Effects of plant taxonomic position on soil nematode communities in Antarctica.

Antarctica terrestrial ecosystems are facing the most threats from global climate change, which is altering plant composition greatly. These transformations may cause major reshuffling of soil community composition, including functional traits and diversity, and therefore affect ecosystem processes in Antarctica. We used high-throughput sequencing analysis to investigate soil nematodes under 3 dominant plant functional groups (lichens, mosses, and vascular plants) and bare ground in the Antarctic region. We calculated functional diversity of nematodes based on their diet, life histories, and body mass with kernel density n-dimensional hypervolumes. We also calculated taxonomic and functional beta diversity of the nematode communities based on Jaccard dissimilarity. The presence of plants had no significant effect on the taxonomic richness of nematodes but significantly increased nematode functional richness. The presence of plants also significantly decreased taxonomic beta diversity (homogenization). Only mosses and vascular plants decreased nematode functional beta diversity, which was mostly due to a decreased effect of the richness difference component. The presence of plants also increased the effect of deterministic processes potentially because environmental filtering created conditions favorable to nematodes at low trophic levels with short life histories and small body size. Increasing plant cover in the Antarctic due to climate change may lead to increased diversity of nematode species that can use the scarce resources and nematode taxonomic and functional homogenization. In a future under climate change, community restructuring in the region is possible.

Efectos de la posición taxonómica de las plantas sobre las comunidades de nemátodos del suelo en la Antártida Resumen Los ecosistemas terrestres de la Antártida enfrentan las mayores amenazas del cambio climático global, que está alterando gravemente la composición de plantas. Estas transformaciones pueden provocar una reorganización importante de la composición de la comunidad del suelo, incluyendo atributos y diversidad funcionales, y por lo tanto afectar los procesos ecosistémicos en la Antártida. Utilizamos análisis de secuenciación de alto rendimiento para investigar nemátodos del suelo debajo de tres grupos funcionales de plantas dominantes (líquenes, musgos y plantas vasculares) y de suelo desnudo en la región de la Antártida. Calculamos la diversidad funcional de nemátodos con base en su dieta, historia de vida y masa corporal mediante hipervolúmenes n­dimensionales de densidad del núcleo. También calculamos la diversidad beta taxonómica y funcional de las comunidades de nemátodos con base en la disimilitud de Jacard. La presencia de plantas no tuvo efecto significativo sobre la riqueza taxonómica de nemátodos, pero incrementó su riqueza funcional significativamente. La presencia de plantas también disminuyó la diversidad beta taxonómica (homogenización) significativamente. Solo musgos y plantas vasculares disminuyeron la diversidad beta funcional de nemátodos, lo cual se debió principalmente a un menor efecto del componente de diferencia de riqueza. La presencia de plantas también incrementó el efecto de los procesos determinísticos posiblemente porque el filtrado ambiental creó condiciones favorables para los nemátodos de niveles tróficos inferiores con historias de vida corta y tamaño corporal pequeño. El incremento de la cobertura de plantas en la Antártida debido al cambio climático puede conducir a una mayor diversidad de especies de nemátodos que pueden utilizar los escasos recursos y a la homogenización taxonómica y funcional de los nemátodos. En un futuro bajo el cambio climático, es posible la reestructuración comunitaria en la región.

Distribution of diversity of fishes in an Andean fluvial network

Introduction: The distribution of freshwater fishes in the Colombian Andes results from the interaction between historical and recent factors. Currently, the Andean landscape is facing rapid transformation processes. However, the knowledge regarding species distribution and environmental requirements is advancing slower than the transformations underway in the fluvial networks. Objective: To understand the conformation of the fish assemblage in the middle and lower Cauca River basin, considering the local environmental context before the construction of the Ituango Dam, and quantifying β diversity and its two components (turnover and nestedness) amongst local fish communities. Methods: 58 localities were monitored during nine years (between February 2010 and November 2018), the period before the dam's operation. The species richness (α-diversity), species turnover (β-diversity), and assemblage composition were estimated for the given localities. Results: 114 species were recorded, representing ~ 49 % of the total richness of known species for the Magdalena basin. The richness distribution showed that the number of species varies among the aquatic environments. Swamps presented the most significant number of species, followed by the Cauca River, while streams had the lowest values of richness. The spatial analyses of β-diversity revealed a high variation component in the study area due to species replacement between the aquatic environments. Conclusions: The implementation of long-term monitoring allowed us to recognize that the Cauca River basin conserves a great variety of species-rich environments. The species turnover indicates a high proportion of endemism or multiple sites with unique species. Finally, our study will serve as a baseline to verify, over time, whether the dam's construction is associated with essential changes in the structure of fish communities.

