Új ökológiai mutatók az európai növények zavarástűréséről

Idén belecsöppentem egy nemzetközi együttműködésbe, amelynek célja az volt, hogy az európai növényfajok jelentős részére kidolgozzon egy sokoldalú "pontrendszert", amely a fajok zavarástűrésével, zavarásigényével kapcsolatos. Hasonló rendszerek léteztek már korábban is több európai országra vonatkozóan, pl. Magyarországon a Borhidi-féle szociális magatartási típusok, de a határokon átívelő kiterjesztésük mindeddig csak álom maradt. A szerzői gárdánk ezt úgy valósította meg, hogy az Európai Vegetációs Archívumból (EVA) lekért több mint 1,2 millió cönológiai felvételt hozzárendeltük az EUNIS élőhelyekhez egy automatizált osztályozó algoritmussal, majd megvizsgáltuk, hogy a fajok mely élőhelyeket részesítik előnyben. Az élőhelyeket pontoztuk a rájuk jellemző zavarási rezsim több tulajdonsága szempontjából. Külön foglalkoztunk a zavarás súlyosságával, gyakoriságával, a kaszálás gyakoriságával, a legelési nyomással, valamint a talajbolygatással. Ezután a fajokra jellemző élőhelyekre adott zavarási pontszámok alapján becsültük a fajok jellemző válaszát az egyes zavarási típusokra.

A lápi hízóka (Pinguicula vulgaris) a zavarásra legérzékenyebb fajok egyike

A vöröslő disznóparéj (Amaranthus deflexus) kifejezetten zavarásigényes növény

Az eredményben természetesen nagy meglepetés nem született, és nem is ez volt a cél. A bolygatás súlyosságára legérzékenyebb fajok az oligotróf gyepek, lápok és fenyérek növényei lettek, míg az azt legjobban tűrők (valójában azt igénylők) a ruderális és szántóföldi gyomok. Biztosan maradtak benne olyan "hibák" is, amelyek a fajok lokális, összességében ritkán megfigyelhető viselkedését nem fejezik ki kellőképpen. Ennek az oka alighanem a lokális adathiány - hiába az 1,2 millió felvétel, ha vannak még alulreprezentált területek, pl. Magyarország... Magánál az indikátorrendszernél fontosabbnak tartom, hogy amennyire csak lehet, reprodukálható módon, adatok és szakértői konszenzus alapján, statisztikai módszerekkel állítottunk elő egy többszempontú indikátorrendszert eddig tudtommal példátlan földrajzi kiterjedésre. Gratulálok a cikk "húzóembereinek", és örülök, hogy valamit hozzátehettem.

A puding kész, kezdhetjük kóstolgatni!

Az adatbázis a Zenodo adatrepozitóriumból érhető el: https://zenodo.org/record/7116957

A cikk pedig alább:

Midolo, G., Herben, T., Axmanová, I., Marcenò, C., Pätsch, R., Bruelheide, H., Karger, D. N., Aćić, S., Bergamini, A., Bergmeier, E., Biurrun, I., Bonari, G., Čarni, A., Chiarucci, A., De Sanctis, M., Demina, O., Dengler, J., Dziuba, T., Fanelli, G. … Chytrý, M. (2022). Disturbance indicator values for European plants. Global Ecology and Biogeography, https://doi.org/10.1111/geb.13603

Abstract

Motivation

Indicator values are numerical values used to characterize the ecological niches of species and to estimate their occurrence along gradients. Indicator values on climatic and edaphic niches of plant species have received considerable attention in ecological research, whereas data on the optimal positioning of species along disturbance gradients are less developed. Here, we present a new data set of disturbance indicator values identifying optima along gradients of natural and anthropogenic disturbance for 6382 vascular plant species based on the analysis of 736,366 European vegetation plots and using expert-based characterization of disturbance regimes in 236 habitat types. The indicator values presented here are crucial for integrating disturbance niche optima into large-scale vegetation analyses and macroecological studies.

Main types of variables contained

We set up five main continuous indicator values for European vascular plants: disturbance severity, disturbance frequency, mowing frequency, grazing pressure and soil disturbance. The first two indicators are provided separately for the whole community and for the herb layer. We calculated the values as the average of expert-based estimates of disturbance values in all habitat types where a species occurs, weighted by the number of plots in which the species occurs within a given habitat type.

Spatial location and grain

Europe. Vegetation plots ranging in size from 1 to 1000 m2.

Time period and grain

Vegetation plots mostly sampled between 1956 and 2013 (= 5th and 95th quantiles of the sampling year, respectively).

Major taxa and level of measurement

Species-level indicator values for vascular plants.

Software format

csv file.

