Differential environmental response of plant functional types in hedgerow habitats

Classifying species into functional groups reacting similar to multiple environmental factors based on shared biological characteristics forms a major challenge faced by present-day ecologists. Based on data of a hedgerow plant community, this study uses a multivariate approach to analyse if trait-based emergent species groups have real functional significance, i.e. if these groups are characterised by specific response profiles to a wide range of environmental factors. First, the influence of explanatory variable groups (abiotic environmental conditions, management variables, structural aspects, historical background and spatial configuration of the hedgerow network) on distribution patterns of individual plant species was analysed with partial logistic regression. Significant relationships were found between the ecological characteristics of a species and the relative importance of variable groups affecting the distribution of that species within a hedgerow network landscape. Next, a trait-based classification of hedgerow plant species was constructed using a hierarchical clustering procedure. Woody species segregated into two distinct groups, with differences predominantly associated with generative traits, herbaceous species in four groups differing mainly in vegetative traits and habitat preferences. Clear differences in response to multiple environmental factors between the emergent species groups demonstrated the functional significance of the constructed classification. Relationships between the trait- and response profile were examined and their ecological relevance discussed. With respect to the woody species groups, zoochorous species were affected more strongly by hedgerow structure and landscape context than anemochorous species. For the herbaceous species clustering, a relatively strong impact was found, amongst others, of historical variables on species with woodland preference in comparison with other species groups.

Zusammenfassung

Die Klassifizierung von Arten in funktionelle Gruppen, die aufgrund von gemeinsamen biologischen Eigenschaften in gleicher Weise auf multiple Umweltfaktoren reagieren, ist eine große Herausforderung, vor der heutige Ökologen stehen. Auf der Grundlage von Daten einer Heckenpflanzen-Lebensgemeinschaft folgt diese Untersuchung einer multivariaten Vorgehensweise, um zu analysieren, ob die auftretenden Artengruppen auf der Basis von Merkmalen eine wirkliche funktionelle Bedeutung haben, d. h. ob diese Gruppen durch spezifische Antwortprofile auf eine große Auswahl von Umweltfaktoren charakterisiert sind. Zuerst wurde der Einfluss von Gruppen erklärender Variablen (abiotische Umweltbedingungen, Managementvariablen, strukturelle Aspekte, geschichtlicher Hintergrund und räumliche Anordnung des Heckennetzes) auf die Verteilungsmuster einzelner Pflanzenarten mit partiellen logistischen Regressionen analysiert. Signifikante Beziehungen wurden zwischen den ökologischen Eigenschaften einer Art und der relativen Wichtigkeit von Variablengruppen gefunden, die die Verbreitung der Art innerhalb der Heckennetzlandschaft beeinflussen. Im Anschluss wurde eine merkmalsbasierte Klassifikation der Heckenpflanzenarten unter der Verwendung einer hierarchischen Gruppierungsprozedur konstruiert. Aufgrund von Unterschieden, die vor allem mit den Fortpflanzungsmerkmalen einhergingen, trennten sich die holzigen Arten in zwei verschiedene Gruppen auf. Krautige Arten trennten sich in vier Gruppen auf, die sich vor allem in den vegetativen Merkmalen und Habitatpräferenzen unterschieden. Klare Unterschiede in den Reaktionen auf multiple Umweltfaktoren zwischen den entstandenen Artengruppen demonstrierten die funktionelle Bedeutung der konstruierten Klassifikation. Die Beziehungen zwischen den Merkmals- und Antwortprofilen wurden untersucht und ihre ökologische Relevanz diskutiert. In Bezug auf die holzigen Artengruppen waren die zoochoren Arten stärker von der Heckenstruktur und dem Landschaftskontext beeinflusst als anemochore Arten. Für die krautigen Artencluster wurde unter anderem ein relativ starker Einfluss von historischen Variablen auf die Arten mit Waldpräferenz im Vergleich zu anderen Artengruppen gefunden.