Introducción: La distribución de los peces de agua dulce en los Andes colombianos es el resultado de la interacción entre factores históricos y recientes. Actualmente, el paisaje Andino enfrenta procesos de rápida transformación. Sin embargo, el conocimiento sobre la distribución de las especies y sus requerimientos ambientales no avanza tan rápido como las transformaciones en curso en las redes fluviales. Objetivo: Comprender la conformación del ensamble de peces en la cuenca media y baja del río Cauca, considerando el contexto ambiental local antes de la construcción de la represa de Ituango, y cuantificar la diversidad beta y sus dos componentes (recambio y anidamiento) entre las comunidades de peces locales. Métodos: Se analizaron 58 localidades durante nueve años (entre febrero 2010 y noviembre 2018), período previo a la operación de la represa. La riqueza de especies (diversidad α), el recambio de especies (diversidad β) y la composición del conjunto se estimaron para las localidades dadas. Resultados: Se registraron 114 especies, que representan ~ 49 % de la riqueza total de especies conocidas para la cuenca del Magdalena. La distribución de la riqueza mostró que el número de especies varía entre los ambientes acuáticos. Las ciénagas presentaron el mayor número de especies, seguidas por el río Cauca, mientras que las quebradas presentaron los valores más bajos de riqueza. Los análisis espaciales de la diversidad β revelaron un alto componente de variación en el área de estudio debido al reemplazo de especies entre los ambientes acuáticos. Conclusiones: La implementación del monitoreo a largo plazo permitió reconocer que la cuenca del río Cauca conserva una gran variedad de ambientes ricos en especies. El recambio de especies indica una alta proporción de endemismo o múltiples sitios con especies únicas. Finalmente, nuestro estudio servirá como línea base para verificar, con el tiempo, si la construcción de la represa está asociada con cambios esenciales en la estructura de las comunidades de peces.

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

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.

Fish community turnover in a dammed Andean River over time

We describe the change in the fish community of the Porce River in Magdalena River Basin, Colombia, following the construction of the Porce III hydropower reservoir based on 13 years of monitoring data. The results show a clear reduction of the number of native species, which have been supplanted by colonizing non-native species, especially in the reservoir. Four native species detected prior to dam construction have apparently disappeared, but 12 new species were registered post-construction. We analyzed spatial changes in beta diversity in the aquatic environments surrounding the dam. The new environment generated by the reservoir presents a unique species composition and contributes significantly to the total beta diversity of the system. Altogether three distinct new fish assemblages emerged following reservoir formation and there are now six assemblages where there had previously been three. This dramatic change, already visible within a decade of construction, highlights just how strong of an impact dam construction has on habitats and how rapidly fish communities react in this hotspot for endemic fish diversity. Our findings demonstrate the importance of monitoring fish communities for revealing the impact of damming on river ecosystems and informs potential complementary fish diversity inventories elsewhere in the Magdalena River basin.(AU)