Megjelent a REMOS osztályozási módszerről szóló cikkünk a JVS-ben

2019 novemberében írtam arról, hogy kitaláltunk egy új osztályozási módszert, amelynek a REMOS (REallocation of Misclassified Objects based on Silhouette width) nevet adtuk. A módszerről most csak annyit írnék, hogy ezzel meglévő (akár véletlenszerű) osztályozásokon lehet javítani azáltal, hogy a "félreosztályozott" elemeket lépésenként átpakolgatjuk egy megfelelőbbnek tűnő csoportba. A jóság kritériuma pedig az adott objektum sziluett indexe. A módszert először preprintként közöltük le, hogy azonnal használhassuk és hivatkozhassuk a lengyel gyepek jellegalapú osztályozásához. Közben benyújtottuk a Journal of Vegetation Science-be is közlésre, s némi átalakítás után most végre el is fogadták. A cikkben a REMOS két verzióját egy hasonló elven működő, OPTSIL nevű módszerrel vetjük össze. A bírálati idő kicsit hosszúra nyúlt, mert nehezen talált a szerkesztő bírálót a viszonylag szűk és elméleti témájú cikkhez (azt írta, 11 visszautasított felkérés után vállalta el valaki), de cserébe mi gyorsan javítottunk mindent, így összességében az átlagosnak mondható, egy év körüli átfutás jött ki. A cikk nyílt hozzáférésű, és a 123997 azonosítójú OTKA PD projektem első cikke.

A REMOS mindkét verziója sokkal gyorsabb az OPTSIL-nél

Lengyel, A, Roberts, DW, Botta‐Dukát, Z. 2021. Comparison of silhouette‐based reallocation methods for vegetation classification. Journal of Vegetation Science; 32:e12984. https://doi.org/10.1111/jvs.12984

Abstract

Aims: Vegetation classification seeks to partition the variability of vegetation into relatively homogeneous but distinct types. There are many ways to evaluate, and potentially improve, such a partitioning. One effective approach involves calculating silhouette widths which measure the goodness‐of‐fit of plots to their cluster. We introduce a new iterative reallocation clustering method — Reallocation of Misclassified Objects based on Silhouette width (REMOS) — and compare its performance with an existing algorithm — OPTimizing SILhouette widths (OPTSIL). REMOS reallocates misclassified objects to their nearest‐neighbour cluster iteratively. Of its two variants, REMOS1 reallocates only the object with the lowest silhouette width, while REMOS2 reallocates all objects with negative silhouette width in each iteration. We test how REMOS1, REMOS2 and OPTSIL perform in terms of: (a) cluster homogeneity and separation; (b) the number of diagnostic species; and (c) runtime.

Methods: We classified simulated data with the flexible‐beta algorithm for values of beta from −1 to 0. These classifications were subsequently optimized by REMOS1, REMOS2 and OPTSIL and compared for mean silhouette widths, misclassification rate, and runtime. We classified three vegetation data sets from two to ten clusters, optimized all outcomes with the three reallocation methods, and compared their mean silhouette widths, misclassification rate, and number of diagnostic species.

Results: OPTSIL achieved the highest mean silhouette width across the majority of the data sets. REMOS achieved zero or negligible misclassifications, outperforming OPTSIL on this criterion. REMOS algorithms were typically more than an order of magnitude faster to calculate than OPTSIL. There was no clear difference between REMOS and OPTSIL in the number of diagnostic species.

Conclusions: REMOS algorithms may be preferable to OPTSIL when: (a) the primary objective is to reduce the number of negative silhouette widths in a classification, as opposed to maximizing mean silhouette width; or (b) when the time efficiency of the algorithm is important.

61. IAVS szimpózium Montanában

Egy hónapja az Egyesült Államokban, a Montana állambeli Bozemanban jártam, a boziták rendezték ugyanis a Nemzetközi Vegetációtudományi Szövetség (IAVS) éves találkozóját, szám szerint a 61.-et. A rendezvény az érdekes szakmai tematika mellett a közeli Sziklás-hegységbe szervezett kirándulások miatt is vonzó volt. A konferencia honlapja elérhető itt. Az alábbi három prezentációban szerepeltem:

A. Lengyel, G. Swacha, Z. Kącki: Preliminary results from the trait-based numerical classification of Molinio-Arrhenatheretea grasslands in Poland

