Published November 23, 2017
| Version v1
Publication
Open
How do steppe plants follow their optimal environmental conditions or persist under suboptimal conditions? The differing strategies of annuals and perennials
Creators
- 1. University of Sciences and Technology Houari Boumediene
- 2. Laboratoire Méditerranéen de Préhistoire Europe Afrique
- 3. Institut de Recherche pour le Développement
- 4. Centre National de la Recherche Scientifique
- 5. Ecosystèmes, Biodiversité, Evolution
Description
For a species to be able to respond to environmental change, it must either succeed in following its optimal environmental conditions or in persisting under suboptimal conditions, but we know very little about what controls these capacities. We parameterized species distribution models (SDMs) for 135 plant species from the Algerian steppes. We interpreted low false-positive rates as reflecting a high capacity to follow optimal environmental conditions and high false-negative rates as a high capacity to persist under suboptimal environmental conditions. We also measured functional traits in the field and built a unique plant trait database for the North-African steppe. For both perennial and annual species, we explored how these two capacities can be explained by species traits and whether relevant trait values reflect species strategies or biases in SDMs. We found low false-positive rates in species with small seeds, flowers attracting specialist pollinators, and specialized distributions (among annuals and perennials), low root:shoot ratios, wide root-systems, and large leaves (perennials only) (R2 = .52-58). We found high false-negative rates in species with marginal environmental distribution (among annuals and perennials), small seeds, relatively deep roots, and specialized distributions (annuals) or large leaves, wide root-systems, and monocarpic life cycle (perennials) (R2 = .38 for annuals and 0.65 for perennials). Overall, relevant traits are rarely indicative of the possible biases of SDMs, but rather reflect the species' reproductive strategy, dispersal ability, stress tolerance, and pollination strategies. Our results suggest that wide undirected dispersal in annual species and efficient resource acquisition in perennial species favor both capacities, whereas short life spans in perennial species favor persistence in suboptimal environmental conditions and flowers attracting specialist pollinators in perennial and annual species favor following optimal environmental conditions. Species that neither follow nor persist will be at risk under future environmental change.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
لكي يتمكن النوع من الاستجابة للتغير البيئي، يجب أن ينجح إما في اتباع ظروفه البيئية المثلى أو في الاستمرار في ظل ظروف دون المستوى الأمثل، لكننا لا نعرف سوى القليل جدًا عما يتحكم في هذه القدرات. قمنا بتحديد نماذج توزيع الأنواع (SDMs) لـ 135 نوعًا من النباتات من السهوب الجزائرية. لقد فسرنا المعدلات الإيجابية الكاذبة المنخفضة على أنها تعكس قدرة عالية على اتباع الظروف البيئية المثلى والمعدلات السلبية الكاذبة العالية على أنها قدرة عالية على الاستمرار في ظل الظروف البيئية دون المستوى الأمثل. قمنا أيضًا بقياس السمات الوظيفية في هذا المجال وقمنا ببناء قاعدة بيانات فريدة لسمات النبات لسهوب شمال إفريقيا. بالنسبة لكل من الأنواع المعمرة والسنوية، استكشفنا كيف يمكن تفسير هاتين القدرتين من خلال سمات الأنواع وما إذا كانت قيم السمات ذات الصلة تعكس استراتيجيات الأنواع أو التحيزات في آليات التنمية المستدامة. وجدنا معدلات إيجابية كاذبة منخفضة في الأنواع ذات البذور الصغيرة، والزهور التي تجذب الملقحات المتخصصة، والتوزيعات المتخصصة (بين النباتات الحولية والنباتات المعمرة)، ونسب الجذر: المنخفضة، وأنظمة الجذر الواسعة، والأوراق الكبيرة (النباتات المعمرة فقط) (R2 = .52-58). وجدنا معدلات سلبية كاذبة عالية في الأنواع ذات التوزيع البيئي الهامشي (بين النباتات الحولية والنباتات المعمرة)، والبذور الصغيرة، والجذور العميقة نسبيًا، والتوزيعات المتخصصة (النباتات الحولية) أو الأوراق الكبيرة، وأنظمة الجذور الواسعة، ودورة الحياة أحادية الكربوهيدرات (النباتات المعمرة) (R2 = 0.38 للنباتات الحولية و 0.65 للنباتات المعمرة). بشكل عام، نادراً ما تشير السمات ذات الصلة إلى التحيزات المحتملة لآليات التنمية المستدامة، ولكنها تعكس بدلاً من ذلك الاستراتيجية الإنجابية للأنواع، والقدرة على التشتت، وتحمل الإجهاد، واستراتيجيات التلقيح. تشير نتائجنا إلى أن الانتشار الواسع غير الموجه في الأنواع السنوية والاستحواذ الفعال على الموارد في الأنواع المعمرة لصالح كلتا السعتين، في حين أن العمر القصير في الأنواع المعمرة يفضل الاستمرار في الظروف البيئية دون المستوى الأمثل والزهور التي تجذب الملقحات المتخصصة في الأنواع المعمرة والسنوية تفضل اتباع الظروف البيئية المثلى. ستكون الأنواع التي لا تتبع ولا تستمر معرضة للخطر في ظل التغير البيئي في المستقبل.Translated Description (French)
