The cascading effects of biodiversity loss on ecosystem functioning of forests have become more apparent. However, how edge effects shape these processes has yet to be established. We assessed how edge effects alter arthropod populations and the strength of any resultant trophic cascades on herbivory rate in tropical forests of Brazil. We established 7 paired forest edge and interior sites. Each site had a vertebrate-exclosure, procedural (exclosure framework with open walls), and control plot (total 42 plots). Forest patches were surrounded by pasture. Understory arthropods and leaf damage were sampled every 4 weeks for 11 months. We used path analysis to determine the strength of trophic cascades in the interior and edge sites. In forest interior exclosures, abundance of predaceous and herbivorous arthropods increased by 326% and 180%, respectively, compared with control plots, and there were significant cascading effects on herbivory. Edge-dwelling invertebrates responded weakly to exclusion and there was no evidence of trophic cascade. Our results suggest that the vertebrate community at forest edges controls invertebrate densities to a lesser extent than it does in the interior. Edge areas can support vertebrate communities with a smaller contingent of insectivores. This allows arthropods to flourish and indirectly accounts for higher levels of plant damage at these sites. Increased herbivory rates may have important consequences for floristic community composition and primary productivity, as well as cascading effects on nutrient cycling. By interspersing natural forest patches with agroforests, instead of pasture, abiotic edge effects can be softened and prevented from penetrating deep into the forest. This would ensure a greater proportion of forest remains habitable for sensitive species and could help retain ecosystem functions in edge zones.
Efectos de Borde sobre las Cascadas Tróficas en los Bosques Tropicales Resumen Los efectos en cascada de la pérdida de la biodiversidad sobre el funcionamiento ecosistémico de los bosques se ha vuelto más evidente. A pesar de ésto, no se ha establecido cómo los efectos de borde moldean estos procesos. Evaluamos cómo los efectos de borde alteran las poblaciones de artrópodos y la fuerza de cualquier cascada trófica resultante sobre la tasa de herbivoría en los bosques tropicales de Brasil. Establecimos siete pares de sitios interiores y en el borde del bosque. Cada sitio tuvo un lote de encierro de vertebrados, uno procesal (un marco de trabajo de encierro con muros abiertos) y uno de control (total de 42 lotes). Los fragmentos de bosque estuvieron rodeados por potreros. Los artrópodos del sotobosque y el daño a las hojas fueron muestreados cada cuatro semanas durante once meses. Usamos el análisis de vía para determinar la fuerza de las cascadas tróficas en los sitios interiores y los del borde. En los encierros ubicados al interior del bosque la abundancia de artrópodos depredadores y herbívoros incrementó en un 326% y 180% respectivamente (comparada con los lotes de control) y hubo efectos relevantes de cascada sobre la herbivoría. Los invertebrados habitantes del borde respondieron débilmente al encierro y no hubo evidencia de la cascada trófica. Nuestros resultados sugieren que la comunidad de vertebrados en los bordes del bosque controla las densidades de invertebrados en un grado menor de lo que lo hace al interior del bosque. Las áreas del borde pueden mantener comunidades de vertebrados con un contingente menor de insectívoros. Ésto permite que los artrópodos florezcan y explica indirectamente los niveles más altos de daño a las plantas en estos sitios. El incremento de las tasas de herbivoría puede tener consecuencias importantes para la composición de la comunidad y para la productividad primaria, así como para los efectos cascada y el ciclo de nutrientes. Si intercalamos los fragmentos de bosque con agrobosques, en lugar de hacerlo con potreros, los efectos abióticos del borde pueden reducirse y se puede prevenir que penetren profundamente en el bosque. Esto aseguraría que una mayor proporción de bosque permanezca como habitable para las especies sensibles y podría ayudar a retener las funciones del ecosistema en las zonas de borde.
生物多样性丧失对森林生态系统功能的级联效应正变得越来越明显。然而, 边缘效应如何影响生态系统过程仍有待确定。本研究评估了巴西热带森林中边缘效应对节肢动物种群的影响, 以及由此产生的营养级联对叶片虫食率的影响。我们确定了 7 对森林边缘和内部的研究位点, 每个位点都分别设有脊椎动物围栏, 程序化围栏 (有围栏结构但墙体开放) 和控制区 (共 42 块区域) 。该地区的森林斑块被牧场环绕。我们在 11 个月中每 4 周采集一次林下节肢动物样本和叶片损伤样本, 并使用路径分析确定了森林内部和边缘位点的营养级联强度。在森林内部的围栏中, 食肉节肢动物和食草节肢动物的丰度与控制区相比分别增加了 326% 和 180%, 且存在显著的对叶片虫食的级联效应。而栖息在森林边缘的无脊椎动物对围栏的反应较弱, 没有证据表明存在营养级联。我们的研究结果表明, 森林边缘的脊椎动物群落对无脊椎动物密度的控制程度低于森林内部。边缘地区可以支持脊椎动物群落, 但食虫动物的数量较少。这使得节肢动物得以大量繁殖, 并间接导致了这些地区植物遭到了较高程度的损伤。虫食率的增加可能对植物区系组成和初级生产力产生重要影响, 并对营养循环产生级联效应。通过在天然森林斑块中交替设置农林复合斑块而非牧场, 可以减弱非生物的边缘效应, 防止其更深入地影响森林内部。这样将确保更大比例的森林仍适合敏感物种栖息, 并有助于保留边缘地带的生态系统功能。【翻译: 胡怡思; 审校: 聂永刚】.
Keywords: arthropod community; bosque tropical; comunidad de artrópodos; degradación del hábitat; ecosystem functioning; ecosystem process; encierro de vertebrados; funcionamiento del ecosistema; habitat degradation; herbivory; herbivoría; procesos ecosistémicos; tropical forest; vertebrate exclusion; 栖息地退化; 热带森林; 生态系统功能; 生态系统过程; 脊椎动物围栏; 节肢动物群落; 虫食率.
© 2019 Society for Conservation Biology.