Spatial variance in soil microarthropod communities: Niche, neutrality, or stochasticity?

Abstract

We studied geographic patterns in the soil microarthropods associated with moss carpets on exposed rocky outcrops in southwestern British Columbia, Canada. We related microarthropod composition, abundance, and species richness to 15 ecological variables relevant to either spatial or environmental filtering. Our survey identified 352 morphospecies in 32 sites spanning a 130- × 60-km area. We tested whether the relative importance of spatial and environmental factors was concordant between community composition, abundance, species richness, and 3 major taxonomic groups (Oribatida, Mesostigmata, Collembola). The results depended on the variance partitioning methods used and whether composition was defined by species abundance or presence. Distance-based Mantel tests showed that dissimilarity in species composition between sites was better predicted by spatial distance than by environmental dissimilarity. In contrast, variance partitioning of ordinated abundance data concluded that environmental rather than spatial variables explained most variance in the composition of total microarthropod, especially Collembola, assemblages. Total abundance and species richness were only weakly correlated across space, even though both were explained by environmental factors such as temperature and soil moisture. Given the surprising contradictions between methods, we suggest that different analyses should always be compared to fully uncover the spatial and environmental factors structuring communities.

Résumé

Nous avons étudié les patrons de répartition géographique des microarthropodes du sol associés aux tapis de mousse sur des affleurements rocheux dans le sud-ouest de la Colombie-Britannique (Canada). Nous avons examiné le lien entre la composition, l'abondance et la richesse en espèces des microarthropodes et 15 variables écologiques pertinentes pour le filtrage spatial ou environnemental. Notre inventaire a permis d'identifier 352 espèces morphologiques dans 32 sites dans une aire de 130 × 60 km. Nous avons évalué si l'importance relative des facteurs spatiaux et environnementaux concordait pour la composition des communautés, l'abondance, la richesse en espéces et trois groupes taxonomiques principaux (Oribatida, Mesostigmata, Collembola). Les résultats variaient selon la méthode de partition de la variance utilisée et selon la façon de définir la composition, en fonction de l'abondance ou de la présence des espèces. Des tests de Mantel en fonction de la distance ont montré que la dissimilarité dans la composition en espèces entre les sites était mieux prédite par la distance spatiale que par la dissimilarité environnementale. À l'opposé, la partition de la variance de données ordonnées d'abondance concluait plutôt que des variables environnementales, et non spatiales, expliquaient la plus grande partie de la variance dans les compositions de microarthropodes, en particulier dans les assemblages de Collembola. L'abondance totale et la richesse en espèces étaient seulement faiblement corrélées spatialement, malgré que les deux soient expliquées par des variables environnementales comme la température et l'humidité du sol. Étant donné les contradictions surprenantes entre les méthodes, nous suggérons que différentes analyses devraient toujours être comparées afin de découvrir réellement quels sont les facteurs spatiaux et environnementaux qui structurent les communautés.

Keywords:

• congruence of spatial patterns
• functional groups
• microarthropod community structure
• niche differentiation
• principal coordinates

Mots-clés:

• congruence de patrons spatiaux
• coordonnées principales
• différentiation de niches
• groupes fonctionnels
• structure des communautés de microarthropodes