Pour qu'une espèce puisse répondre aux changements environnementaux, elle doit soit réussir à suivre ses conditions environnementales optimales, soit persister dans des conditions sous-optimales, mais nous savons très peu de choses sur ce qui contrôle ces capacités. Nous avons paramétré des modèles de répartition des espèces (SDM) pour 135 espèces végétales des steppes algériennes. Nous avons interprété les faibles taux de faux positifs comme reflétant une capacité élevée à suivre des conditions environnementales optimales et les taux élevés de faux négatifs comme une capacité élevée à persister dans des conditions environnementales sous-optimales. Nous avons également mesuré les traits fonctionnels sur le terrain et construit une base de données de traits végétaux unique pour la steppe nord-africaine. Pour les espèces vivaces et annuelles, nous avons exploré comment ces deux capacités peuvent être expliquées par les traits des espèces et si les valeurs de traits pertinentes reflètent les stratégies ou les biais des espèces dans les SDM. Nous avons trouvé de faibles taux de faux positifs chez les espèces à petites graines, les fleurs attirant des pollinisateurs spécialisés et des distributions spécialisées (parmi les annuelles et les vivaces), de faibles ratios racine :tige, de larges systèmes racinaires et de grandes feuilles (vivaces uniquement) (R2 = 0,52-58). Nous avons trouvé des taux élevés de faux négatifs chez les espèces à distribution environnementale marginale (parmi les annuelles et les vivaces), les petites graines, les racines relativement profondes et les distributions spécialisées (annuelles) ou les grandes feuilles, les systèmes racinaires larges et le cycle de vie monocarpique (vivaces) (R2 = 0,38 pour les annuelles et 0,65 pour les vivaces). Dans l'ensemble, les traits pertinents sont rarement indicatifs des biais possibles des SDM, mais reflètent plutôt la stratégie de reproduction, la capacité de dispersion, la tolérance au stress et les stratégies de pollinisation de l'espèce. Nos résultats suggèrent qu'une dispersion large et non dirigée chez les espèces annuelles et une acquisition efficace des ressources chez les espèces vivaces favorisent les deux capacités, tandis que des durées de vie courtes chez les espèces vivaces favorisent la persistance dans des conditions environnementales sous-optimales et que les fleurs attirent des pollinisateurs spécialisés en faveur des espèces vivaces et annuelles suivant des conditions environnementales optimales. Les espèces qui ne suivent ni ne persistent seront en péril dans le cadre de futurs changements environnementaux.Translated Description (Spanish)
Para que una especie pueda responder al cambio ambiental, debe lograr seguir sus condiciones ambientales óptimas o persistir en condiciones subóptimas, pero sabemos muy poco sobre lo que controla estas capacidades. Parametrizamos modelos de distribución de especies (SDM) para 135 especies de plantas de las estepas argelinas. Interpretamos las bajas tasas de falsos positivos como reflejo de una alta capacidad para seguir las condiciones ambientales óptimas y las altas tasas de falsos negativos como una alta capacidad para persistir en condiciones ambientales subóptimas. También medimos los rasgos funcionales en el campo y construimos una base de datos de rasgos vegetales única para la estepa norteafricana. Tanto para las especies perennes como para las anuales, exploramos cómo estas dos capacidades pueden explicarse por los rasgos de las especies y si los valores de los rasgos relevantes reflejan las estrategias de las especies o los sesgos en los SDM. Encontramos bajas tasas de falsos positivos en especies con semillas pequeñas, flores