ИСТИНА

В условиях высокогорий Кавказа изучить 5 сообществ субальпийского пояса, не изученных ранее - пестро-костровые луга, вейниковые субальпийские луга, рододендроновые стланики, субальпийские болота, субальпийское высокотравье.

The project is aimed at studying the functional diversity of the high mountain communities of the Caucasus. The key task of plant ecology is to understand the mechanisms of formation of the composition and structure of plant communities. This task is extremely relevant both from the standpoint of knowledge about the structure of the surrounding world and from a practical point of view for the development of recommendations for the conservation of biological diversity at the community level. One of the modern approaches to the study of these mechanisms is the analysis of the functional traits of plants (functional analysis), i.e. traits associated with the fitness of populations. The high-altitude communities of the Caucasus are a convenient object for this kind of research, because they are relatively little disturbed by humans, have a rich floristic composition and a closed structure, i.e. combine the significant influence of both biotic and abiotic factors on the formation of their composition. The proposed project includes the solution of several related problems that were previously successfully solved for alpine communities of 4 types (alpine lichen heaths, Festuca-varia grassland, Geranium-Hedysarum meadows, alpine snowbeds), this project proposes to study 5 more communities of the subalpine belt that have not been studied previously - Bromus variegatus grassland, Calamagrostis subalpine meadows, Rhododendron shrubs, subalpine fens, subalpine tall grasses. 1. A detailed study of the composition and assessment of the aboveground biomass reserves in 5 communities of the subalpine belt by the mowing method (with high replication - at least 100), which will allow using the biomass of individual species as an indicator of their participation in all the calculated parameters of functional diversity presented below. 2. In the process of carrying out the previous stages of the project, we have compiled a database of functional characteristics of alpine plants, which well covers the species of the alpine belt, but it lacks many plant species growing in the subalpine belt. It is assumed that this database will be replenished with functional traits of plant leaves (mass in water-saturated and dry state, area, specific leaf area, dry matter content, N and P content) by about 50 additional plant species. 3. Assessment of the components of CSR strategies (the share of stress tolerance, competitiveness and ruderality) in individual plant species according to the method of S. Pierson, as well as the weighted community mean (by aboveground biomass) estimates for the most important plant communities of the subalpine (Bromus variegatus grassland, Calamagrostis subalpine meadows, Rhododendron shrubs, subalpine fens, subalpine tall grasses). 4. The obtained values of the functional traits will make it possible to carry out a comparative analysis of the functional diversity (functional richness, evenness and divergence) of subalpine communities of the main types, which will presumably assess the relative role of abiotic and biotic factors in the formation of these communities. 5. The final task of the project is to analyze the role of the studied functional features for the formation of various subalpine communities. For this, a multiple comparison of the average values of the functional trait in a given community withrandom samples from the local flora (the database we are forming) with the same number of species is made. In thepresence of significant deviations from random samples, we can say that this or that trait is selectively important for the formation of communities. Similarly, a comparison of the weighted average (for aboveground biomass) values of traits with the average will allow us to establish the role of individual traits for dominance in a particular community.

Впервые планируется количественно описать функциональное разнообразие субальпийских растительных сообществ Кавказа и сравнить показатели разнообразия субальпийских и ранее исследованных альпийских сообществ, оценить вклад видов с различными типами стратегий и выявить функциональные признаки, важные для формирования состава и структуры субальпийских сообществ. Эти проблемы находятся на переднем крае мировой науки, им посвящены многие современные публикации в ведущих мировых изданиях, однако, практически отсутствуют в отечественных публикациях. Полученные результаты имеют преимущественно фундаментальный характер, но могут быть использованы при разработке мероприятий по сохранению биологического разнообразия. Существенное (более, чем вдвое) расширение объектов исследования позволит более глубоко оценить основные факторы формирования высокогорных сообществ в целом.

Создана база данных, содержащая информацию 1) по массе семян для 307 видов высокогорных растений, 2) по влажной и сухой массе листа, площади листа, удельной листовой поверхности и содержании сухого вещества в водонасыщенном листе - для 382 видов, 3) высоты основной массы вегетативных органов - для 440 видов, 4) по содержанию С, N и P в листьях растений - 100 видов, 5) данные по удельной длинне корней - для 130 видов, 6) данные по микоризной инфекции - для 120 видов. Эта база данных использовалась нами для расчетов показателей функционального разнообразия альпийских растительных сообществ. У доминирующих видов показано усиление роли стресс-толерантности на альпийских лишайниковых пустошах и пестроовсяницевых лугах и конкурентности – на гераниево-копеечниковых лугах, что говорит об адаптивности этих стратегий в рассматриваемых сообществах. Расчет индексов функционального разнообразия показал, что альпийские луга (пестроовсяницевые и гераниево-копеечниковые) имеют значительно большее функциональное богатство, чем ковры и пустоши. Выявлено, что для доминирования в альпийских лишайниковых пустошах важны признаки "консервативной" стратегии поглощения ресурсов, здесь виды с высоким участием имеют в среднем меньшую сухую и сырую массу листа, его площадь, меньшую удельную листовую поверхность и водосодержание в насыщенном состоянии. Выявлена связь химического состава растений с их стратегиями: показано, что аккумуляция большинства элементов минерального питания и микроэлементов (K, Rb, Cl, Zn, S, Ca, Ti, Mo, Fe) характерна для видов рудеральной стратегии, в то время как стресс-толеранты имеют пониженное содержание почти всех элементов, кроме кремния и углерода. Начато изучение функциональной структуры и продукции высокогорных болот. Совместно с многими зарубежными коллегами продолжено изучение глобальных закономерностей формирования спектров функциональных признаков, которые используются для познания эволюции стратегий жизненного цикла в растительном царстве.