Mgr. Jan Mládek, Ph.D. (2013)

Transkript

1 Funkční přístup ke studiu vegetace (EKO/FV) Mgr. Jan Mládek, Ph.D. (2013) 5. blok 11/04/2013 Rozvoj a inovace výuky ekologických oborů formou komplementárního propojení studijních programů Univerzity Palackého a Ostravské univerzity CZ.1.07/2.2.00/

2 Kalkulace indexů diverzity... program FDiversity: extense statistického programu R (Casanoves et al. 2011) možno spočítat všechny indexy diverzity (funkční i taxonomické Shannon, Evennessaj.) kalkulace funkční diverzityzaložené na jednom znakuale i na více znacích (multidimensional, Villeger et al. 2008) extenze programu R... k instalaci R ka nutno doplnit Delphi rozhraní: DCOM 3.01B5 (vše viz manuál)

3 Kalkulace indexů diverzity... program FDiversity: extense statistického programu R (Casanoves et al. 2011) okno programu FDiversity (statistický program R běží pouze v pozadí) pracuje se soubory *.FDBB ale umožňuje import dat ze souborů: Excel (*.xls), textové (*.txt, *.dat), ale i R ka (*.r) umožňuje slučování tabulek: HORIZONTÁLNĚ (napojení vedle sebe dle kritérií) např. pro výpočet indexů FD je nutno spojit dvě matice (tabulky)... plochy (řádky) x druhy (sloupce), druhy x znaky VERTIKÁLNĚ (napojení pod sebe) např. spojení datových souborů z více lokalit

4 Jak připravit data pro analýzu funkční diverzity? klasická tabulka snímky x druhy z dlouhodobého monitoringu trvalých ploch plot_id je 1 m 2, subplot_id je 33 33cm unique udává jedinečné číslo podplochy

5 Jak připravit data pro analýzu funkční diverzity? klasickou tabulku snímky x druhy nutno předělat nejlépe v R ku s využitím logických operátorů a smyček na novou tabulku, která bude pro každý druhový záznam ve snímkované ploše mít právě jeden řádek

6 Jak připravit data pro analýzu funkční diverzity? s využitím volby slučování tabulek HORIZONTÁLNĚ (vedle sebe dle kritéria: species) napojíme tabulku záznam druhového složení s tabulkou znaků pro druhy

7 Jak analyzovat data z hlediska funkční diverzity: výpočet indexu volba pro výpočet indexů multidimensionální indexy f. diverzity (pro více znaků najednou) výběr znaků (nejlépe kvantitativních jako LDMC, seed mass aj); výběr měřítka abundance druhů (pokryvnost); výběr studijní plochy, pro kterou bude spočítána funkční diverzita

8 Jak analyzovat data z hlediska funkční diverzity: výpočet indexu výstup analýzy multidimensionálních indexů (f. richness, f. evenness, f. divergence)

9 Listové ekonomické spektrum (Whitfield 2006, Nature 444: ) přestože listy různých druhů rostlin rostou různě rychle, bylo zjištěno, že každý 1 cm 2 jakéhokoli listu asimiluje přibližně stejné množství uhlíku za dobu své životnosti levná konstrukce listů drahá konstrukce listů

10 LEAF ECONOMICS SPECTRUM (Wrightetal. 2004, Nature) srážky (mm) mezi znaky existují určité kombinace, které jsou výhodné při vysoké resp. nízké dostupnosti živin ve všech biomech

11 LEAF ECONOMICS SPECTRUM (Wrightetal. 2004, Nature) LMA (leaf mass per area, množství sušiny na jednotku plochy listu) představuje funkční znak, jehož vysoké hodnoty mají rostliny s tlustými listy nebo listovými pletivy s velkou hustotou hustota daná vnitřní strukturou listu Aloe i když jsou listy Aloe šťavnaté rostou pomalu... příčina je vysoká LMA LMA negativně koreluje s koncentrací fosforu i dusíku (na málo úživných stanovištích) analýzy na základě měření 2548 druhů ze 175 lokalit napříč biomy po celé světě (mrak černých bodů 3D, mrak šedých bodů 2D) fosfor dusík

12 LEAF ECONOMICS SPECTRUM (Wrightetal. 2004, Nature) (a) LMA negativně koreluje s koncentrací dusíku a také negativně s rychlostí asimilace na jednotku biomasy (pomalu rostoucí druhy) asimilace asimilační komora (b) vyšší hodnoty LMA souvisí s nízkými hodnotami respirace (tj. pomalý metabolismus) a s dlouhou životností listů životnost listu respirace (mrak černých bodů 3D, mrak šedých bodů 2D)

13 LEAF ECONOMICS SPECTRUM (Wrightetal. 2004, Nature) (a) (b) životnost listu srážky srážky LMA (leaf mass per area, množství sušiny na jednotku plochy listu) vykazuje z globálního pohledu trend vzhledem k ročnímu úhrnu srážek a průměrné roční teplotě (a) nejnižší hodnoty LMA (vysokou rychlost růstu) mají rostliny v biomech s nízkou průměrnou roční teplotou a vysokým množstvím srážek (travní porosty a opadavé listnaté lesy mírného pásu) (b) nejdelší životnost listů (LL) mají rostliny v oblastech s vyššími úhrny srážek, a to druhy, pro které je typická vysoká LMA... jehličnany v horských a boreálních lesích

14 LEAF ECONOMICS SPECTRUM na sukcesním gradientu (Shipley et al ) po opuštění vinohradu nejdříve převládaly druhy s rychlým růstem (malou životností orgánů), postupně byly nahrazeny druhy z opačné části leaf economics spectrum

15 Funkční znaky: vnitrodruhová plasticita vs obměna společenstva (Lepš et al. 2011) vážené průměry funkčních znaků pro společenstva mohou být spočítány na základě průměrných hodnot znaku pro druh (z databáze, fixed average) nebo na základě konkrétních měření znaku na jedincích druhu v plochách (specific average) tým prof. Lepše vyvinul metodu, která umožňuje kvantifikovat jaký podíl na variabilitě váženého průměru znaku (podél gradientu prostředí) má druhová změna(species turnover) a jaký vnitrodruhová plasticita znaku(intraspecificvariability) Výsledky two way ANOVA pro výšku rostlin z faktoriálního experimentu (sečení, hnojení)

16 Funkční znaky: vnitrodruhová plasticita vs obměna společenstva (Lepš et al. 2011) ve většině případů studium změny vážených průměrů znaků na základě fixních hodnot (databáze) podhodnocuje skutečnou změnu znaku (počítanou na základě měření v plochách) vpravo rozklad celkové variability znaků: šedý sloupec ukazuje význam druhové změny a bílý sloupec význam vnitrodruhové variability, když sloupec nepřekračuje SS pozitivní kovariance výška: při změně společenstva k vyššímu porostu... mezi biologicky vzrůstnějšímidruhy rostou i vyšší jedinci menších druhů