ИСТИНА

Ключевая задача экологии растений - познание механизмов формирования состава и структуры растительных сообществ. Эта задача чрезвычайно актуальна как с позиций знаний об устройстве окружающего мира, так и с практической точки зрения для разработки рекомендаций по сохранению биологического разнообразия на уровне сообществ. Одним из современных подходов к изучению этих механизмов является анализ функциональных признаков растений (функциональный анализ), т.е. признаков, связанных с приспособленностью популяций. Высокогорные сообщества Кавказа - удобный объект для такого рода исследований, т.к. они относительно мало нарушены человеком, имеют богатый флористический состав и сомкнутую структуру, т.е. сочетают значительное влияние как биотических, так и абиотических факторов на формирование своего состава. Предлагаемый проект включает решение нескольких связанных задач: 1. Изучение функциональных признаков растений и составление базы данных по ним для локального пула видов высокогорий Тебердинского заповедника (не менее 350 видов) с учетом параметров листьев (площадь, сухая и водонасыщенная масса листа, удельная листовая поверхность), а также вегетативной высоты растений и массы их семян. Кроме того предполагается обобщение данных по развитию микориз у альпийских растений, химическому и изотопному составу (15N, 13С, 2H) отдельных высокогорных видов для оценки возможности частично гетеротрофного питания. 2. На базе этих данных планируется оценка составляющих CSR-стратегий (доля стресс-толерантности, конкурентности и рудеральности) у отдельных видов растений по методике С.Пиерсона, а также средневзвешенные (по надземной биомассе) оценки для важнейших растительных сообществ альпийского пояса (альпийские лишайниковые пустоши, пестроовсяницевые и гераниево-копеечниковые луга, альпийские ковры и болота). Предполагается также сравнить стратегии исследованных видов высокогорий умеренного пояса с таковыми для тропических высокогорий Африки (по ранее полученным данным). 3. Полученные величины функциональных признаков позволят провести сравнительный анализ функционального разнообразия (функционального богатства, выравненности и дивергенции) альпийских сообществ основных типов. 4. Отдельный аспект исследования связан с изучением соотношения филогенетической (по степени родства, данные получены ранее) и функциональной структуры альпийских сообществ Кавказа. Для решения этой задачи необходим расчет филогенетического сигнала изучаемых функциональных признаков растений. 5. Завершающая задача проекта - анализ роли изучаемых функциональных признаков для формирования различных высокогорных сообществ. Для этого средневзвешенные признаки сообществ должны сравниваться с таковыми, полученными из многократных случайных выборок видов (с учетом участия) из локального пула видов. При наличии значимых отклонений от случайных выборок можно говорить, что тот или иной признак селективно важен для формирования сообществ.

Key aim of plant ecology is to understand mechanisms of structure-forming processes of plant communities. This aim has, except basic meaning, applied opportunity for biological diversity conservation at the scale of communities. One of the modern approaches for this task is analysis of plant functional traits. Functional traits include all traits related to plant population fitness. Alpine plant communities of the Caucasus are very useful objects for such kind of studies due to their relatively low human influence, rich floristic composition and closed structure. Both biotic and abiotic factors have significant effects on their structure and composition. Our project includes several tasks which are interrelated with each other. 1. We are going to create a Database of plant functional traits for alpine species regional pool which will include not less than 350 species of Teberda Reserve. Leaf functional traits (leaf area, dry and water-saturated mass, specific leaf area) as well as plant height and seed mass will be measured for most of the plants in alpine belt. We will combine these data with rate of mycorrhizal infection and chemical (C, N, P) and isotopic (15N, 13С, 2H) composition of plants and soils. The last analysis will allow us to recognize plant groups with partly mycoheterotrophic nutrition. 2. On the base of leaf functional traits we are going to estimate proportional adherence to Grime’s CSR strategies according to S.Pierce et al. (2017) approach. The method is based on the assumption that a large leaf area is a feature of competitors, high dry matter content is typical for stress-tolerators, and high specific leaf area is necessary for ruderals to maintain a high RGR. Using species adherence and aboveground biomass data we will calculate community weighted means of strategy adherence for main type of alpine communities (alpine lichen heath, Festuca varia grassland, Geranium-Hedysarum meadow, snowbed community). We are going to compare the values with corresponding data of alpine tropical plants which were obtained earlier 3. We are going to estimate main functional diversity parameters (functional richness, functional evenness, functional divergence) for studied alpine communities and compare the indices with productivity and other ecological features of the communities. 4. To connect phylogenetic and functional structure of alpine communities we are going to study phylogenetic signal for all studied functional traits. Using this signal we will try to understand phylogenetic community structure which was earlier described. 5. The final task of the project is evaluation of the functional traits role as a structure-forming mechanisms of plant community structure and composition. We age going to compare community weighted means for our communities with random samples from local flora. Significant difference between these parameters will indicate selective importance of a trait for community organization.

Впервые планируется количественно описать функциональную структуру высокогорных растительных сообществ Кавказа, оценить вклад видов с различными типами стратегий и выявить функциональные признаки, важные для формирования состава и структуры альпийских сообществ. Эти проблемы находятся на переднем крае мировой науки, им посвящены многие современные публикации в ведущих мировых изданиях, однако, практически отсутствуют в отечественных публикациях. Полученные результаты имеют преимущественно фундаментальный характер, но могут быть использованы при разработке мероприятий по сохранению биологического разнообразия.