Describimos el cambio en la comunidad de peces del río Porce en la cuenca del río Magdalena en Colombia luego de la construcción del embalse hidroeléctrico Porce III con base en 13 años de datos de monitoreo. Los resultados mostraron una reducción de especies nativas y, el embalse ha sido colonizado por especies no nativas. A lo largo del monitoreo cuatro especies desaparecieron de las capturas, y se registró la aparición de 12 especies nuevas después de la construcción del embalse. Analizamos los cambios espaciales en la diversidad beta en los ambientes acuáticos que rodean la presa. El nuevo entorno generado por el embalse presenta una composición de especies única; en total, surgieron tres nuevos ensamblajes de peces distintos después de la formación del embalse y ahora hay seis ensamblajes. Este cambio, ya visible a una década de la construcción, resalta cuán fuerte es el impacto que tiene la construcción de presas en los hábitats y cuán rápido reaccionan las comunidades de peces. Nuestros hallazgos demuestran la importancia de monitorear las comunidades de peces para revelar el impacto de las represas en los ecosistemas fluviales, además permite complementar los inventarios de diversidad en la cuenca del río Magdalena.(AU)

Temporal variation of bird assemblages in dynamic fluvial wetlands: seasonality and influence of water level and habitat availability

Introduction: Study of temporal variation of bird assemblages may be particularly important in highly dynamic ecosystems as fluvial wetlands to identify the factors that influence and contribute to maintain regional bird diversity. Objective: To study temporal variation in regional bird species composition (i.e. set of species that make up the assemblage) and richness (i.e. species number) and the factors that drive it, and quantify the importance of temporal-beta diversity to sustain bird regional diversity, in the fluvial system of the Middle Paraná River in Argentina. Methods: We sampled birds on a regional scale by performing 16 repeated surveys roughly every 45 days across 2 years (2011-2013) at 60 point counts distributed along the fluvial system. Results: We recorded a total of 162 species and 12 738 detections, with a mean of 72.7 ± 1.9 species and 796.1 ± 41 individuals per survey. Temporal beta diversity accounted for 57 % of regional bird species richness. Bird composition varied seasonally because of the species turnover (and not nestedness) between non-breeding and breeding periods; migrant species contributed to this issue but did not account for all these differences. Difference in bird composition between years was associated primarily to species turnover within non-breeding periods and was related to changes in water levels. Temporal variation in availability of habitats across the regional extent of the fluvial system accounted for the highest proportion of temporal beta diversity. Species richness neither varies seasonally nor was it related to fluctuations in water level or habitats. Conclusions: The climatic seasonality and environmental dynamics of the fluvial system, as a function of water-level fluctuations and of variations in habitat availability, jointly influence regional composition of birds through temporal species turnover. These variations in regional composition were not related to variations in regional species richness. These results show the importance of the natural dynamic of the fluvial system to preserve the processes that maintain the regional assemblage of birds.

Variación temporal de ensambles regionales de aves en humedales fluviales dinámicos: estacionalidad e influencia del nivel de agua y la disponibilidad de hábitat. Introducción: El estudio de la variación temporal de los ensambles de aves es particularmente importante en ecosistemas altamente dinámicos como los humedales fluviales para identificar los factores que influencian y contribuyen al mantenimiento de la diversidad regional. Objetivo: Se estudió la variación temporal de la composición (i.e. conjunto de especies que componen el ensamble) y riqueza (número de especies) regional de aves, junto con los factores que las conducen, y la importancia de la diversidad-beta temporal para mantener la riqueza regional de aves, en el sistema fluvial del río Paraná Medio en Argentina. Metodología: Se muestrearon aves a escala regional mediante la realización de 16 muestreos repetidos aproximadamente cada 45 días durante 2 años (2011-2013) en 60 puntos de conteo distribuidos a lo largo del sistema fluvial. Resultados: Se registraron un total de 162 especies y 12 738 detecciones, con una media de 72.7 ± 1.9 especies y 796.1 ± 41 detecciones por muestreo. La diversidad beta temporal representó el 57 % de la riqueza regional de especies. La composición de aves varió estacionalmente debido al recambio (y no al anidamiento) de especies entre períodos no-reproductivos y reproductivos; la variación temporal de las especies migrantes contribuyó, pero no explicó estas diferencias. La diferencia en la composición de aves entre años fue debido al recambio de especies dentro de los períodos no-reproductivos; ese recambio se relacionó con variaciones en el nivel de agua del río. La variación temporal en la disponibilidad de hábitats a lo largo de la extensión regional del sistema fluvial se asoció con la más alta proporción de diversidad beta temporal. La riqueza de especies no varió estacionalmente ni se relacionó con las fluctuaciones en el nivel del agua o los hábitats. Conclusiones: La estacionalidad climática y la dinámica ambiental del sistema fluvial, en función de las fluctuaciones en el nivel de agua y de las variaciones en la disponibilidad de hábitat, influenciaron conjuntamente la composición regional de aves mediante el recambio temporal de especies. Estas variaciones en la composición regional no se relacionaron con variaciones en la riqueza regional de especies. Estos resultados muestran la importancia de la dinámica natural del sistema fluvial para conservar los procesos que mantienen el ensamble regional de aves.

