisms determining community assembly and species coexistence. Under this framework, the main aim of this study is to unravel the effects of environmental conditions as drivers of plant community assembly in sub-Mediterranean ecotones. We set 60 plots in six plant communities of a sub-Mediterranean forest in Central Spain, and measured key above- and belowground functional traits in 411 individuals belonging to 19 species, along with abiotic variables. We calculated community-weighted mean (CWM), skewness (CWS) and kurtosis (CWK) of three plant dimensions, and used maximum likelihood techniques to analyze how variation in these functional community traits was driven by abiotic factors. Additionally, we estimated the relative contribution of intraspecific trait variability and species turnover to variation in CWM. The first three axes of variation of the principal component analyses were related to three main plant ecological dimensions: Leaf Economics Spectrum, Root Economics Spectrum and plant hydraulic architecture, respectively. Type of community was the most important factor determining differences in the functional structure among communities, as compared to the role of abiotic variables. We found strong differences among communities in their CWMs in line with their biogeographic origin (Eurosiberian vs Mediterranean), while differences in CWS and CWK indicate different trends in the functional structure among communities and the coexistence of different functional strategies, respectively. Moreover, changes in functional composition were primarily due to intraspecific variability. We observed a high number of strategies in the forest with the different communities spreading along the acquisitive-conservative axis of resource-use, partly matching their Eurosiberian-Mediterranean nature, respectively. Intraspecific trait variability, rather than species turnover, stood as the most relevant factor when analyzing functional changes and assembly patterns among communities. Altogether, our data support the notion that ecotones are ecosystems where relatively minor environmental shifts may result in changes in plant and functional composition. N2 - Auf funktionalen Merkmalen basierende Ansätze werden häufig zur Untersuchung von Mechanismen eingesetzt, die den Aufbau von Gemeinschaften entlang von Umweltgradienten steuern. Diese Ansätze basieren klassischerweise auf der Untersuchung von Unterschieden in den Mittelwerten zwischen den Arten, aber es wird zunehmend anerkannt, dass alternative Metriken der Merkmalsverteilungen berücksichtigt werden sollten, um die Mechanismen zu entschlüsseln, die die Zusammensetzung von Gemeinschaften und die Koexistenz von Arten bestimmen. Vor diesem Hintergrund besteht das Hauptziel dieser Studie darin, die Auswirkungen der Umweltbedingungen als treibende Kraft für die Bildung von Pflanzengemeinschaften in submediterranen Ökotonen zu entschlüsseln. Wir legten 60 Parzellen in sechs Pflanzengemeinschaften eines submediterranen Waldes in Zentralspanien an und maßen die wichtigsten ober- und unterirdischen Funktionsmerkmale von 411 Individuen, die zu 19 Arten gehören, sowie abiotische Variablen. Wir berechneten den gemeinschaftsgewichteten Mittelwert (CWM), die Schiefe (CWS) und die Kurtosis (CWK) von drei Pflanzendimensionen und analysierten mit Hilfe von Maximum-Likelihood-Techniken, wie die Variation dieser funktionalen Gemeinschaftsmerkmale durch abiotische Faktoren beeinflusst wurde. Außerdem schätzten wir den relativen Beitrag der intraspezifischen Merkmalsvariabilität und des Artenwechsels zur Variation der CWM. Die ersten drei Variationsachsen der Hauptkomponentenanalysen standen in Zusammenhang mit drei wichtigen pflanzenökologischen Dimensionen: Das ökonomische Blattspektrum, das ökonomische Wurzelspektrum bzw. die hydraulische Architektur der Pflanzen. Die Art der Gemeinschaft war der wichtigste Faktor, der die Unterschiede in der funktionalen Struktur zwischen den Gemeinschaften bestimmte, verglichen mit der Rolle der abiotischen Variablen. Wir fanden starke Unterschiede zwischen den Gemeinschaften in ihren CWMs entsprechend ihrer biogeografischen Herkunft (eurosibirisch vs. mediterran), während Unterschiede in CWS und CWK unterschiedliche Trends in der funktionalen Struktur zwischen den