Understanding the drivers of ecosystem stability has been a key focus of modern ecology as the impacts of the Anthropocene become more prevalent and extreme. Marine protected areas (MPAs) are tools used globally to promote biodiversity and mediate anthropogenic impacts. However, assessing the stability of natural ecosystems and responses to management actions is inherently challenging due to the complex dynamics of communities with many interdependent taxa. Using a 12-year time series of subtidal community structure in an MPA network in the Channel Islands (United States), we estimated species interaction strength (competition and predation), prey species synchrony, and temporal stability in trophic networks, as well as temporal variation in sea surface temperature to explore the causal drivers of temporal stability at community and metacommunity scales. At the community scale, only trophic networks in MPAs at Santa Rosa Island showed greater temporal stability than reference sites, likely driven by reduced prey synchrony. Across islands, competition was sometimes greater and predation always greater in MPAs compared with reference sites. Increases in interaction strength resulted in lower temporal stability of trophic networks. Although MPAs reduced prey synchrony at the metacommunity scale, reductions were insufficient to stabilize trophic networks. In contrast, temporal variation in sea surface temperature had strong positive direct effects on stability at the regional scale and indirect effects at the local scale through reductions in species interaction strength. Although MPAs can be effective management strategies for protecting certain species or locations, our findings for this MPA network suggest that temperature variation has a stronger influence on metacommunity temporal stability by mediating species interactions and promoting a mosaic of spatiotemporal variation in community structure of trophic networks. By capturing the full spectrum of environmental variation in network planning, MPAs will have the greatest capacity to promote ecosystem stability in response to climate change.
Efectos de la protección y variación de la temperatura sobre la estabilidad temporal en una red de reservas marinas Resumen El conocimiento sobre las causas de la estabilidad ambiental ha sido un enfoque importante de la ecología moderna conforme el impacto del Antropoceno se vuelve más prevaleciente y extremo. Las áreas marinas protegidas (AMP) son herramientas que se usan en todo el mundo para promover la biodiversidad y mediar el impacto antropogénico. Sin embargo, analizar la estabilidad de los ecosistemas naturales y la respuesta a las acciones de manejo es complicado debido a las dinámicas complejas entre las comunidades y varios taxones interdependientes. Usamos una serie temporal de 12 años de estructura comunitaria submareal en una red de AMP en las Islas del Canal (Estados Unidos) para estimar la fuerza de interacción de las especies (competencia y depredación), la sincronía de las especies depredadas y la estabilidad temporal en las redes tróficas, así como la variación temporal de la temperatura superficial del mar para explorar los factores causales de la estabilidad temporal a escala comunitaria y meta‐comunitaria. A nivel de comunidad, sólo las redes tróficas en las AMP de la Isla Santa Rosa mostraron una estabilidad temporal mayor que en los sitios de referencia, probablemente debido a la reducción en la sincronía de presas. Entre las islas, la competencia a veces fue mayor y la depredación siempre fue mayor en las AMP comparadas con los sitios de referencia. Los incrementos en la fuerza de interacción causaron una menor estabilidad temporal en las redes tróficas. Aunque las AMP redujeron la sincronía de presas a nivel meta‐comunitario, las reducciones no fueron suficientes para estabilizar las redes tróficas. Por el contrario, la variación temporal de la temperatura en la superficie marina tuvo grandes efectos positivos directos sobre la estabilidad a nivel regional y efectos indirectos a escala local por medio de reducciones en la fuerza de interacción entre las especies. Aunque las AMP pueden ser una estrategia efectiva de manejo para proteger ciertas especies o localidades, nuestros hallazgos en esta red de AMP sugieren que la variación térmica tiene una influencia más fuerte sobre la estabilidad temporal metacomunitaria cuando regula las interacciones entre especies y promueve un mosaico de variación espaciotemporal en la estructura comunitaria de las redes tróficas. Cuando se captura el espectro completo de variación ambiental en la planeación de redes, las AMP logran tener la capacidad máxima para promover la estabilidad del ecosistema como respuesta al cambio climático.
【摘要】 随着人类世的影响越来越普遍和极端, 了解生态系统稳定性的驱动因素已成为现代生态学研究的一个重点。海洋保护区是全球用于促进生物多样性和减缓人为影响的工具。然而, 由于群落中存在许多相互依存的类群, 动态十分复杂, 评估自然生态系统的稳定性和对管理措施的响应本身就具有挑战性。本研究利用美国海峡群岛一个海洋保护区网络中潮下带群落结构12年的时间序列数据, 估算了物种互作强度(竞争和捕食)、被捕食物种同步性、营养网络的时间稳定性, 以及海面温度的时间变化, 以探究群落和集合群落尺度上时间稳定性的因果驱动因素。在群落尺度上, 只有圣罗莎岛海洋保护区内的营养网络比参照位点表现出更高的时间稳定性, 这可能是由于该区域被捕食物种同步性较低。所有岛屿的海洋保护区与参照位点相比, 竞争有时更为激烈, 而捕食总是更为严重。互作强度的增加导致营养网络的时间稳定性降低。虽然海洋保护区内集合群落的被捕食物种同步性降低, 但降低的程度不足以稳定营养网络。与此相反, 海面温度的时间变化对区域尺度的稳定性存在直接的积极影响, 并通过降低物种互作强度在局部尺度产生间接影响。尽管海洋保护区对于某些物种或位点的保护而言是有效的管理策略, 但本研究关注的海洋保护区网络的结果表明, 温度变化通过介导物种互作和促进营养网络群落结构的时空变化镶嵌性, 对集合群落的时间稳定性产生了更大的影响。通过在保护区网络规划中全面考虑环境变化, 将最大程度帮助海洋保护区促进生态系统稳定以应对气候变化。【翻译:胡怡思;审校:聂永刚】.
Keywords: arrecife templado; bosque de algas; community stability; ecological networks; estabilidad comunitaria; interacción entre especies; kelp forest; redes ecológicas; sincronía; species interactions; synchrony; temperate reef; 同步性; 海藻林; 温带珊瑚礁; 物种相互作用; 生态网络; 群落稳定性.
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