A single range‐expanding species reshapes alpine ecosystems and their belowground diversity
Creators
- 1. Concordia University
- 2. McGill University
- 3. Dawson College
- 4. Université du Québec à Montréal
- 5. National University of Comahue
- 6. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 7. University of Houston
Description
Species around the globe are shifting their ranges into new territories at an unprecedented rate. In particular, the spread of foundation species can transform recipient communities and ecosystems, however, the effects on belowground processes and diversity remain poorly documented. Belowground fungi are well suited for taking the 'pulse' of changing ecosystems given their rapid turnover and implication in a wide variety of ecosystem processes. To better understand the belowground effects of range‐expanding species, we leveraged an ongoing invasion of a foundation tree species Pinus contorta into alpine tundra to study the impacts on belowground abiotic conditions and the fungal communities associating with the roots of resident plants. We found that individual range‐expanding trees create distinct abiotic 'islands' with wetter soils and altered soil nutrients compared to the surrounding alpine tundra ecosystem. Potentially driven by these abiotic changes, we observed a decrease in the α diversity of mutualistic fungi and an increase in the α‐diversity of pathogenic fungi during later stages of range expansion. Changes in γ‐diversity mirrored patterns of α diversity while β‐diversity was only minorly affected by range‐expanding trees, suggesting that local habitat amelioration/deterioration rather than changes in among‐patch heterogeneity underpin trends in belowground diversity. In sum, our results show that range‐expanding foundation species can modify ecosystems by altering belowground abiotic conditions and diversity across scales. These impacts begin only a few years after initial range‐expansion and establishment and scale rapidly over time, indicating the need for preventative or swift conservation action to prevent long‐term consequences.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تقوم الأنواع في جميع أنحاء العالم بتحويل نطاقاتها إلى مناطق جديدة بمعدل غير مسبوق. على وجه الخصوص، يمكن أن يؤدي انتشار الأنواع الأساسية إلى تحويل المجتمعات والنظم الإيكولوجية المتلقية، ومع ذلك، لا تزال الآثار على العمليات تحت الأرض والتنوع غير موثقة بشكل جيد. تعتبر الفطريات تحت الأرض مناسبة تمامًا لأخذ "نبض" النظم الإيكولوجية المتغيرة نظرًا لدورانها السريع وتضمينها في مجموعة واسعة من عمليات النظم الإيكولوجية. لفهم التأثيرات تحت الأرض للأنواع التي تتوسع في المدى بشكل أفضل، استفدنا من غزو مستمر لأنواع شجرة الأساس Pinus contorta في التندرا الألبية لدراسة التأثيرات على الظروف اللاأحيائية تحت الأرض والمجتمعات الفطرية المرتبطة بجذور النباتات المقيمة. وجدنا أن أشجار توسيع النطاق الفردية تخلق "جزرًا" غير حيوية مميزة ذات تربة أكثر رطوبة ومغذيات تربة متغيرة مقارنة بالنظام البيئي لجبال التندرا المحيطة. لاحظنا انخفاضًا في تنوع ألفا للفطريات التبادلية وزيادة في تنوع ألفا للفطريات المسببة للأمراض خلال المراحل اللاحقة من توسيع النطاق. تعكس التغييرات في التنوع أنماط تنوع ألفا بينما تأثر تنوع بيتا بشكل طفيف فقط بالأشجار الممتدة، مما يشير إلى أن تحسين/تدهور الموائل المحلية بدلاً من التغييرات في عدم التجانس بين الرقع يدعم الاتجاهات في التنوع تحت الأرض. باختصار، تظهر نتائجنا أن أنواع الأساس التي تتوسع في النطاق يمكن أن تعدل النظم الإيكولوجية عن طريق تغيير الظروف اللاأحيائية تحت الأرض والتنوع عبر المقاييس. تبدأ هذه التأثيرات بعد بضع سنوات فقط من توسيع النطاق الأولي وتأسيسه وتوسيع نطاقه بسرعة مع مرور الوقت، مما يشير إلى الحاجة إلى اتخاذ إجراءات وقائية أو سريعة للحفظ لمنع العواقب على المدىالطويل.Translated Description (French)
