Patterns of phylogenetic beta diversity in China's grasslands in relation to geographical and environmental distance

Patterns and determinants of beta (β-) diversity can be used to explore the underlying mechanisms regulating community assembly. Despite being the most commonly used measure of β-diversity, species turnover does not consider the evolutionary differences among species, treating all species equally. Incorporating information on phylogenetic non-independence or relatedness among species in the calculation of β-diversity may substantially advance our understanding of the ecological and evolutionary mechanisms structuring communities. Here, we investigate the relative influence of geographical distance and differences in environmental conditions (environmental distance) on the phylogenetic β-diversity between grassland communities expanding 4000 km across the Tibetan Plateau, the Inner Mongolia Plateau and the Xinjiang Autonomous Region in China. Both observed and standardized effect size of phylogenetic β-diversity were significantly correlated with geographical and environmental distance across all regions. However, the effect of geographical distance on the standardized effect size of phylogenetic β-diversity disappeared when environmental distance was controlled. We also found that within different regions, the effect of environmental distance on both observed and standardized effect size of phylogenetic β-diversity was more significant than geographical distance. Among environmental variables, climate played a more important role in shaping observed phylogenetic β-diversity across and within regions, and standardized effect size of phylogenetic β-diversity across regions. Soil properties played a more important role in shaping standardized effect size of phylogenetic β-diversity within regions. The phylogenetic β-diversity of species from dicot and monocot clades exhibited similar patterns along environmental and geographical distance. The results suggest that at the study scale, phylogeny of grassland communities in China is predominantly structured by environmental filtering, and the dominant environmental factors may be scale-dependent. Muster und bestimmende Faktoren der β-Diversität können genutzt werden, um die zugrunde liegenden Mechanismen, die die Bildung von Gemeinschaften regulieren, zu erkunden. Obwohl häufig benutzt, berücksichtigt der Arten-turnover die evolutiven Unterschiede zwischen Arten nicht, da alle Arten gleich behandelt werden. Informationen zur phylogenetischen Verwandtschaft von Arten in die Berechnung der β-Diversität einzubeziehen, könnte unser Verständnis der ökologischen und evolutiven Mechanismen der Gemeinschaftsbildung voranbringen. Hier untersuchen wir den relativen Einfluss von Unähnlichkeit der Umweltbedingungen und geographischer Entfernung auf die phylogenetische β-Diversität zwischen Graslandgemeinschaften, die vom Plateau der Inneren Mongolei bis zum Hochland von Tibet und zum Uigurischen autonomen Gebiet Xinjiang 4000 km überspannen. Sowohl die beobachtete als auch die standardisierte Effektgröße der phylogenetischen β-Diversität waren mit der Unähnlichkeit der Umweltbedingungen und der geographischen Entfernung über alle Regionen signifikant korreliert. Indessen verschwand der Einfluss der geographischen Entfernung auf die standardisierte phylogenetische β-Diversität, wenn die Umweltunterschiede kontrolliert wurden. Wir fanden auch, dass innerhalb der Regionen der Einfluss der Umweltunterschiede auf sowohl beobachtete als auch standardisierte Effektgröße der phylogenetischen β-Diversität stärker signifikant war als der der geographischen Entfernung. Unter den Umweltvariablen spielte das Klima eine wichtigere Rolle für die phylogenetische β-Diversität zwischen und innerhalb der Regionen. Die Bodenfaktoren spielten eine wichtigere Rolle für die phylogenetische β-Diversität innerhalb der Regionen. Die phylogenetische β-Diversität der dikotylen und monokotylen Arten zeigten ähnliche Muster für Umweltunterschiede und geographische Entfernung. Die Ergebnisse legen nahe, dass im Rahmen der Untersuchung die Phylogenie der Graslandgemeinschaften vorwiegend durch Umweltfilter strukturiert ist und dass die wichtigen Umweltfaktoren skalenabhängig sein könnten.