Is community persistence related to diversity? A test with prairie species in a long-term experiment

• Published in: Basic and applied ecology Vol. 14; no. 3; pp. 199 - 207
• Main Authors: Huang, Y., Martin, L.M., Isbell, F.I., Wilsey, B.J.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Munich Elsevier GmbH 01.05.2013; Elsevier
• Subjects: Animal and plant ecology; Animal, plant and microbial ecology; Applied ecology; Biodiversity–ecosystem function; Biological and medical sciences; Conservation, protection and management of environment and wildlife; Dissimilarity; Evenness; extinction; Fundamental and applied biological sciences. Psychology; indigenous species; introduced species; Invasive species; Parks, reserves, wildlife conservation. Endangered species: population survey and restocking; Resilience; Restoration; Richness; species diversity; Stability; Synecology; Terrestrial ecosystems; weed control; Invasive species; Stability; Restoration; Richness; Evenness; Dissimilarity; Biodiversity–ecosystem function; Resilience; Grassland; Plant community; Biodiversity; Long term; Persistence; Ecological recovery; Environmental monitoring; Species evenness; Biodiversity―cosystem function; Environmental protection
• ISSN: 1439-1791
• DOI: 10.1016/j.baae.2013.01.007

Community persistence, or the ability of a community to maintain species composition and diversity through time, is a component of stability that is important to restoration. We ran a biodiversity–ecosystem functioning experiment for three years, and then stopped weeding it for 5–6 years, which allowed us to test whether increased plant species diversity and dissimilarity in height would lead to increased community persistence in the face of high invasion pressure by non-native species. Our approach was unique in that the experiment varied richness (one or four species) and evenness (three levels plus monocultures of the dominant species) using two separate dissimilarity types (having all tall species or having tall and short species combined) in six spatiotemporal blocks. Persistence was quantified as to how well positive productivity–diversity relationships, proportion of planted native species, and species richness remained unchanged over time. Thus, high persistence values indicate low levels of invasion and local extinction. We found that the positive relationship between diversity measures and productivity persisted after cessation of weeding. The proportion of planted species was 32% higher in mixture than in monoculture plots, indicating that monocultures were more heavily invaded by non-native species. Reduced evenness did not affect persistence measures in plots with dissimilar heights, but measures declined linearly with decreased evenness in plots with all tall species. Our results suggest that (1) persistence–diversity relationships are likely to vary with the traits of species becoming rare and going extinct, and (2) it is important to restore higher species diversity in restoration projects to favor the long-term persistence of planted species. Die Persistenz, d.h. die Fähigkeit einer Gemeinschaft Artenzusammensetzung und -diversität aufrechtzuerhalten, ist eine Komponente der Stabilität, die wichtig für die Restauration ist. Wir unterhielten ein Biodiversität-Ökosystemfunktions-Experiment über drei Jahre hinweg und stellten dann das Jäten für fünf bzw. sechs Jahre ein. Dies erlaubte uns zu überprüfen, ob höhere Artendiversität der Pflanzen und unterschiedliche Wuchshöhen bei hohem Einwanderungsdruck durch nicht einheimische Arten zu höherer Persistenz der Gemeinschaft führen. Unser Ansatz war einzigartig, weil im Experiment Artenzahl (eine oder vier Arten) und Evenness (drei Stufen plus Monokultur der dominanten Art) mit zwei Wuchshöhenvarianten (nur hochwüchsige Arten und hochwüchsige und niedrige Arten gemischt) in sechs räumlich-zeitlichen Blöcken variiert wurden. Die Persistenz wurde quantifiziert als in welchem Maße positive Produktivität-Diversitäts-Beziehungen, der Anteil gepflanzter einheimischer Arten und der Artenreichtum über die Zeit unverändert blieben. D.h. hohe Persistenzwerte zeigen geringe Einwanderung und lokales Aussterben an. Wir fanden, dass die positive Beziehung zwischen Diversitätsmaßen und Produktivität nach dem Ende der Jätarbeiten bestehen blieb. Der Anteil der gepflanzten Arten war in Mischkulturen um 32% höher als in Monokulturen. Dies besagt, dass die Einwanderung von nicht einheimischen Arten in Monokulturen höher war. Eine reduzierte Evenness beeinflusste die Persistenzmaße auf Flächen mit Pflanzen unterschiedlicher Wuchshöhe nicht, aber die Maßzahlen nahmen linear mit abnehmender Evenness ab, wenn auf den Flächen nur hochwüchsige Arten angepflanzt waren. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass (1) die Beziehungen zwischen Persistenz und Diversität wahrscheinlich mit den Merkmalen der Arten, die selten werden und aussterben, variieren und dass (2) es wichtig ist, eine höhere Artendiversität in Restaurationsprojekten wiederherzustellen, um die langfristige Persistenz der gepflanzten Arten zu befördern.