Variation in diatom species richness and community composition in rock pools

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201804208638
Title: Variation in diatom species richness and community composition in rock pools
Author: Aarnio, Sonja
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Geosciences and Geography
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2018
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201804208638
http://hdl.handle.net/10138/273468
Thesis level: master's thesis
Discipline: Geography
Maantiede
Geografi
Abstract: Sekä ympäristö- että spatiaaliset tekijät säätelevät lajien levinneisyyttä pienen mittakaavan yhteisöissä. Mikroskooppisesta koostaan ja tehokkaasta passiivisesta dispersaalistaan huolimatta piileväyhteisöt ovat ympäristötekijöiden lisäksi vahvasti spatiaalisten tekijöiden säätelemiä. Ympäristö- ja spatiaalisten tekijöiden keskinäistä suhdetta paikallisille yhteisöille voidaan kuvataan metayhteisöteorian avulla. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää ympäristö- ja spatiaalisten tekijöiden suhteellista merkitystä piilevien lajikoostumukselle ja yhteisöjen samankaltaisuudelle, sekä määrittää vallitseva metayhteisötyyppi rannikon kalliolammikkoyhteisöissä. Lisäksi selvitetään paikalliseen lajirunsausteen vaikuttavia tekijöitä. Kalliolammikot ovat graniittisia veden täyttämiä painanteita, joita esiintyy runsaasti rannikkokallioilla. Selvärajaisuutensa, hierarkkisen spatiaalisen rakenteensa ja vuorovaikutteisen lajistonsa ansiosta lammikot soveltuvat hyvin ekologisiin metayhteisötutkimuksiin. Tässä tutkimuksessa tutkittiin 30 Itämeren pohjoisrannikolla sijaitsevaa murtovetistä kalliolammikkoa kolmen kuukauden ajan touko-kesäkuussa 2016. Tutkimusaineisto koostui benttisistä piilevänäytteistä, lammikoiden arvioiduista koordinaateista ja suhteellisesta eristyneisyydestä sekä veden fysikaalis-kemiallisista ominaisuuksista. Lajirunsauden ja yhteisökoostumuksen kannalta tärkeimmät ympäristö- ja spatiaaliset tekijät määritettiin yleistetyillä lineaarisilla malleilla ja redundanssianalyysillä. Ympäristö- ja spatiaalisten tekijöiden suhteellinen vaikutus yhteisökoostumukseen selvitettiin variaation osituksella. Lajiston samankaltaisuuden väheneminen etäisyyden kasvaessa määritettiin lisäksi Mantelin ja ositetun Mantelin testin avulla. Kuukausittaisten GLM-mallien tulosten mukaan piilevien lajirunsautta selittivät parhaiten veden sähkönjohtokyky ja kalliolammikoiden sijainti. Etenkin lammikoiden etäisyys merestä vaikutti selvästi lammikoiden veden fysikaalis-kemiallisiin ominaisuuksiin ja lajirunsauteen. Variaation osituksen mukaan sekä ympäristö- että spatiaaliset muuttujat säätelivät merkitsevästi piilevien yhteisökoostumusta. Näiden muuttujien yhteisvaikutus yhteisöille oli toistuvasti suurempi kuin kummankaan muuttujaryhmän yksittäisvaikutus. RDA:n mukaan piilevien yhteisökoostumusta säätelivät pääasiassa veden sähkönjohtokyky ja lammikoiden etäisyys merestä, sekä vähemmässä määrin veden pH, kokonaisfosforipitoisuus ja lämpötila sekä lammikoiden eristyneisyys. Mantelin testien mukaan lajiston samankaltaisuus väheni merkitsevästi sekä lammikoiden välisen ympäristö- että spatiaalisen etäisyyden mukana. Ympäristötekijöiden vaikutus kasvoi kesän aikana, muodostaen suurimman osan yhteisökoostumuksen vaihtelusta ja lajiston samankaltaisuuden vähenemisestä kesä- ja heinäkuussa. Tulosten mukaan kalliolammikoiden metayhteisöä voidaan parhaiten selittää massaefektillä. Tehokas passiivinen dispersaali tuo generalistilajeja paikallisiin piileväyhteisöihin, jotka vaihtelevien ympäristöolojen vuoksi koostuvat pääasiassa pitkälle erikoistuneista spesialisteista. Lajiston samankaltaisuuden väheneminen etäisyyden mukana sekä ympäristö- että spatiaalisten tekijöiden merkitys johtavat lajistoltaan heterogeenisiin ja lajirunsaisiin yhteisöihin, joissa spatiaalisten tekijöiden rooli on ympäristötekijöitä heikompi, joskin merkitsevä.Species are distributed to small-scale local communities by an interplay of environmental and spatial factors. As microbial species with efficient passive dispersal capacity and thus mainly under local environmental control, diatom communities nevertheless consistently show a strong spatial structuring as well. Different metacommunity perspectives have been developed to describe the relationship between environmental and spatial factors and their relative role for local communities. This study aims to examine the relative roles of environmental and spatial factors for diatom species composition and community similarity for defining the dominating metacommunity type among coastal rock pool communities. Factors affecting local species richness are also studied. Rock pools are granitic water-filled depressions occurring in high numbers on coastal rocky outcrops. Due to their clearly delineated borders, hierarchical spatial structure and interacting biota, rock pools are well suited for ecological metacommunity studies. In this study, 30 brackish-watered rock pools located on the coast of the northern Baltic Sea were studied over a three-month period from May to July in the summer of 2016. The data consisted of benthic diatom samples, estimated pool spatial coordinates and relative isolation, and water physiochemical characteristics. Environmental and spatial factors most responsible for variation in species richness and community composition were determined with generalized linear models and redundancy analysis, respectively. The relative roles of environmental and spatial factors for community composition were quantified with variation partitioning. Distance decay in community similarity was further determined with Mantel and partial Mantel tests. According to the results of monthly GLMs, diatom species richness was best explained by water conductivity and rock pool spatial location. Specifically, the distance from the sea had a clear role in regulating pool water physiochemistry and species richness. Variation partitioning revealed that diatom community composition was significantly explained by both environmental and spatial variables in each month. The joint effect of these factors was consistently larger than the pure effects of neither variable group. Environmental and spatial variables most in charge of diatom community composition in RDAs were water conductivity and pool distance from the sea, with a lesser impact of water pH, total phosphorus concentration, temperature and pool isolation. According to Mantel tests, community similarity was significantly related to both environmental and spatial distance between the pools. The influence of environmental factors increased during the summer, accounting for the largest share of the variation in community composition and distance decay of community similarity in June and July. In the light of these findings, the significant role of both environmental ans spatial factors and the overall metacommunity organization in the studied rock pools are best explained by mass effect. It seems that while the variable physiochemical conditions maintain strong environmental control over the local diatom communities consisting of mainly highly specialized species, efficient passive dispersal acts as a continuous supply of more generalist species. This pattern, accompanied with significant distance decay of community similarity eventually leads to spatially heterogeneic and diverse communities with weaker yet significant spatial control.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Aarnio_gradu.pdf 2.451Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record