Descriptive vegetation science has witnessed rapid progress in the last decades due to the improvement of broad-scale electronic databases. Most synthetic works aimed to delimit vegetation types on the basis of numerical analysis of species composition of sample plots. Such classifications are often used as multi-purpose references of habitat types, since the diversity and composition of natural communities are known to determine general ecosystem properties. However, it has been recognized that focusing on species composition may fail to reveal certain patterns of vegetation that are strongly linked with the functioning of ecosystems. Instead of the taxonomic identities of species, their functional traits could offer more relevant information. Functional classifications are expected to have more general validity than speciesbased classifications because often the same traits respond to the same environmental gradients in very different places of the world due to convergent evolution. In contrast, species are dispersal-limited, thus their local abundances are informative only within their respective distributional limits. Our aim was to classify managed herbaceous vegetation on deep soils and temperate climate of Molinio-Arrhenatheretea syntaxonomical class in Poland on the basis of phytosociological relevés, plant trait data, and using numerical methods. A total of 19,995 vegetation plots representing all major grassland types of Poland were retrieved from the Polish Vegetation Database, from which a narrower subset of ca. 6061 Molinio-Arrhenatheretea relevés were resampled. Records of specific leaf area, canopy height, seed mass, clonality and bud bank were obtained from the LEDA and CLOPLA databases. Gaps in the species by traits matrix were filled using Bayesian probabilistic matrix factorization, thus we had measurements or estimates for over 900 species. Several methods for expressing between-plot dissimilarities, noise elimination, and grouping plots were examined. The tested combinations of methods resulted in very different classifications in terms of biological interpretability. Among the several trials, Rao functional dissimilarity index with noise elimination by principal coordinate analysis and Ward’s agglomerative clustering provided the biologically most relevant results. Although, this classification did not reproduce the hierarchy of the syntaxonomical categories at a coarse scale, at finer resolutions the main subtypes of Molinio-Arrhenatheretea were differentiated: mesic and wet hay meadows and pastures, marshes and wet grasslands rich in sedges, herb-dominated tall-forb vegetation, trampled and grazed grasslands. After the first promising results, more specific differences between types in individual traits are subject to further research.

Z. Kącki, G. Swacha, A. Lengyel, M. Chytrý, L. Tichý, E. Stefańska-Krzaczek, M. Czarniecka, J. Korzeniak: Multilevel formalized classification of grasslands (Molino-Arrhenatheretea) in Poland

One of the most important goals of contemporary vegetation science is to create a universal and consistent classification system of vegetation at least at continental scale. This goal is becoming more and more realistic with the advent of new numerical methods and intensive development of vegetation-plot databases around the world. Formalized vegetation classification can be achieved by creating Cocktail definitions of vegetation units. Multi-level formalized classification approach has been proposed for the first time by Janišová and Dúbravková (2010) under the name Hierarchical Expert System. This approach has subsequently been used to create formal definitions of higher vegetation units at the level of alliances or classes. Formal definitions of vegetation units developed so far comprised at most two hierarchical levels, while theoretical basis of vegetation classification according to Braun-Blanquet approach requires development of complete hierarchical systems. The goal of our study was to create a multi-level and nested hierarchical classification system comprising associations, alliances, orders and classes. This system requires the assignment of a relevé to an association to be allowed on condition that this relevé was matched by the definition of alliance, order and class. In order to create formal definitions of vegetation units we used the Cocktail method and methodological achievements of Bruelheide (1997, 2000) and Landucci et. al (2015). Formal definitions were created using two types of groups: sociological species groups and functional species groups. A sociological species group is recorded in a relevé if the relevé contains at least a half of species from the group. Functional species group is recorded in a relevé if total cover of species from the group exceeds the arbitrarily set threshold. Functional species groups include species with a diagnostic value of particular vegetation unit from a hierarchical system. In order to create a functional species group we grouped species based on expert knowledge and extensive phytosociological literature surveys. Multi-level expert system was developed for grassland vegetation of the class Molinio-Arrhenatheretea. We used 85,000 relevés from the Polish Vegetation Database and 9 500 from Grasslands in the Polish Carpathians database. The main focus was on mesic grasslands. We created formal definitions for 17 associations and their superior syntaxonomical units (alliances: Arrhenatherion, Polygono-Trisetion, Cynosurion and Poion alpinae, order: Arrhenatheretalia, class: Molinio-Arrhenatheretea).

W. Willner, J. Roleček, J. Dengler, M. Chytrý, M. Janišová, A. Lengyel, O. Demina, Z. Kącki, A. Korolyuk, A. Kuzemko, U. Šilc, Z. Stančić, K. Vassilev, S. Yamalov: Formal definition of associations using diagnostic species: a case study of European meadow steppes 

In 1910, the International Botanical Congress in Brussels defined the association as "plant community of definite floristic composition, uniform habitat conditions and uniform physiognomy". However, the question of what exactly is a "definite floristic composition" has puzzled vegetation scientists for almost a century. In recent decades, it has become clear that a floristic composition can only be considered "definite" if the membership of new plot records can be unambiguously determined on the basis of floristic assignment rules. In our case study, we aimed at establishing formal definitions for all associations of European meadow steppes, using a dataset of 34,173 plot records of dry and semi-dry grasslands of Central and Eastern Europe. Meadow steppes are semi-dry grasslands with a high portion of steppe species, i.e. of species with Siberian-Pontic-Pannonian distribution. In a first step, we classified the dataset into orders and alliances. As starting point, a TWINSPAN classification of the whole dataset was done and the diagnostic species of the main clusters were determined. The plots were re-assigned using formal definitions of the orders, and then the subset of the order Brometalia erecti, corresponding to all semi-dry grasslands of the study area, was again classified. On the basis of this second TWINSPAN classification, formal definitions of the alliances were established. Meadow steppes correspond to the alliance Cirsio-Brachypodion pinnati, which is distributed from Germany in the west to Russia in the East. Finally, we established formal definitions of all associations within this alliance. Associations were identified using (1) the TWINSPAN classification of the whole order, (2) TWINSPAN classifications of regionally restricted data sets (typically all Brometalia plots of one country) and (3) existing national classification schemes. All formal definitions were written in the expert system language of the JUICE program. Altogether, 6,742 plots were assigned to the Cirsio-Brachypodion pinnati. The expert system assigned 89% of these plots to one of 37 associations, while 11% of the plots remained unclassified. The formal definitions follow the logic of a determination key based on diagnostic species. Regional associations are particularly challenging since the constancy of geographical differential species is usually not high enough for them being present in all records of a region. Thus, a certain amount of miss-classified plots seems to be unavoidable unless associations are merged into rather heterogeneous units with very large distribution area. On the other hand, we suggest that sympatric associations should be clearly different in habitat conditions.