Overlooked biodiversity loss in tropical smallholder agriculture.

Smallholder agriculture is the main driver of deforestation in the western Amazon, where terrestrial biodiversity reaches its global maximum. Understanding the biodiversity value of the resulting mosaics of cultivated and secondary forest is therefore crucial for conservation planning. However, Amazonian communities are organized across multiple forest types that support distinct species assemblages, and little is known about smallholder impacts across the range of forest types that are essential for sustaining biodiversity. We addressed this issue with a large-scale field inventory of birds (point counts) and trees (transects) in primary forest and smallholder agriculture in northern Peru across 3 forest types that are key for Amazonian biodiversity. For birds smallholder agriculture supported species richness comparable to primary forest within each forest type, but biotic homogenization across forest types resulted in substantial losses of biodiversity overall. These overall losses are invisible to studies that focus solely on upland (terra firma) forest. For trees biodiversity losses in upland forests dominated the signal across all habitats combined and homogenization across habitats did not exacerbate biodiversity loss. Proximity to forest strongly predicted the persistence of forest-associated bird and tree species in the smallholder mosaic, and because intact forest is ubiquitous in our study area, our results probably represent a best-case scenario for biodiversity in Amazonian agriculture. Land-use planning inside and outside protected areas should recognize that tropical smallholder agriculture has pervasive biodiversity impacts that are not apparent in typical studies that cover a single forest type. The full range of forest types must be surveyed to accurately assess biodiversity losses, and primary forests must be protected to prevent landscape-scale biodiversity loss.

Pérdida de Biodiversidad Pasada por Alto en la Agricultura de Pequeños Propietarios Resumen La agricultura de pequeños propietarios es la principal causa de la deforestación en la Amazonía occidental, donde la biodiversidad terrestre alcanza su máximo global. Por lo tanto, comprender el valor de la biodiversidad de los mosaicos resultantes de bosques cultivados y secundarios es crucial para para la planificación de la conservación. Sin embargo, las comunidades amazónicas están organizadas a través de múltiples tipos de bosques que soportan ensambles de especies distintas, y poco se sabe sobre los impactos de los pequeños agricultores en toda la gama de tipos de bosques que son esenciales para mantener la biodiversidad. Abordamos este problema con un inventario de campo a gran escala de aves (puntos de conteo) y árboles (transectos) en bosques primarios y agricultura de pequeños productores en el norte de Perú en 3 tipos de bosques que son clave para la biodiversidad amazónica. Para aves, la agricultura de pequeños productores soportó una riqueza de especies comparable a la de los bosques primarios dentro de cada tipo de bosque, pero la homogeneización biótica entre los tipos de bosques dio lugar a pérdidas sustanciales de biodiversidad en general. Estas pérdidas globales son invisibles para los estudios que se centran únicamente en los bosques de tierra firme. En el caso de árboles, las pérdidas de biodiversidad en bosques de tierra firme fueron dominantes en todos los hábitats combinados y la homogeneización en todos los hábitats no agravó la pérdida de biodiversidad. La proximidad a los bosques predijo robustamente la persistencia de especies de aves y árboles asociadas a bosques en el mosaico de pequeños productores, y debido a la omnipresencia de bosque intacto en el área de estudio, nuestros resultados probablemente representan el mejor escenario para la biodiversidad en la agricultura amazónica. La planificación del uso de suelo dentro y fuera de las áreas protegidas debe reconocer que la agricultura tiene impactos generalizados sobre la biodiversidad que no son evidentes en estudios que solo abarcan un solo tipo de bosque. Se debe examinar toda la gama de tipos de bosque para evaluar con precisión las pérdidas de biodiversidad, y los bosques primarios deben ser protegidos para prevenir la pérdida de biodiversidad a escala de paisaje.