que atraen a polinizadores especializados y distribuciones especializadas (entre anuales y perennes), bajas proporciones de raíz:brote, sistemas radiculares anchos y hojas grandes (solo perennes) (R2 = .52-58). Encontramos altas tasas de falsos negativos en especies con distribución ambiental marginal (entre anuales y perennes), semillas pequeñas, raíces relativamente profundas y distribuciones especializadas (anuales) u hojas grandes, sistemas radiculares amplios y ciclo de vida monocárpico (perennes) (R2 = 0,38 para anuales y 0,65 para perennes). En general, los rasgos relevantes rara vez son indicativos de los posibles sesgos de los SDM, sino que reflejan la estrategia reproductiva de la especie, la capacidad de dispersión, la tolerancia al estrés y las estrategias de polinización. Nuestros resultados sugieren que la amplia dispersión no dirigida en especies anuales y la adquisición eficiente de recursos en especies perennes favorecen ambas capacidades, mientras que los períodos de vida cortos en especies perennes favorecen la persistencia en condiciones ambientales subóptimas y las flores que atraen a polinizadores especializados en especies perennes y anuales favorecen el seguimiento de condiciones ambientales óptimas. Las especies que ni siguen ni persisten estarán en riesgo bajo futuros cambios ambientales.Files
ece3.3664.pdf
Files
(15.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:64baa71015cea81938c8a375611b8cea
|
15.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- كيف تتبع نباتات السهوب ظروفها البيئية المثلى أو تستمر في ظل ظروف دون المستوى الأمثل ؟ الاستراتيجيات المختلفة للنباتات الحولية والمعمرة
- Translated title (French)
- Comment les plantes des steppes suivent-elles leurs conditions environnementales optimales ou persistent-elles dans des conditions sous-optimales ? Les différentes stratégies des annuelles et des vivaces
- Translated title (Spanish)
- ¿Cómo siguen las plantas de estepa sus condiciones ambientales óptimas o persisten en condiciones subóptimas? Las diferentes estrategias de las anuales y las perennes
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2769795398
- DOI
- 10.1002/ece3.3664
References
- https://openalex.org/W1509721791
- https://openalex.org/W1526789504
- https://openalex.org/W1541774929
- https://openalex.org/W1552647955
- https://openalex.org/W1734615271
- https://openalex.org/W1794846005
- https://openalex.org/W1975378595
- https://openalex.org/W1987870344
- https://openalex.org/W1990748933
- https://openalex.org/W1995471444
- https://openalex.org/W1999341682
- https://openalex.org/W2002758482
- https://openalex.org/W2004304768
- https://openalex.org/W2026458544
- https://openalex.org/W2031647551
- https://openalex.org/W2055424972
- https://openalex.org/W2056167356
- https://openalex.org/W2057921357
- https://openalex.org/W2059333596
- https://openalex.org/W2063307543
- https://openalex.org/W2067174801
- https://openalex.org/W2067614681
- https://openalex.org/W2070315926
- https://openalex.org/W2090999286
- https://openalex.org/W2098074542
- https://openalex.org/W2101020813
- https://openalex.org/W2107224089
- https://openalex.org/W2112776483
- https://openalex.org/W2114630657
- https://openalex.org/W2118443314
- https://openalex.org/W2122485236
- https://openalex.org/W2123337039
- https://openalex.org/W2124286013
- https://openalex.org/W2125205184
- https://openalex.org/W2128285285
- https://openalex.org/W2134747579
- https://openalex.org/W2144153190
- https://openalex.org/W2146874245
- https://openalex.org/W2147016896
- https://openalex.org/W2147970007
- https://openalex.org/W2150266365
- https://openalex.org/W2150331753
- https://openalex.org/W2150424058
- https://openalex.org/W2154571668
- https://openalex.org/W2155187887
- https://openalex.org/W2156319159
- https://openalex.org/W2157979460
- https://openalex.org/W2158622574
- https://openalex.org/W2160743115
- https://openalex.org/W2176020666
- https://openalex.org/W2290534050
- https://openalex.org/W2323420790
- https://openalex.org/W2401514545
- https://openalex.org/W2769795398
- https://openalex.org/W3014608004
- https://openalex.org/W3138553120
- https://openalex.org/W4249209379
- https://openalex.org/W603302071