Gemeinschaften bzw. die Koexistenz verschiedener funktionaler Strategien anzeigen. Darüber hinaus waren die Veränderungen in der funktionellen Zusammensetzung in erster Linie auf die intraspezifische Variabilität zurückzuführen. Wir beobachteten eine große Anzahl von Strategien im Wald, wobei sich die verschiedenen Gemeinschaften entlang der Achse der Ressourcennutzung (akquisitorisch-konservativ) ausbreiteten, was teilweise ihrer eurosibirischen bzw. mediterranen Natur entspricht. Bei der Analyse der funktionellen Veränderungen und der Zusammensetzungsmuster zwischen den Gemeinschaften war die Variabilität der intraspezifischen Merkmale und nicht der Artenumsatz der wichtigste Faktor. Insgesamt unterstützen unsere Daten die Vorstellung, dass Ökotone Ökosysteme sind, in denen relativ geringe Umweltveränderungen zu Veränderungen in der Pflanzen- und Funktionszusammensetzung führen können. KW - Mixed-species forest KW - Sub-mediterranean KW - Ecotone KW - Functional structure KW - Intraspecific variability KW - Ökoton KW - Funktionelle Struktur KW - Intraspezifische Variabilität KW - Artengemischter Wald KW - Submediterran KW - Spanien KW - Meseta KW - Ökoton KW - Wald KW - Pflanzengesellschaft KW - Umweltveränderung KW - Maximum-Likelihood-Technik Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1303022 SN - 1664-462X VL - 14 PB - Frontiers CY - Lausanne ER - TY - THES A1 - de Tomás Marín, Sergio T1 - Analysis of the functional structure of plant communities from the sub-Mediterranean ecotone T1 - Analyse der funktionellen Struktur von Pflanzengemeinschaften aus dem submediterranen Ökoton N2 - Ecotones are transitional regions between two areas with contrasting ecological features, where elements from the adjacent systems as well as unique species coexist. They are ideal systems to study community assembly mechanisms along environmental gradients. The Iberian Peninsula is one of the largest ecotones in Europe, with Mediterranean climate in the south and Temperate in the north, area known as the sub-Mediterranean region. The broad aim of this thesis is to understand the mechanisms driving plant community assembly in the Iberian sub-Mediterranean ecotone from a functional trait-based approach. In chapter 3 we focused on the two main tree species in a sub-Mediterranean forest of central Spain known as Hayedo de Montejo (UNESCO World Heritage Site): Fagus sylvatica L., a typical Eurosiberian species, and Quercus pyrenaica Willd., a typical Mediterranean species. We quantified functional niche partitioning by estimating the hypervolume of nine traits related to resource acquisition plus relative growth rate as an additional trait. We also estimated environmental niche similarity between both species. While both species shared the environmental niche, they showed notably different functional resource-use strategies, promoting a high complementarity between them. In chapter 4 we studied the mechanisms driving the assembly of 19 woody species in six communities of the Hayedo de Montejo forest. We analysed functional structure variations among communities by estimating the community-weighted mean (CWM), skewness (CWS) and kurtosis (CWK) at whole-plant level. Additionally, we estimated the relative contribution of species turnover and intraspecific trait variability (ITV) to variation in CWM. We detected three axes of variation: Leaf and Root Economics Spectrum, and plant hydraulic architecture, respectively. CWM strongly differed among communities according to their biogeographic origin (Eurosiberian vs Mediterranean). Differences in CWS and CWK indicated different trends in the functional structure among communities and the coexistence of different functional strategies, respectively. Variation in CMW among communities was mainly due to ITV. In chapter 5 we analyzed the taxonomic, phylogenetic and functional diversity of four sub-Mediterranean grasslands of contrasting biogeographic origin (Eurosiberian vs Mediterranean). Further, we decoupled phylogeny and traits to uncover potentially hidden patterns. Communities segregated by their biogeographic origin (Eurosiberian vs Mediterranean) along a soil recourse gradient in line with the Economics Spectrum; however, some traits varied independently from this axis. Assembly patterns