A kiránduláson a Yellowstone Nemzeti Park északi szomszédságában, a Yellowstone folyó völgyében jártunk, egy csapadékárnyékos területen, ahol a tengerszint feletti magasság (1000-2000 m) alapján várttól eltérően nem tűlevelű erdők, hanem Artemisia tridentata uralta préri a természetes növényzet. Persze, kicsit üdébb helyeken, illetve még magasabban azért előjön az erdő és a hegyi rétek zónája is. Néhány kép a kirándulásról.

Kiránduló csapatunk

Ürmös préri

Az északi oldalon előkerül az erdő

Szemben a Yellowstone Nemzeti Park hegyei

Legelés-kizárásos kísérlet

Villásszarvú antilop

"Ördögcsúszda"

A Yellowstone folyó

Stílusos terepi járgányunk

Legeltetett préri

#365papers: 2016-os összegzés

2016-ban megpróbáltam teljesíteni a #365papers kihívást, amely arról szól, hogy az év minden napján el kell olvasni egy tudományos cikket. Az év összes napja helyett csak munkanapokkal számolva egyesek a 260 cikket célozzák meg (#260papers néven), de a lényege ugyanaz - olvassunk minél többet, ezzel tegyük magunkat naprakésszé a tudományterületünkön, és motiváljunk másokat is. A kihívás kezdetekor írtam egy bővebb bejegyzést róla, itt olvasható, aztán amikor 50 cikknél jártam, röviden beszámoltam a helyzetről. Tegnap vége lett 2016-nak, így ideje számot vetni a cikkolvasó kihívás eredményeivel.

Nos, a kitűzött célt számok tükrében megközelíteni sem sikerült: 135 cikkig jutottam, ami a munkanapokra szabott verziónak kicsivel több, mint a fele. A teljes lista itt olvasható. Ezek azok a cikkek, amelyeknek legalább 2 fejezetét (pl. Bevezetés és Diszkusszió), valamint az absztraktját végigolvastam. Nem szerepelnek köztük saját szerzőségű közlemények, bírált kéziratok, könyvfejezetek, blogbejegyzések és ismeretterjesztő cikkek. Néhány gondolat a kihívás eredményéről:

• Bár teljesíteni közel sem sikerült, élveztem a plusz motivációt, ami tudatosabb és rendszeresebb szakirodalmazásra ösztökélt. Biztos vagyok benne, hogy a korábbi években nem olvastam ennyit. Más kutatók blogjait és Twitter oldalait megnézve aránylag kevesen mondhatják el magukról, hogy teljesítették az év elején kitűzött célt.
• A kihívás megváltoztatta az olvasási szokásaimat. Előfordult, hogy egy cikkből csak egy-két információmorzsa lett volna érdekes számomra, de mégis végigolvastam, hogy a listát gyarapíthassam.
• Rövid cikkek elolvasására könnyebben rászántam magam, mint hosszabbakéra.
• Nagyon sokszor segítségemre volt a cikkek listája, amit folyamatosan vezettem, amikor kéziratok hivatkozásait állítottam össze, vagy más okból kellett visszakeresnem a korábbi olvasmányaimat.
• Több olyan cikkel találkoztam, ami a kutatómunkámhoz jó ötleteket adott - és ez a lényeg, hiszen a cikkolvasás önmagában nem ér sokat, ha a megszerzett gondolatok és ismeretek nem adnak hozzá semmit a munkámhoz.

Megint készítettem címkefelhőt a cikkek címeiből, íme:

Döntően növényi közösségi ökológiai, funkcionális és fajdiverzitással kapcsolatos cikkeket választottam, s melléjük becsúszott egy-egy madaras olvasmány is. Készítettem egy kimutatást a legtöbbet olvasott folyóiratokról is, a "győztes" a Journal of Vegetation Science lett, ezüstérmes a Methods in Ecology and Evolution, míg a harmadik helyen a TREE, a PLoS ONE és az Ornis Hungarica osztozik.

Az olvasott cikkek megoszlása folyóiratok között (min. 2 cikk/folyóirat)

A cikkek évek közti megoszlása pedig a következő.