Effects of loss of lateral hydrological connectivity on fish functional diversity.

Loss of lateral hydrological connectivity (LHC) is a major cause of biodiversity decline in river floodplains, yet little is known about its effects on aquatic functional diversity in these ecosystems. We quantified functional alpha and beta diversity of fish assemblages in Yangtze River floodplain lakes and explored their responses to loss of LHC with generalized linear mixed models. Functional richness was much lower in lakes that were not connected to the Yangtze River (i.e., disconnected lakes), where functional evenness and divergence were higher. LHC was the most important factor shaping fish diversity patterns in this region. Predicted reductions in functional richness and taxonomic richness due to LHC loss were higher for functional richness (0.47-0.82) than taxonomic richness (0.32) for all species assemblages except nonmigratory species. The distribution of functional strategies of migratory and nonmigratory fishes was highly uneven throughout the floodplain. Taxonomic beta diversity was much higher than functional beta diversity. The former was due mainly to spatial turnover (73.6-83.8%), which suggested that dissimilarity of diversity among fish assemblages was largely induced by species replacement. The latter was induced by the nestedness-resultant component of overall beta diversity (70.7-86.0%), which indicated a high degree of function loss without replacement. Both taxonomic and functional beta diversity were higher in disconnected lakes, where they were significantly correlated with fishing activity and water quality, than in river-connected lakes. We showed for the first time the effects of loss of LHC on fish functional diversity in large river floodplains. We found a serious decline of fish functional richness in the Yangtze floodplain, and functional diversity remained highly vulnerable to loss of LHC even though this is a species-rich ecosystem.

Estimating the footprint of pollution on coral reefs with models of species turnover.

Ecological communities typically change along gradients of human impact, although it is difficult to estimate the footprint of impacts for diffuse threats such as pollution. We developed a joint model (i.e., one that includes multiple species and their interactions with each other and environmental covariates) of benthic habitats on lagoonal coral reefs and used it to infer change in benthic composition along a gradient of distance from logging operations. The model estimated both changes in abundances of benthic groups and their compositional turnover, a type of beta diversity. We used the model to predict the footprint of turbidity impacts from past and recent logging. Benthic communities far from logging were dominated by branching corals, whereas communities close to logging had higher cover of dead coral, massive corals, and soft sediment. Recent impacts were predicted to be small relative to the extensive impacts of past logging because recent logging has occurred far from lagoonal reefs. Our model can be used more generally to estimate the footprint of human impacts on ecosystems and evaluate the benefits of conservation actions for ecosystems.

Expanding Kenya's protected areas under the Convention on Biological Diversity to maximize coverage of plant diversity.

Biodiversity is highly valuable and critically threatened by anthropogenic degradation of the natural environment. In response, governments have pledged enhanced protected-area coverage, which requires scarce biological data to identify conservation priorities. To assist this effort, we mapped conservation priorities in Kenya based on maximizing alpha (species richness) and beta diversity (species turnover) of plant communities while minimizing economic costs. We used plant-cover percentages from vegetation surveys of over 2000 plots to build separate models for each type of diversity. Opportunity and management costs were based on literature data and interviews with conservation organizations. Species richness was predicted to be highest in a belt from Lake Turkana through Mount Kenya and in a belt parallel to the coast, and species turnover was predicted to be highest in western Kenya and along the coast. Our results suggest the expanding reserve network should focus on the coast and northeastern provinces of Kenya, where new biological surveys would also fill biological data gaps. Meeting the Convention on Biological Diversity target of 17% terrestrial coverage by 2020 would increase representation of Kenya's plant communities by 75%. However, this would require about 50 times more funds than Kenya has received thus far from the Global Environment Facility.

