Compositional breakpoints of freshwater plant communities across continents

Abstract

[EN] Unravelling patterns and mechanisms of biogeographical transitions is crucial if we are to understand compositional gradients at large spatial extents, but no studies have thus far examined breakpoints in community composition of freshwater plants across continents. Using a dataset of almost 500 observations of lake plant community composition from six continents, we examined, for the first time, if such breakpoints in geographical space exist for freshwater plants and how well a suite of ecological factors (including climatic and local environmental variables) can explain transitions in community composition from the subtropics to the poles. Our combination of multivariate regression tree (MRT) analysis and k-means partitioning suggests that the most abrupt breakpoint exists between temperate to boreal regions on the one hand and freshwater plant communities harbouring mainly subtropical or Mediterranean assemblages on the other. The spatially structured variation in current climatic conditions is the most likely candidate for controlling these latitudinal patterns, although one cannot rule out joint effects of eco-evolutionary constraints in the harsher high-latitude environments and post-glacial migration lags after Pleistocene Ice Ages. Overall, our study supports the foundations of global regionalisation for freshwater plants and anticipates further biogeographical research on freshwater plant communities once datasets have been harmonised for conducting large-scale spatial analyses

[ES] Desentrañar los patrones y mecanismos que subyacen a las transiciones biogeográficas es un requisito fundamental a la hora de comprender los gradientes de composición de las comunidades ecológicas a grandes extensiones espaciales, si bien ningún estudio ha examinado explícitamente estos puntos de inflexión para comunidades de plantas acuáticas de diferentes continentes. Utilizando una completa base de datos que condensa un total de casi 500 observaciones individuales sobre las comunidades florísticas lacustres de seis continentes, este trabajo pretende delinear las transiciones biogeográficas en plantas acuáticas a escala global, así como valorar el papel que desempeñan diversos mecanismos ecológicos (a saber, las condiciones climáticas y las características locales del hábitat) sobre estos puntos de inflexión en el espacio geográfico comprendido entre las latitudes subtropicales y los polos. Nuestros resultados obtenidos mediante la ejecución simultánea de árboles de regresión multivariante (MRT) y algoritmos de agrupación por k-medias demuestran la existencia de un punto de inflexión entre las regiones templadas y boreales y los lagos localizados en las bandas subtropicales y en las inmediaciones del Mediterráneo. La estructura espacial que subyace a la distribución de los condicionantes climáticos en nuestro planeta parece ser el principal mecanismo de control de dichas transiciones biogeográficas, si bien estos patrones latitudinales también podrían explicarse en base a constricciones eco-evolutivas en las regiones más septentrionales y a la colonización diferencial de los territorios norteños antaño cubiertos por el hielo durante el Último Máximo Glacial. En síntesis, nuestro estudio proporciona una base teórica preliminar para futuras investigaciones encaminadas a delimitar las unidades geográficas de los principales componentes de la flora acuática contemporánea y también anticipa un creciente interés por los estudios de carácter fitogeográfico en las aguas continentales, si bien los análisis venideros deberán prestar especial atención a la armonización de datos biológicos potencialmente heterogéneos en naturaleza y con orígenes dispares