Nehéz lenne az elolvasott cikkeket rangsorolni, vagy akár csak a legjobb néhányat kiválasztani. Nem is próbálok tárgyilagos értékelést alkotni, inkább csak egyfajta szubjektív élmény alapján kiválasztok néhány kiváló művet. A kedvenc cikkeim tehát:

Hooper et al. 2005. Effects of biodiversity on ecosystem functioning: a consensus of current knowledge. Ecological Monographs

Cornell & Harrison 2014. What are species pools and when are they important? Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

Vellend 2010. Conceptual synthesis in community ecology. The Quarterly Review of Biology

Ricotta et al. 2016. Measuring the functional redundancy of biological communities: A quantitative guide. Methods in Ecology and Evolution

Lyons et al. 2016. Model-based assessment of ecological community classifications. Journal of Vegetation Science

Storch 2016. The theory of the nested species-area relationship: Geometric foundations of biodiversity scaling. Journal of Vegetation Science

A kihívásnak 2017-ben is nekifutok, aztán meglátjuk, meddig jutok. Remélem, sikerült másnak is meghoznom a kedvét az olvasáshoz!

A sóvirág a cseh flórában

Tavaly nyáron, az IAVS konferenciára menet, Brno közelében cammogtunk a kisbusszal a cseh autópályán vácrátóti és debreceni kollégákkal. A kocsiból észrevettem egy éppen virágzó sóvirágot (Limonium gmelinii) az útszélen. Magyarországon ez nem számítana különösebben érdekesnek, mivel szikes pusztáinkon helyenként tömeges ez a faj, és elég sok sziki fajunk terjedésnek indult az útszegélyeken a műutak sózása miatt. Néhány másodperc múlva viszont leesett a tantusz, hogy a szikes élőhelyekben szűkölködő Csehországban ez közel sem triviális, és a buszban ülő kollégák is megerősítették az adat potenciális érdekességét.

Magyar sóvirág (Limonium gmelinii subsp. hungarica) a Hortobágyon

Sóvirág virágzás előtt

A konferencián első utam Jiři Danihelkához, a Masaryk Egyetem herbáriumának kurátorához vezetett. Ő megerősítette, hogy az adat valóban érdekes, az utóbbi néhány évben került elő a faj Brno környékén forgalmas közutak, főleg autópályák szegélyein, de eddig nem publikálták. Megadtam neki a hozzávetőleges koordinátákat, ezek után ő kereste terepen, illetve a korábbi adatok szerzőivel is felvette a kapcsolatot. Az így felgöngyölített szálakból pedig most jelent meg egy cikkünk, amelyben a sóvirág csehországi adventív megjelenéséről számolunk be. Azt feltételezzük, hogy a sóvirág Magyarországról érhette el Csehországot, bár ezt bizonyítani nem tudjuk. A közlemény ingyenesen elérhető az interneten, azonban a potenciális olvasótábort bizonyára jelentősen megszűri az a körülmény, hogy csehül íródott (emiatt még én sem olvastam). Az összefoglalót és az ábraaláírásokat viszont angolul is megadtuk.

Kocián, P., Danihelka, J., Lengyel, A., Chrtek jun., J., Ducháček, M. & Kúr, P. (2016): Limonka Gmelinova (Limonium gmelinii) na dálnicích České republiky / Limonium gmelinii on the motorways in the Czech Republic. Acta rerum naturalium 19: 1-6.

Abstract: The paper describes finds of Limonium gmelinii on the D1 and D2 motorways in southern Moravia (south-eastern part of the Czech Republic). Limonium gmelinii is a plant of continental halophytic vegetation, such as saline steppes and marshlands, with a large distribution range extending from south-eastern Europe over southern Ukraine, south-eastern European Russia to southern Siberia in the east and some parts of Central Asia in the south. It is reported here for the first time as a naturalized alien species of the Czech flora. Until now it has been known from four sites, of which one is situated on the D1 motorway near the village of Ostrovačice, west of the city of Brno (first recorded by J. Danihelka in 2009), and three on the D2 motorway southeast of Brno, near the villages of Otmarov, Opatovice and Rakvice (first recorded by P. Kocián in 2013 but already recognizable on Street View photographs of Google Maps from August 2009). The Ostrovačice site, harbouring a single specimen, is the only place where L. gmelinii is found at the road verge under steel beam barriers. At the remaining three sites, in contrast, plants are always found in the central reservation. While the population near Rakvice consists of up to 40 flowering specimens, the populations near Opatovice and Otmarov are less numerous, consisting of about 5 and 2 flowering individuals, respectively. The identification of our specimens (deposited at BRNU and OL) as L. gmelinii seems to be almost certain; however, we refrained from identification to the microspecies level (as L. hungaricum or L. hypanicum, both described by M. V. Klokov) because the infraspecific variation of L. gmelinii is insufficiently known. We assume that the seeds of L. gmelinii were introduced to the Czech motorways via international traffic from Hungary but this assumption is based solely on geographic considerations and cannot be supported by any other arguments. This may have happened as soon as in the early 2000s, and now the species seems to be naturalized and about to spread. However, it will most likely remain confined to motorway central reservations and verges of main roads because of its specific habitat requirements.