showed a general phylogenetic over-dispersion together with functional clustering when decoupling phylogeny and traits. Our results support the idea that the sub-Mediterranean ecotone is a highly diverse and fragile habitat, where even minor environmental changes can lead to strong changes in the functional structure of the ecosystem. N2 - Ökotone sind Übergangsregionen zwischen zwei Gebieten mit kontrastierenden ökologischen Merkmalen, in denen Elemente aus den benachbarten Systemen sowie einzigartige Arten koexistieren. Sie sind ideale Systeme zur Untersuchung der Mechanismen der Gemeinschaftsbildung entlang von Umweltgradienten. Die Iberische Halbinsel ist einer der größten Ökotone in Europa, mit mediterranem Klima im Süden und gemäßigtem Klima im Norden, einem Gebiet, das als submediterrane Region bekannt ist. Das allgemeine Ziel dieser Arbeit ist es, die Mechanismen zu verstehen, die den Aufbau von Pflanzengemeinschaften im submediterranen Ökoton der Iberischen Halbinsel vorantreiben, und zwar auf der Grundlage funktioneller Merkmale. In Kapitel 3 konzentrierten wir uns auf die beiden wichtigsten Baumarten in einem submediterranen Wald in Zentralspanien, dem Hayedo de Montejo (UNESCO-Welterbe): Fagus sylvatica L., eine typische eurosibirische Baumart, und Quercus pyrenaica Willd., eine typische mediterrane Baumart. Wir quantifizierten die funktionale Nischenaufteilung, indem wir das Hypervolumen von neun Merkmalen schätzten, die mit dem Ressourcenerwerb zusammenhängen, sowie die relative Wachstumsrate als zusätzliches Merkmal. Außerdem schätzten wir die Ähnlichkeit der ökologischen Nische zwischen beiden Arten. Obwohl sich beide Arten die Umweltnische teilten, wiesen sie deutlich unterschiedliche funktionale Strategien zur Ressourcennutzung auf, was zu einer hohen Komplementarität zwischen ihnen führte. In Kapitel 4 untersuchten wir die Mechanismen, die die Ansammlung von 19 holzigen Arten in sechs Gemeinschaften des Hayedo de Montejo-Waldes antreiben. Wir analysierten die Unterschiede in der funktionalen Struktur zwischen den Gemeinschaften, indem wir den gemeinschaftsgewichteten Mittelwert (CWM), die Schiefe (CWS) und die Wölbung (CWK) auf der Ebene der gesamten Pflanze schätzten. Zusätzlich schätzten wir den relativen Beitrag des Artenumsatzes und der intraspezifischen Merkmalsvariabilität (ITV) zur Variation des CWM. Wir entdeckten drei Achsen der Variation: Das ökonomische Spektrum der Blätter und Wurzeln bzw. die hydraulische Architektur der Pflanzen. Die CWM unterschieden sich stark zwischen den Gemeinschaften je nach ihrem biogeografischen Ursprung (Eurosibirisch vs Mediterran). Unterschiede in CWS und CWK wiesen auf unterschiedliche Trends in der funktionellen Struktur der Gemeinschaften bzw. auf die Koexistenz verschiedener funktioneller Strategien hin. Die Unterschiede in der CMW zwischen den Gemeinschaften waren hauptsächlich auf ITV zurückzuführen. In Kapitel 5 analysierten wir die taxonomische, phylogenetische und funktionelle Vielfalt von vier submediterranen Graslandschaften unterschiedlicher biogeographischer Herkunft (Eurosibirisch vs Mediterran). Außerdem haben wir Phylogenie und Merkmale entkoppelt, um potenziell verborgene Muster aufzudecken. Die Gemeinschaften trennten sich nach ihrer biogeografischen Herkunft (Eurosibirisch vs Mediterran) entlang eines Bodenregressionsgradienten in Übereinstimmung mit dem ökonomischen Spektrum; einige Merkmale variierten jedoch unabhängig von dieser Achse. Die Versammlungsmuster zeigten eine allgemeine phylogenetische Überdispersion zusammen mit einer funktionellen Clusterung, wenn man Phylogenie und Merkmale entkoppelt. Unsere Ergebnisse unterstützen die Idee, dass das submediterrane Ökoton ein sehr vielfältiger und empfindlicher Lebensraum ist, in dem selbst geringe Umweltveränderungen zu starken Veränderungen in der funktionellen Struktur führen können. KW - Functional Ecology KW - Sub-Mediterranean Ecotone KW - Community Aseembly KW - Plant Ecology KW - Umweltnische KW - Sub-Mediterrane Ökotone KW - Funktionelle Struktur KW - Intraspezifische Variabilität KW - Gemeinschaftliche Versammlung KW - Iberische Halbinsel KW - Ökoton KW - Waldgesellschaft KW - Gründlandgesellschaft KW - Ökologische Nische Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-68044 ER -