Efecto de los factores ambientales sobre la diversidad de insectos hemimetábolos y coleópteros acuáticos en la cuenca del Río Xichú, Guanajuato, México / Effects of environmental factors over aquatic hemimetabola and Coleoptera diversity in the Xichu’s basin, Guanajuato, México

Lotic systems, in particular temporal streams, represent an important proportion of continental waters, but are poorly studied. This is particularly clear in central Mexico, where temporal streams are abundant and remain poor studied despite their great potential for high diversity and the important energy within these ecosystems. The aim of this study was to analyze the environmental variables and scales at which these variables have effects on aquatic insect assemblages in a semiarid fluvial system in Central Mexico. A total of 89 genera were registered, the order Coleoptera showing the highest richness. Peak values for alpha diversity were found on permanent sites in the dry season (¹D=10.63), the more stable environment in permanent streams during the dry season might accounted for this pattern. Assemblages at our study sites showed low similarity (Ij < 0.45) indicating high genera replacement among sites, possibly related to differences in hydroperiod. Partition analysis indicates that variation in genera composition among rivers contributed a large proportion of the diversity (37%). Results from the canonical correspondence analysis point to mesohabitat, velocity, ecological quality, and hydrological order, as the most important variables explaining diversity patterns. In addition, hydrological condition and intermittency were important factors related to diversity (~21-22%). The results suggest that permanent sites function has species sources for intermittent sites, highlighting the need for conservation planning at the landscape level in the Xichu’s basin. Rev. Biol. Trop. 62 (Suppl. 2): 69-80. Epub 2014 April 01.

Los sistemas lóticos integrados por cauces temporales representan una alta proporción de las aguas continentales del planeta, no obstante se encuentran entre los sistemas menos estudiados a nivel mundial. En cuanto a diversidad entomológica, el centro de México -donde se ubican estos sistemas- permanece poco estudiado a pesar del alto potencial que presenta la zona de albergar una alta diversidad y de los vínculos importantes que este grupo desempeña en los flujos de energía de los ecosistemas acuáticos. El objetivo del presente trabajo fue analizar las variables ambientales que determinan los cambios en la diversidad y las escalas en que tienen efecto, en las comunidades de insectos acuáticos de un sistema fluvial semiárido del centro de México. Se registraron un total de 89 géneros, con el orden Coleoptera presentando la mayor riqueza. Los valores más altos de diversidad alfa se encontraron sobre sitios permanentes en la temporada de sequía (¹D:10.63), lo que se atribuye a la mayor estabilidad que presentan los sistemas fluviales en esta temporada. Las comunidades establecidas sobre cauces permanentes e intermitentes presentaron baja similitud (Ij <0.45), indicando un alto recambio entre comunidades establecidas sobre cauces con diferente hidroperiodo. Los análisis de distribución (“partición”) de la diversidad indican que el mayor aporte a la diversidad regional se da por cambios en la composición de géneros a nivel de ríos (37%), entre temporadas (22%) y por el tipo de sistema (21%). De acuerdo con el Análisis de Correlación Canónica las variables de mesohábitat, velocidad de corriente, calidad ecológica y orden del cauce son las que mejor explican la variación en la presencia de los taxones. Los resultados sugieren que los sitios permanentes se encuentran actuando como fuente de especies de los sitios intermitentes y que los esfuerzos de conservación en la región deben implementarse a escala de paisaje.