Key words: Plumbaginaceae, alien species, neophyte, halophyte, Czech Republic, Central Europe, phytogeography, motorway

Cikkolvasó kihívás: #365papers (FRISSÍTVE)

A színvonalas és eredményes kutatómunkához (vagyis ahhoz, aminek szerintem értelme van) elengedhetetlen a szakirodalom naprakész követése. Az irodalmazás módja és stílusa tudományáganként eltérő, még az én érdeklődési körömön belül is. Míg egy-egy tájegység florisztikai vagy cönológiai feltárásához gyakran igen régi (akár 50-100-150 éves), különböző nyelveken írt, csak néhány könyvtárban hozzáférhető irodalmakat kell előbányásznunk az elvétve megjelenő új, releváns tanulmányok mellett, az általános ökológiai szabályszerűségekről olyan tömegben látnak napvilágot cikkek, hogy a újdonságokról csak komoly időráfordítással, tudatos irodalmazás útján kaphatunk teljes képet. Mindkét (végletekig leegyszerűsített) esetnek megvan a maga nehézsége: az egyiknek az utánajárás, gyakran a fordítás és a szövegértelmezés nehézségei, a másiknak az információáradat kezelése és a lényeg kihámozása. A #365papers hashtaggel jelölt cikkolvasó kihívás elsősorban az utóbbi problémával szembesülő kutatók fejéből pattant ki, én a Dynamic Ecology blogon olvastam róla először, amúgy láthatóan Jacquelyn Gill paleoökológus az ötletgazda. (Jacquelyn bejegyzését érdemes elolvasni annak, aki szeretne bepillantást nyerni a kutatói élet mindennapi nehézségeibe!) A kihívás egész röviden kb. így fogalmazható meg:

Olvass el 365 cikket egy évben!

Vagyis kapj átlagosan naponta egy új impulzust, új ötletet, új tárgyi ismeretet a tudományterületedről. A cél, hogy jobban képben legyél a szakmádban és frissítsd a tudásod. Ha megosztod az ez irányú erőfeszítésedet (az elolvasott cikkek listáját), az szervezettebbé teszi az irodalmazást, motiválhat másokat, valamint felhívhatja mások figyelmét egy-egy érdekes közleményre. Nem verseny, a nyeremény mindenki számára annyi, amennyi energiát belefektet, és az sem baj, ha az ember nem jut el 365-ig (amúgy 2016 éppen szökőév, de ezzel most ne foglalkozzunk); a lényeg a törekvés.* 

Keresési eredmények #365papers hashtagre a Twitteren

Őszintén szólva, nem tudom, mennyire tud és fog egy ilyen ötlet begyűrűzni hazai kutatói körökbe, nem kapja-e a nyugati kutatói elit hóbortjának bélyegét, már ha egyáltalán átlépi az ingerküszöböt, de én mégis úgy döntöttem, csatlakozom a kihíváshoz, talán elsőként kis hazánkból. Ezt azért teszem, mert egyébként is szeretek cikkeket olvasni, de sajnos nem mindig tudok rá elegendő időt fordítani, pedig az idei terveim megvalósításához szükség lesz nagy mennyiségű irodalom áttekintésére. Nem gondolom, hogy széles néprétegeket érdekelne, mit olvasok, viszont a nyilvánosság kontrolljával együtt magam számára hasznosnak tartom a dolog dokumentálását, és ha valaki ebből profitál, annak csak örülök. A blogomnak ezen az oldalán fogom felsorolni, az idén elolvasott cikkeket, néha pedig lehet, hogy bejegyzésben megosztok egy-két egyéb tapasztalatot, összefoglalót. Egy cikket akkor tekintek elolvasottnak, ha a klasszikus tagolás (Bevezetés, Anyag és módszer, Eredmények, Diszkusszió, Következtetések) szerint legalább 2 fejezetet és az absztraktot elolvastam belőle. (Azért csak ennyit, mert a cikkek többségének nem minden részlete érdekes egyformán számomra. Pl. egy kelet-ázsiai fonálférgek diverzitását vizsgáló cikk valószínűleg csak a módszerek és a velük kapott eredmények miatt lehet érdekes, máshol inkább a bevezetés és a diszkusszió lehet fontos.) Mivel már 1 hosszú hónap eltelt az évből, lemaradásban vagyok. Soha még becslést sem adtam arra, hány cikket olvasok el egy évben, de a kihívásban megfogalmazott cél felének elérésével már elégedett lennék.

Egyúttal meghívok minden Olvasót, hogy tűzzön ki egy objektív célt a szakirodalmazásban, valamint kövesse és ossza meg az év során tett erőfeszítéseit. Utóbbira a blogok, a Twitter, a Facebook kiválóan alkalmasak, bár a tanszéki faliújságnak is megvan a maga bája. :) Ha esetleg valaki kedvet kapna hozzá, örülnék egy visszajelzésnek hozzászólásban vagy más módon.

