Windows of opportunity in desert ecosystems: their implications to fungal community development John C. Zak, Robert Sinsabaugh, and William P. MacKay Abstract: At the ecosystem level, all fungal activity in arid and semiarid systems is water regulated. However, as the observation scale is changed to allow for finer resolution of moisture effects, one finds that fungal community development in deserts may be influenced by either the temporal patterning of moisture pulses, or biotic factors that extend the benefits of moisture windows. When selected biocides were applied to the root region of a desert bunchgrass, Erioneuron pulchellum, to reduce microarthropod and nematode densities, fungal species numbers associated with the root surface were not altered. The temporal pattern in species numbers apparently reflect large scale seasonal responses of the fungi, microfauna, and plants to yearly differences in the occurrences of moisture windows. For wood on the soil surface, moisture windows of short duration coupled with high temperatures restrict fungal species composition in this habitat resulting in a lack of turnover in the dominant fungal species on surface wood. However, when wood was placed in the more amenable environment of a woodrat midden, patterns of fungal community development differed significantly from that observed for wood on the soil surface. These studies indicate that our understanding of the roles of fungi in the functioning of desert ecosystems is biased because the scale at which we usually make observations is too large to account for abiotic and biotic influences on fungal activity and community development. Moreover, we have to realize that the occurrence of favorable habitats for fungi in arid systems varies considerably in space and time. One consequence of the high spatial and temporal heterogeneity in favorable habitats is that functional diversity among fungi may be greater than would be predicted based solely on abiotic considerations. Key words: deserts, environmental heterogeneity, functional diversity, scale, wood. Resum6 : Au niveau de I'Ccosystkme, toutes les activitks fongiques dans les systkmes arides et semi-arides sont rtglees par l'eau. Cependant, lorsqu'on change 1'Cchelle d'observation pour obtenir une plus fine risolution des effets de l'humidite, on constate que le dkveloppement de la communautt fongique dans les deserts peut 6tre influence soit par des zonages temporels des fluctuations de I'humiditC, ou soit par des facteurs biotiques qui Ctendent les bkntfices des periodes humides. Lorsqu'on applique des biocides ~Clectionnts B la region racinaire d'une herbe dksertique en touffe, 1'Erioncuron pulchellrttn pour reduire les densites de microarthropodes et de nematodes, les nombres de champignons associks aux racines ne sont pas affectes. Le patron temporel des nombres d'espkces refltte apparemment les reactions saisonnitres B grande echelle de ces champignons, de la microfaune, et des plantes ainsi que les differences annuelles des incidences de ptriodes humides. Sur le bois et B la surface du sol, les periodes humides de courte durCe couplCes avec des temperatures ClevCes restreignent la composition des esptces fongiques dans cet habitat conduisant B l'absence de cyclage des esptces fongiques dominantes sur la surface du bois. Cependant, lorsque le bois est place dans un milieu plus propice tel que les latrines de rats, le dtveloppement des patrons de communautCs fongiques different significativement de ceux observes sur le bois plact en surface du sol. Ces etudes indiquent que notre comprehension des rBles des champignons dans le fonctionnement des Ccosysttmes dksertiques est biaisCe parce que 1'Cchelle B laquelle les observations sont gtneralement conduites est trop grande pour faire ressortir les influences des facteurs biotiques et abiotiques sur les activites fongiques et sur le dkveloppement des communautCs. De plus, il faut realiser que l'existence d'habitats favorables pour les champignons en milieux arides varie considCrablement dans I'espace et dans le temps. Une consequence de la forte htttrogCnCitC spatiale et temporelle des habitats favorables est que la diversite fonctionnelle chez les champignons pourrait Ctre plus grande qu'on ne saurait le predire sur la seule base des considerations abiotiques. Mots clPs : deserts, hCtCrogCnCitC du milieu, diversite fonctionnelle, Cchelle, bois. [Traduit par la redaction] I Received August 16, 1994. J.C. Zak.' Ecology Program, Department of Biological Sciences, Texas Tech University, Lubbock, TX 79409, U.S.A. R. Sinsabaugh. Biology Department, University of Toledo, Toledo, OH 43606, U.S.A. W.P. MacKay. Department of Biological Sciences, University of Texas, El Paso, TX 79968, U.S.A. 1 Author to whom all correspondence should be addressed. Can. J. Bot. 73(Suppl. 1): S1407-S1414 (1995). Printed in Canada 1 Imprimt au Canada Can. J. Bot. Downloaded from www.nrcresearchpress.com by USDA National Agricultural Library, Agricultural Research Service on 12/10/19 For personal use only.