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The role of neutral processes in alpine plant species distribution models on Mount Schrankogel (Tyrol, Austria)
Imran Sadović
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Ecology and Ecosystems
Betreuer*in
Stefan Dullinger
DOI
10.25365/thesis.79053
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-14122.69830.586978-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Verbreitung alpiner Pflanzenarten wird meist unter dem Blickwinkel von Umweltgradienten, Nischen sowie konkurrierenden oder förderlichen Interaktionen diskutiert. Eine andere Perspektive betrachtet diese Pflanzen als Metapopulation, die durch störungsbedingtes Aussterben, Verbreitung und Rekrutierungsbeschränkungen strukturiert ist. Diese und andere Prozesse sind Teil der neutralen Theorie, deren Relevanz für alpine Vegetation bisher kaum untersucht wurde. In meiner Masterarbeit untersuche ich den Einfluss neutraler Prozesse auf die Strukturierung auf die Verbreitung von 45 alpinen Pflanzenarten in einer Hochgebirgslandschaft durch einen mehrstufigen Modellierungsansatz. Zunächst wurden für jede Art unter Verwendung von 10 abiotischen Umweltvariablen Artenverteilungsmodelle (SDMs) erstellt. Die SDMs wurden zur Erstellung von Eignungsprognosen verwendet, die dann mit dem beobachteten Vorkommen der Arten verglichen wurden, um die Erfolgs- und Misserfolgsraten der Prognosen zu berechnen. Diese Raten wurden mit Modellen analysiert, um die Auswirkungen der Dichte geeigneter Gebiete in der Umgebung eines Standorts (proportionale Eignung) und der mit der Mobilität der Arten verbundenen Merkmale, einschließlich Keimungsrate, Anemochorie, Zoochorie und Samenertrag, auf die Inzidenz der Arten zu testen. Die Auswirkungen auf die Vorhersagegenauigkeit wurden genutzt, um zwei neutrale Prozesse indirekt zu bewerten: die Quelle-Senke-Dynamik und die Verbreitungsbeschränkungen. Die Ergebnisse zeigten, dass die proportionale Eignung eine signifikante positive Auswirkung auf die Wahrscheinlichkeit hat, dass eine Art an einem Standort vorkommt, selbst wenn die Umweltbedingungen für sie ungeeignet sind. Darüber hinaus waren Zoochorie und Keimungsrate mit einem signifikanten Effekt verbunden, der die Wahrscheinlichkeit des Vorkommens von Arten an Standorten, die nach den SDM als ungeeignet eingestuft wurden, erhöhte. Diese Ergebnisse belegen, dass Ausbreitungsbeschränkungen und Quelle-Senke-Dynamik bei der Bestimmung der Verteilung von Arten eine wichtige Rolle spielen. Die Auswirkung des Samenertrags war jedoch entgegengesetzt zu den Erwartungen der Ausbreitungsbeschränkung, weil hohe Samenerträge eine signifikant negative Auswirkung auf die Wahrscheinlichkeit des Vorkommens einer Art in einem geeigneten Gebiet hatten. Dies ist eher ein Hinweis auf einen Kompromiss zwischen den Reproduktionsstrategien der Pflanzen als auf neutrale Prozesse. Darüber hinaus könnten die Auswirkungen auf die Keimungsrate indirekt als Beweis für einen Umweltfilter bei der Ansiedlung interpretiert werden, also einen nischenbasierten Prozess andeuten. Die Ergebnisse machen deutlich, dass nischenbasierte Erklärungen für Art-Verteilung zwar als Grundlage für das Verständnis der Anordnung alpiner Arten dienen können, neutrale Prozesse jedoch wichtig sind, um die Fehler nischenorientierter Modelle zu erklären. Die Verwendung beider Ansätze kann die präzisesten und robustesten Verbreitungsmodelle für diese Pflanzen liefern, was angesichts des Klimawandels und der zunehmenden Bedrohungen alpiner Lebensräume besonders wichtig ist.
Abstract
(Englisch)
Alpine plant species distributions are mostly discussed through the lens of environmental gradients, niches, and competitive and facilitative interactions. A contrasting perspective views these plants as a metapopulation structured by disturbance-based extinctions, dispersal, and recruitment limitations. These and other processes are part of neutral theory, whose application to alpine environments has rarely been assessed. My thesis investigated the influence of neutral processes on community structuring of 45 alpine plant species in a high mountain landscape through a multi-step modeling approach. First, species distribution models (SDMs) were built for each species using 10 abiotic environmental predictor variables. The SDMs were used to make suitability projections that were then compared with observed species occurrences to calculate the model success and fail rates. Subsequently, these rates were analyzed using multiple regressions to test the effect of the density of suitable areas in the surroundings of a site (proportional suitability), and species mobility-related traits, including germination rate, anemochory, zoochory, and seed yield. The effects on projection accuracy were used to indirectly assess two neutral processes: source-sink dynamics, and dispersal limitations. The results showed that proportional suitability has a significant positive effect on the likelihood that a species will be present in a site, even if the environmental conditions on site are projected as unsuitable. Furthermore, zoochory and germination rate were significantly linked to the likelihood of species to occur in unsuitable sites, according to the SDMs. These findings support a considerable role for dispersal limitations and source-sink dynamics in determining species distributions. However, the impact of seed yield was opposite than expected by dispersal limitation, since high seed yields had a significant negative effect on the likelihood of a species occurring in a suitable area. This is likely indicative of plant reproductive strategy trade-offs rather than neutral processes. Furthermore, germination rate effects could additionally be indirectly interpreted as evidence of establishment limitation – a niche-based process. The contrasting results highlight that while species niche explanations may serve as the foundation for understanding alpine species distributions, neutral processes are important for explaining the errors of niche-oriented models. The use of both approaches could yield the most precise and robust distribution models for these plants, which is especially relevant in the face of climate change and mounting threats in alpine habitats.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Artenverteilungsmodellierung Alpinflora alpine Pflanzenarten neutrale Prozesse neutrale Theorie Stochastizität Massen-effekte Quelle-Senke Dynamiken Verbreitungs-Einschränkungen Gemeinschaftsökologie
Schlagwörter
(Englisch)
species distribution modeling alpine plants alpine flora neutral processes neutral theory mass effects source-sink dynamics dispersal limitation mountain vegetation community ecology
Autor*innen
Imran Sadović
Haupttitel (Englisch)
The role of neutral processes in alpine plant species distribution models on Mount Schrankogel (Tyrol, Austria)
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
39 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Stefan Dullinger
Klassifikation
42 Biologie > 42.44 Pflanzengeographie. Pflanzenökologie. Pflanzensoziologie
AC Nummer
AC17617246
Utheses ID
77202
Studienkennzahl
UA | 066 | 833 | |