*A kihívás kissé módosított verzióját javasolta E. Vojtkó Anna. Továbbá a Dynamic Ecology blogon található több elgondolkodtató bejegyzés olvasási szokásokról, tanácsokról, ld. ezt, ezt, ezt, és még egy közvélemény-kutatás is van rajta.

Shit My Reviewers Say

.

Egy tudományos közlemény megjelenéséig rendszerint hosszú és rögös út vezet. A minimum több hónapos, de inkább több éves kutatómunka után hetek vagy hónapok kellenek a kézirat első verziójának megírásáig. Ezt beküldjük a folyóirathoz, akik (általában névtelen) bírálókhoz továbbítják, majd néhány hónap múlva megjön a válasz, amely nem ritkán lelombozó. Az alábbi oldal az elutasító bírálatok gyöngyszemei közül válogat - jó szórakozást! Itt érhető el.

(A hírt Török Péter blogjáról vettem, köszönet érte.)

Növényi közösségszerveződés vizsgálata faji tulajdonságok alapján - cikk a Journal of Ecology folyóiratban

A közösségszerveződés és a fajok előfordulási mintázatainak törvényszerűségei mindig is központi kérdések voltak az ökológiában. Az utóbbi évek intenzív kutatásai a fajok tulajdonságaiban (ún. 'trait'-jeiben) keresték a magyarázatot az együttélési módok törvényszerűségeire. A trait-alapú megközelítés mögött álló elmélet szerint minden fajnak több feltételezett "szűrőn" kell átjutnia ahhoz, hogy végül megjelenhessen egy közösségben, és az akadályok leküzdése a fajok tulajdonságainak köszönhető. Ezek a tulajdonságok lehetnek morfológiai, anatómiai, élettani, vagy akár viselkedéstani jellegek, a lényeg, hogy a faj egyetlen egyedén megfigyelhetőek legyenek. (Nem trait például a faj gyakorisága, de trait a magtömege.)

Tornyos sisakoskosbor (Anacamptis pyramidalis) melegkedvelő cserjésben

Az első az ún. terjedési szűrő: a faj egy egyedének el kell jutnia a közösség földrajzi helyére ahhoz, hogy esélye legyen megtelepedni. A jó terjedési tulajdonságokkal bíró fajok (pl. repítőkészülékes terméssel rendelkező növények, repülő állatok) könnyebben eljutnak új élőhelyekre, mint a korlátozottabb terjedésűek, így több közösségben van esélyük a megjelenésre.

A repítőkészülékes termés sok növényfaj számára a jó terjedőképesség kulcsa - a képen a nagy bakszakáll (Tragopogon dubius) kaszattermése

Azonban egy területre eljutó, vagyis a terület fajkészletét alkotó fajok közül nem mind képes tartós megtelepedésre vagy életben maradásra, csak azok, amelyek a terület abiotikus környezeti adottságait elviselik. Mivel egy élőhely többé-kevésbé minden faj elé hasonló feltételeket állít (pl. egy sivatagban minden fajnak kell dacolnia a szárazsággal), az ún. környezeti szűrőn azok a fajok jutnak át, amelyek rendelkeznek egy vagy néhány meghatározott, adott helyzetben sikeres tulajdonsággal. Száraz élőhelyeken például a párologtatást csökkentő és vizet raktározó szövet- és szervmódosulatokkal rendelkező növények maradnak fenn. A környezeti szűrő tehát egymáshoz bizonyos tekintetben hasonló fajokat enged át, ezért a közösség szintjén a tulajdonságok konvergenciájához vezet.

Szélsőségesen száraz termőhelyeken sikeresek azok a fajok, amelyek víztartó szövetmódosulatokkal és gömbös tőlevélrózsával rendelkeznek, mint például a fürtös kőtörőfű (Saxifraga paniculata) és a Sempervivum erythraeum kövirózsafaj a Balkán-hegység sziklagyepében

Az abiotikus feltételeken kívül azonban a fajoknak egymással is meg kell "küzdeniük", ezért beszélhetünk ún. biotikus szűrőről is. A kompetitív kizárás elve értelmében azonos forrásért versengő fajok közül csak egy maradhat életben hosszú távon, a gyengébb kiszorul. Ennek a következménye, hogy egymás közelében olyan fajok élhetnek együtt, amelyek forráshasznosítása egymástól minél jobban különbözik - vagyis a hasonlóságuk korlátozott. Az ún. korlátozott hasonlóság elve a tulajdonságok divergenciájához, vagyis egymástól minél inkább különböző fajok együttéléséhez vezet.

A korlátozott hasonlóság elve szerint a stabil együttéléshez a fajoknak különbözniük kell forráshasznosításukban.
Talán csak a véletlen műve, hogy e két eltérő növekedésű gyomfaj, a kövér porcsin (Portulaca oleracea) és a fehér libatop (Chenopodium album) egymás mellé került egy járdarepedésben, de az elv lényegét érzékletesen mutatja

A növényi jellegek ökológiai kutatásokban való felhasználásáról a Kitaibelia legutóbbi számában jelent meg E. Vojtkó Anna és Lukács Balázs András szerzőségével egy magyar nyelvű áttekintő közlemény, amelynek elolvasását jó szívvel ajánlom.