Les espèces du monde entier déplacent leurs aires de répartition vers de nouveaux territoires à un rythme sans précédent. En particulier, la propagation des espèces fondatrices peut transformer les communautés et les écosystèmes bénéficiaires, mais les effets sur les processus souterrains et la diversité restent mal documentés. Les champignons souterrains sont bien adaptés pour prendre le « pouls » des écosystèmes changeants compte tenu de leur renouvellement rapide et de leur implication dans une grande variété de processus écosystémiques. Pour mieux comprendre les effets souterrains des espèces en expansion, nous avons tiré parti d'une invasion continue d'une espèce d'arbre de fondation Pinus contorta dans la toundra alpine pour étudier les impacts sur les conditions abiotiques souterraines et les communautés fongiques associées aux racines des plantes résidentes. Nous avons constaté que les arbres individuels enexpansion créent des « îles » abiotiques distinctes avec des sols plus humides et des nutriments altérés par rapport à l'écosystème de la toundra alpine environnante. Potentiellement motivés par ces changements abiotiques, nous avons observé une diminution de la diversité α des champignons mutualistes et une augmentation de la diversité α des champignons pathogènes au cours des stades ultérieurs de l'expansion de l'aire de répartition. Les changements dans la diversité γ reflétaient les modèles de diversité α tandis que la diversité β n'était que légèrement affectée par l'expansion de l'aire de répartition des arbres, ce qui suggère que l'amélioration/la détérioration de l'habitat local plutôt que les changements dans l'hétérogénéité entre lesparcelles sous-tendent les tendances de la diversité souterraine. En résumé, nos résultats montrent que les espèces fondatrices enexpansion peuvent modifier les écosystèmes en modifiant les conditions abiotiques souterraines et la diversité à travers les échelles. Ces impacts ne commencent que quelques années après l'expansion initiale de l'airede répartition et l'établissement et s'étendent rapidement au fil du temps, indiquant la nécessité d'une action de conservation préventive ou rapide pour prévenir les conséquences à longterme.Translated Description (Spanish)
Las especies de todo el mundo están desplazando sus áreas de distribución a nuevos territorios a un ritmo sin precedentes. En particular, la propagación de especies de cimentación puede transformar las comunidades y los ecosistemas receptores, sin embargo, los efectos sobre los procesos subterráneos y la diversidad siguen estando poco documentados. Los hongos subterráneos son muy adecuados para tomar el "pulso" de los ecosistemas cambiantes dada su rápida rotación e implicación en una amplia variedad de procesos ecosistémicos. Para comprender mejor los efectos subterráneos de las especies en expansión, aprovechamos una invasión en curso de una especie de árbol base, Pinus contorta, en la tundra alpina para estudiar los impactos en las condiciones abióticas subterráneas y las comunidades de hongos asociadas con las raíces de las plantas residentes. Descubrimos que los árboles individuales en expansión crean "islas" abióticas distintas con suelos más húmedos y nutrientes del suelo alterados en comparación con el ecosistema de tundra alpina circundante. Potencialmente impulsados por estos cambios abióticos, observamos una disminución en la diversidad α de hongos mutualistas y un aumento en la diversidad α de hongos patógenos durante las etapas posteriores de la expansión del rango. Los cambios en la diversidad γ reflejaron los patrones de diversidad α, mientras que la diversidad β solo se vio afectada de manera menor por los árboles en expansión, lo que sugiere que la mejora/deterioro del hábitat local en lugar de los cambios en la heterogeneidad entre parches sustentan las tendencias en la diversidad subterránea. En resumen, nuestros resultados muestran que las especies de cimientos que se expanden en el rango pueden modificar los ecosistemas al alterar las condiciones abióticas subterráneas y la diversidad a través de las escalas. Estos impactos comienzan solo unos pocos años después de la expansión y el establecimiento inicial del rango y se escalan rápidamente con el tiempo, lo que indica la necesidad de una acción preventiva o rápida para evitar consecuencias a largoplazo.Files
oik.10114.pdf
Files
(15.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:8d850be72e121caac8730a5b602f8974
|
