Species abundances influence the net biodiversity effect in mixtures of two plant species

SummarySpecies abundances (evenness or identity of the dominant species in mixtures) usually are not rigorously controlled when testing relationships between plant production and species richness and may be highly dynamic in disturbed or early successional communities. Changes in species abundances may affect the yield of mixtures relative to yields expected from species monocultures [the net biodiversity effect (NBE)] by changing how species that differ in function are distributed in the plant community. To test the prediction that variation in species abundances affects the NBE via changes in the expression of functional differences among species (the complementarity effect), we grew perennial grasses and forbs in field plots in central Texas, USA, as equal-density monocultures and two-species mixtures in which relative abundances of species were varied. Function should differ more consistently between species of different growth forms than of the same growth form. We predicted, therefore, that the complementarity effect and influence of species abundances on the NBE would be more pronounced in grass/forb mixtures than in mixtures with species of the same growth form (grass/grass and forb/forb mixtures). The NBE varied with species evenness in two of the six species pairs studied and with identity of the dominant species in a third species combination. The NBE was sensitive to species proportions in both grass/grass and grass/forb assemblages. In all combinations in which the NBE differed with either evenness or identity of the dominant species, the variation resulted largely from change in the complementarity effect. Our results suggest that the NBE of mixtures is sensitive to effects of species ratios on complementarity.

ZusammenfassungWenn die Beziehungen zwischen Pflanzenproduktion und Artenreichtum untersucht werden, dann werden die Artabundanzen (Äquitabilität oder Identität der dominanten Arten in Mischungen) normalerweise nicht streng kontrolliert und können äußerst dynamisch in gestörten Gemeinschaften oder in Gemeinschaften früher Sukzessionsstadien sein. Die Veränderungen in den Artabundanzen können den Ertrag von Mischungen im Verhältnis zum Ertrag, der von artreinen Monokulturen erwartet wird [Netto-Biodiversitäts-Effekt, (NBE)], beeinflussen. Die Artabundanzen verändern die Verbreitung von Arten in einer Pflanzengemeinschaft, die sich in ihrer Funktion unterscheiden. Um die Vorhersage zu testen, dass Veränderungen in den Artabundanzen den NBE über die Ausprägung von funktionalen Unterschieden zwischen den Arten (den komplementären Effekt) beeinflussen, pflanzten wir in Versuchsfeldern in Zentraltexas, USA, perennierende Gräser und Hochstauden in Monokulturen gleicher Dichte und Zwei-Arten-Mischungen, in denen die relativen Abundanzen der Arten variiert wurden. Die Funktion sollte sich zwischen Arten unterschiedlicher Wuchsform eher unterscheiden als zwischen Arten der gleichen Wuchsform. Wir sagten deshalb voraus, dass der komplementäre Effekt und der Einfluss der Artabundanzen auf den NBE in Gras/Hochstauden-Mischungen stärker betont sein würde als in Mischungen, die Arten der gleichen Wuchsform enthielten (Gras/Gras- und Hochstauden/Hochstauden-Mischungen). Der NBE variierte mit der Artäquitabilität in zwei der sechs Artenpaare, die untersucht wurden, und mit der Identität der dominanten Art in einer dritten Artenkombination. Der NBE reagierte auf die Proportionen der Arten sowohl in Gras/Gras- als auch in Hochstauden/Hochstauden-Zusammensetzungen. Bei allen Kombinationen in denen sich der NBE entweder in der Äquitabilität oder der Identität der dominanten Art unterschied, resultierte die Variation im Wesentlichen aus einer Veränderung des komplementären Effekts. Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass der NBE von Mischungen auf Effekte der Artanteile auf die Komplementarität reagiert.