A kutatócsoportunk, a Durva-léptékű Vegetációökológiai Kutatócsoport legújabb publikációjában, amely a rangos Journal of Ecology folyóiratban jelent meg, egyes növényi tulajdonságok konvergenciájának és divergenciájának mértékét vizsgáltuk kiskunsági lágyszárú növénytársulásokban egy szárazságstressz-grádiens mentén, nyílt homoki gyepektől üde és nedves réteken át nádasokig. A cikk elsőszerzője Lhotsky Barbara, a csoportvezető pedig Botta-Dukát Zoltán. Az eredményeink arra utaltak, hogy a forráshasznosításban fontos vegetatív tulajdonságokra (pl. levélméret, fajlagos levélterület) főleg a konvergencia, a szaporodással kapcsolatos traitekre (pl. magtömeg) főleg a divergencia jellemző. A konvergencia és a divergencia fontossága változott a grádiens mentén. A mostohább körülményeket kínáló szárazgyepekben volt a legerősebb a környezeti szűrő, ami a vegetatív traitekben jelentős konvergenciát okozott. Ez azonban a reproduktív jellegek divergenciáját vonta maga után, amely a korlátozott hasonlóság elvével magyarázható. A grádiens produktívabb irányába haladva a bőségesebb forráskínálat többféle vegetatív életforma együttélését engedte meg (vagyis a konvergencia erőssége csökkent), így viszont a fajoknak a reproduktív traitekben sem kellett annyira különbözniük a stabil együttéléshez. Megállapítottuk, hogy a traitek konvergenciája és divergenciája egy bonyolult hatásrendszer eredménye, amelyben a kiválasztott traitek ökológiai funkciója, az élőhely adottságai, valamint a tulajdonságok kölcsönhatása is szerepet játszik.

A produktív élőhelyeken többféle forráshasznosítási mód lehet sikeres - a képen nádas kisfészkű aszattal (Cirsium brachycephalum)

A cikk hivatkozása, elérhetősége és összefoglalója:

Lhotsky, B., Kovács, B., Ónodi, G., Csecserits, A., Rédei, T., Lengyel, A., Kertész, M., Botta-Dukát, Z. Changes in assembly rules along a stress gradient from open dry grasslands to wetlands. Journal of Ecology, DOI: 10.1111/1365-2745.12532

Researchgate link

Summary

A central issue of community ecology is finding rules that explain the composition and abundance of co-existing species. Nowadays two main processes, environmental filtering and limiting similarity are thought to play the main roles in structuring communities. Their relative importance under different environmental conditions, however, is still not properly clarified.

We studied the strength and the effect of environmental filtering (causing convergence) and limiting similarity (causing divergence) in 137 sample plots along an extremely long environmental gradient ranging from open sand grasslands to highly productive marshes, using a trait based approach. The main environmental gradient (i.e. productivity) was characterised by the Normalized Difference Vegetation Index, an indicator of aboveground live biomass. Cover of the plant species was estimated visually. Values of 11 plant traits were collected from field measurements and databases. Mean and dispersion of the trait values of the plots were quantified by community-weighted means and Rao's quadratic entropy. Trait convergence and divergence were tested by randomization tests, followed by the study of changes in effect size along the productivity gradient by fitting generalized additive mixed models (GAMM).

For vegetative traits we found mainly convergence, indicating the filtering effect of environmental constraints, while traits related to regeneration showed divergence.

The strength of convergence in vegetative traits generally decreased as productivity grew, indicating that while under harsh conditions environmental constraints strongly limit the possible trait values; under more benign conditions various water and nutrient-use strategies are adaptable. At high productivity, the strength of divergence in regenerative traits decreased. Since the larger diversity of vegetative traits found here reduces competition, the importance of diverse reproductive strategy is probably lower.

Synthesis: Our results partly support the stress-dominance hypothesis, but reveal that assembly rules are more complex. The relative importance of environmental filtering and limiting similarity depends on the trait and on the environmental conditions of the habitat. Traits related to resource use are generally limited by environmental filtering, and this restriction is weakening as conditions become more favourable, while traits related to regeneration are constrained by limiting similarity and are more diverse under harsh conditions.

Erdőökológiai tanulmánykötetek

Az MTA Ökológiai Kutatóközpont Tanulmányai sorozatban megjelent két új kötet az északi-középhegységi és az őrségi erdők témájában:

Bölöni János (szerk.). 2015. Tanulmányok a félszáraz tölgyesek ökológiai viszonyairól. MTA Ökológiai Kutatóközpont Tanulmányai 1, MTA Ökológiai Kutatóközpont, Tihany, 61 pp.

Ódor Péter (szerk.). 2015. A biodiverzitást meghatározó környezeti változók vizsgálata az őrségi erdőkben. MTA Ökológiai Kutatóközpont Tanulmányai 2. MTA Ökológiai Kutatóközpont, Tihany. 67 pp.