15.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مجموعة واحدة من الأنواع المتوسعة تعيد تشكيل النظم الإيكولوجية في جبال الألب وتنوعها تحت الأرض
- Translated title (French)
- Une seule espèceenexpansion remodèle les écosystèmes alpins et leur diversité souterraine
- Translated title (Spanish)
- Una sola especieenexpansión remodela los ecosistemas alpinos y su diversidad subterránea
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3208198167
- DOI
- 10.1111/oik.10114
References
- https://openalex.org/W1005007408
- https://openalex.org/W101380565
- https://openalex.org/W1481228261
- https://openalex.org/W1488616880
- https://openalex.org/W1507637809
- https://openalex.org/W1520019413
- https://openalex.org/W1803950400
- https://openalex.org/W1874491719
- https://openalex.org/W1952066190
- https://openalex.org/W1975222989
- https://openalex.org/W1975867518
- https://openalex.org/W1979348491
- https://openalex.org/W1985936925
- https://openalex.org/W1989820759
- https://openalex.org/W1995814685
- https://openalex.org/W1998734830
- https://openalex.org/W2013075104
- https://openalex.org/W2015606998
- https://openalex.org/W2016905068
- https://openalex.org/W2021212959
- https://openalex.org/W2021410865
- https://openalex.org/W2028787031
- https://openalex.org/W2028991747
- https://openalex.org/W2029123793
- https://openalex.org/W2036554034
- https://openalex.org/W2037451172
- https://openalex.org/W2041457600
- https://openalex.org/W2045134277
- https://openalex.org/W2048217677
- https://openalex.org/W2069199565
- https://openalex.org/W2075782930
- https://openalex.org/W2077621185
- https://openalex.org/W2090485628
- https://openalex.org/W2097788276
- https://openalex.org/W2098480975
- https://openalex.org/W2099526933
- https://openalex.org/W2100636547
- https://openalex.org/W2101309842
- https://openalex.org/W2102746137
- https://openalex.org/W2103222529
- https://openalex.org/W2103818866
- https://openalex.org/W2104783309
- https://openalex.org/W2109525273
- https://openalex.org/W2112737789
- https://openalex.org/W2113415520
- https://openalex.org/W2117722454
- https://openalex.org/W2119114404
- https://openalex.org/W2120644786
- https://openalex.org/W2120973540
- https://openalex.org/W2121689013
- https://openalex.org/W2129539738
- https://openalex.org/W2130889389
- https://openalex.org/W2141075017
- https://openalex.org/W2141198775
- https://openalex.org/W2144971857
- https://openalex.org/W2145840889
- https://openalex.org/W2147618390
- https://openalex.org/W2149472142
- https://openalex.org/W2161163382
- https://openalex.org/W2171220135
- https://openalex.org/W2176284430
- https://openalex.org/W2179265552
- https://openalex.org/W2225139475
- https://openalex.org/W2226426849
- https://openalex.org/W2247422939
- https://openalex.org/W2259349023
- https://openalex.org/W2270255061
- https://openalex.org/W2272165506
- https://openalex.org/W2296506691
- https://openalex.org/W2327522463
- https://openalex.org/W2401404581
- https://openalex.org/W2488730027
- https://openalex.org/W2532114490
- https://openalex.org/W2560281830
- https://openalex.org/W2560820129
- https://openalex.org/W2564572753
- https://openalex.org/W2592367925
- https://openalex.org/W2737543074
- https://openalex.org/W2751211881
- https://openalex.org/W2754976103
- https://openalex.org/W2767409989
- https://openalex.org/W2767546370
- https://openalex.org/W2773744481
- https://openalex.org/W2787978013
- https://openalex.org/W2799393492
- https://openalex.org/W2802817419
- https://openalex.org/W2803804202
- https://openalex.org/W2900030356
- https://openalex.org/W2913755769
- https://openalex.org/W2918048097
- https://openalex.org/W2944294836
- https://openalex.org/W2966078277
- https://openalex.org/W3005292682
- https://openalex.org/W3022516004
- https://openalex.org/W3023402377
- https://openalex.org/W3083010830
- https://openalex.org/W3084537996
- https://openalex.org/W3104631785
- https://openalex.org/W3118218835
- https://openalex.org/W3187292169
- https://openalex.org/W4224240679
- https://openalex.org/W4233539062
- https://openalex.org/W4234765823
- https://openalex.org/W4321496648