Biotic homogenization and differentiation of plant communities in tropical and subtropical forests

Conserv Biol. 2023 Feb;37(1):e14025. doi: 10.1111/cobi.14025. Epub 2023 Jan 20.

Abstract

Anthropogenic impacts on biodiversity can lead to biotic homogenization (BH) and biotic differentiation (BD). BH is a process of increasing similarity in community composition (including taxonomic, functional, and phylogenetic components), whereas BD is a process of decreasing similarity over space and time. Here, we conducted a systematic review of BH and BD in plant communities in tropical and subtropical forests to identify trends and knowledge gaps. Our bibliometric search in the Web of Science returned 1989 papers, of which 151 matched our criteria and were included in the analysis. The Neotropical region had the largest number of articles, and Brazil was the most represented country with 92 studies. Regarding the type of change, homogenization was more frequent than differentiation (noted in 69.6% of publications). The taxonomic diversity component was measured more often than functional and phylogenetic diversity components. Most studies (75.6%) assessed homogenization and differentiation based on a single observation in time; as opposed to few studies that monitored plant community over multiple years. Forest fragmentation was cited as the main determinant of homogenization and differentiation processes (57.2% of articles). Our results highlight the importance of evaluating community composition over time and more than taxonomic components (i.e., functional and phylogenetic) to advance understanding of homogenization and differentiation. Both processes were scale dependent and not mutually exclusive. As such, future research should consider differentiation as a potential transition phase to homogenization and that potential differences in both processes may depend on the spatial and temporal scale adopted. Understanding the complexity and causes of homogenization and differentiation is essential for biodiversity conservation in a world increasingly affected by anthropogenic disturbances.

Los impactos antropogénicos sobre la biodiversidad pueden resultar en la homogenización y diferenciación biótica. La homogenización biótica consiste en una creciente similitud de la composición comunitaria (incluidos los componentes taxonómicos, funcionales y filogenéticos), mientras que la diferenciación biótica conlleva la disminución en similitudes a lo largo del tiempo y el espacio. En este trabajo realizamos una revisión sistemática de la homogenización y diferenciación biótica en las comunidades vegetales en los bosques tropicales y subtropicales para identificar tendencias y vacíos de conocimiento. Nuestra búsqueda bibliométrica en Web of Science produjo 1989 artículos, de los cuales 151 cumplieron con nuestros criterios y fueron incluidos en el análisis. La región neotropical tuvo el mayor número de artículos y Brasil fue el país más representado con 92 estudios. Con respecto al tipo de cambio, la homogenización fue más frecuente que la diferenciación (reportada en 69.6% de las publicaciones). El componente de diversidad taxonómica se midió más veces que los componentes de diversidad funcional y filogenética. La mayoría de los estudios (75.6%) examinó la homogenización y la diferenciación con base en una sola observación en el tiempo; unos cuantos estudios sí monitorearon las comunidades vegetales a través de varios años. Se citó a la fragmentación del bosque como el principal determinante de los procesos de homogenización y diferenciación (57.2% de los artículos). Nuestros resultados resaltan la importancia de la evaluación de la composición de la comunidad a través del tiempo y más allá de los componentes taxonómicos para propiciar el entendimiento de la homogenización y la diferenciación. Ambos procesos dependieron de la escala y no se excluyeron mutuamente. Por lo tanto, las siguientes investigaciones deberían considerar a la diferenciación como una fase potencial de transición hacia la homogenización y que las posibles diferencias en ambos procesos podrían depender de la escala espacial y temporal aplicada. Son esenciales el entendimiento de la complejidad y las causas de la homogenización y la diferenciación para la conservación de la biodiversidad en un planeta que cada vez se ve más afectado por las perturbaciones antropogénicas.

人类活动对生物多样性的影响可以导致生物同质化和分化。生物同质化是群落组成(包括类群、功能和系统发育组分)相似性增加的过程, 而生物分化则是在时空上相似性减少的过程。本文对热带和亚热带森林植物群落的生物同质化和分化进行了系统综述, 确定了研究趋势和知识空缺。我们在Web of Science网站上进行文献检索, 得到了1989篇论文, 其中151篇符合我们的标准并被纳入分析。我们发现, 文章数量最多的地区是新热带区, 而研究涉及最多的国家是巴西, 有92项研究。在两种变化类型中, 同质化比分化的研究更多(有69.6%的发表论文中提及)。研究中类群多样性组分比功能和系统发育多样性组分测量得更多。大多数研究(75.6%)只基于单次观察来评估同质化和分化, 少数研究对植物群落进行了多年监测。此外, 森林破碎化被认为是同质化和分化过程的主要决定因素(57.2%的文章)。我们的结果强调了对群落组成进行长期评估及类群组分以外(即功能和系统发育组分)研究的重要性, 以帮助促进对同质化和分化的理解。这两个过程都是尺度依赖的, 且并不相互排斥。因此, 未来的研究应将分化视为同质化的一个潜在过渡阶段, 这两个过程的潜在差异可能取决于研究采用的空间和时间尺度。了解同质化和分化的复杂性及原因, 对于在人为干扰日渐加剧的背景下保护生物多样性至关重要。【翻译:胡怡思;审校:聂永刚】.

Keywords: anthropogenic disturbances; beta diversity; biodiversity erosion; cambio comunitario; community change; dependencia de escala; diversidad beta; erosión de la biodiversidad; perturbaciones antropogénicas; scale dependency; 群落变化, β多样性, 生物多样性侵蚀, 尺度依赖, 人类活动干扰.

Publication types

  • Systematic Review
  • Review
  • Research Support, Non-U.S. Gov't

MeSH terms

  • Biodiversity
  • Conservation of Natural Resources*
  • Ecosystem
  • Forests*
  • Phylogeny
  • Plants