Spatial patterns and drivers of the functional diversity of cannrivore communities in the Arctic

• Main Author: Emma Pettersen
• Other Authors: James Speed, Damaris Matten
• Format: Master Thesis
• Language: English
• Published: NTNU 2021
• Subjects: Arctic; Sibir’; Verdier; Arktis*; Climate change; Det kanadiske polararkipelet; Tundra
• Online Access: https://hdl.handle.net/11250/2782499

Å kunne forstår diversitetsmønsteret og hvilke faktorer som driver disse er avgjørende for å bedre kunne forutsi økosystemets respons til tap av biodiversitet og klimaendringer. Artsrikhet har tradisjonelt blitt brukt i slike studier. Derimot ved å bruke en funksjonell tilnærming til biodiversitet kan dette gi nyttig innsikt i artenes funksjonelle bidrag i økosystemene, og videre forutsi økologiske konsekvenser assosiert med miljøendringer. I denne studien ser jeg nærmere på om abiotisk, biotiske og geografiske faktorer kan forutsi diversiteten av terrestriske kjøttetende virveldyr på tvers av den Arktiske tundraen. For å undersøke dette ble 11 trekk på tvers av 85 kjøttetende fugler og pattedyr samlet fra flere databaser og litteratur. Ved bruk av trekkdata og distribusjonskart ble funksjonell rikhet og funksjonell spredning kalkulert på et 100 km x 100 km rutenett. Seks hypoteser representert av syv ulike variabler ble utviklet basert på hva som kunne forventes å forme funksjonell diversitet. For å evaluere effekten av variablene ble generalisert minste kvadraters-metode brukt, videre brukte jeg tilnærmingen model gjennomsnitt basert på Akaike informasjonskriterium for å vurdere den relative betydningen av hver variabel. Jeg fant at funksjonell rikhet og funksjonell spredning generelt viste høye verdier på tvers av den Arktiske tundraen, hvor den var høyest i Sør-arktisk Sibir og på det kanadiske polararkipelet, henholdsvis. Funksjonell diversitet ble best forutsett av trofiskeinteraksjoner, nærmere bestemt funksjonell diversitet av planteetere, samt habitat heterogenitet, klimatisk alvorlighetsgrad og zoogeografiske regioner. Gitt betydningen den funksjonell diversitet har for økosystemfunksjon, pågående klimaendringer og immigrerende arter fra sørlige breddegrader kan øke den funksjonelle diversiteten i Arktisk. Konsekvensene for tap av funksjonelle unike arter er fremdeles usikker. Understanding the spatial patterns of diversity and the drivers shaping these patterns, is crucial in order to better predict the response of the ecosystem to biodiversity loss and climate change. Species richness has traditionally been used when investigating spatial patterns of diversity. However, using a functional approach to biodiversity can give useful insight in species functional contributions to ecosystems and predict ecological consequences associated with environmental change. In this study, I explore whether abiotic, biotic or geographic factors predict the functional diversity of terrestrial vertebrate carnivores across the Arctic tundra biome. To investigate this, 11 traits across 85 carnivorous birds and mammals from multiple databases and literature were assembled. The spatial pattern of functional space (richness) and packing (dispersion) for all carnivorous species were estimated using distribution maps and the trait data. Functional diversity (functional richness and functional dispersion) was calculated on to a 100 km x 100 km grid. Seven variables were used to represent six hypothesis predicting functional diversity patterns. To evaluate the relative effect of these drivers, generalized least squares (GLS) were built and I further used model averaging based on the Akaike information Criterion to assess the relative importance of each variable. I found that functional richness and functional dispersion largely showed high values across the Arctic tundra biome, where it peaked in South Arctic Siberian and in the Canadian Arcitc Archipelago, respectively. Functional diversity was best predicted by trophic interactions, namely functional diversity of herbivores, as well as habitat heterogeneity, climatic severity and zoogeographic regions. Given the importance for functional diversity for ecosystem functioning, ongoing climate warming and northward expansion of boreal species could increase the functional diversity across the arctic. The consequence of the loss of functional unique species remains open.