Patrones de distribución de especies arbóreas de dosel y sotobosque a escala local en bosques de tierra firme, Amazonia colombiana / Distribution patterns of canopy and understory tree species at local scale in a Tierra Firme forest, the Colombian Amazonia

The effect of environmental variation on the structure of tree communities in tropical forests is still under debate. There is evidence that in landscapes like Tierra Firme forest, where the environmental gradient decreases at a local level, the effect of soil on the distribution patterns of plant species is minimal, happens to be random or is due to biological processes. In contrast, in studies with different kinds of plants from tropical forests, a greater effect on floristic composition of varying soil and topography has been reported. To assess this, the current study was carried out in a permanent plot of ten hectares in the Amacayacu National Park, Colombian Amazonia. To run the analysis, floristic and environmental variations were obtained according to tree species abundance categories and growth forms. In order to quantify the role played by both environmental filtering and dispersal limitation, the variation of the spatial configuration was included. We used Detrended Correspondence Analysis and Canonical Correspondence Analysis, followed by a variation partitioning, to analyze the species distribution patterns. The spatial template was evaluated using the Principal Coordinates of Neighbor Matrix method. We recorded 14 074 individuals from 1 053 species and 80 families. The most abundant families were Myristicaceae, Moraceae, Meliaceae, Arecaceae and Lecythidaceae, coinciding with other studies from Northwest Amazonia. Beta diversity was relatively low within the plot. Soils were very poor, had high aluminum concentration and were predominantly clayey. The floristic differences explained along the ten hectares plot were mainly associated to biological processes, such as dispersal limitation. The largest proportion of community variation in our dataset was unexplained by either environmental or spatial data. In conclusion, these results support random processes as the major drivers of the spatial variation of tree species at a local scale on Tierra Firme forests of Amacayacu National Park, and suggest reserve´s size as a key element to ensure the conservation of plant diversity at both regional and local levels.

El efecto de la variación ambiental en la estructura de las comunidades arbóreas en bosques tropicales, aún se debate. En paisajes como los bosques de tierra firme, donde el gradiente ambiental disminuye, el efecto de los suelos sobre los patrones de distribución de especies es mínimo. En contraste, un mayor efecto de la variación edáfica y topográfica sobre la composición florística, se ha reportado en estudios con diferentes tipos de plantas en bosques tropicales. Este estudio se realizó en diez hectáreas de una parcela permanente. Se evaluó el efecto de la variación ambiental y la configuración espacial sobre los patrones florísticos de las especies arbóreas a escala local, según el estado de desarrollo y categorías de abundancia relativa. Se registraron 14 074 individuos de 1 053 especies y 80 familias. Los suelos son ácidos, presentan altas concentraciones de Aluminio y son predominantemente arcillosos. La diversidad beta fue baja. Las diferencias florísticas explicadas fueron asociadas con procesos biológicos espacialmente estructurados, particularmente, con la limitación en dispersión. Aunque, la mayor parte de la variación no fue explicada por las variables consideradas. Estos resultados sugieren que procesos aleatorios son determinantes esenciales de la variación florística en bosques de tierra firme de la amazonia.

Distribution and additive partitioning of diversity in freshwater mollusk communities in Southern Brazilian streams / Distribución y partición aditiva de la diversidad de las comunidades de moluscos de agua dulce en arroyos del Sur de Brasil

Additive partitioning of species diversity is a promising approach for analyzing patterns of diversity in mollusk communities, especially their spatial distribution. Our aims were to assess the distribution of mollusk communities in Southern Brazilian streams, and to evaluate the partitioning of community diversity at different spatial scales. The study was carried out in the lower course of the Toropi River, one of the main tributaries of the Ibicuí River Basin, in Southern Brazil. Four microbasins were considered: Sertão da Mata, Ribeirão, Tororaipi and Chiniquá, and sampling were undertaken in autumn, April and May 2009. Six sites were sampled in each stream: two in 1st-order segments, two in 2nd-order segments, and two in 3rd-order segments. All species found and the community as a whole, exhibited a clumped distribution. However, the variance-to-mean ratios for the Drepanotrema kermatoides and Heleobia bertoniana were higher than those of other species, suggesting a higher degree of aggregation. The additive partitioning of the species richness showed that the observed richness at smallest scale (α=within streams) represented 20.7%, and among-streams (β1) represented 10.5% of the total richness. The richness and Shannon diversity index observed at the alpha scale, were higher than those observed at the first level of beta diversity scale (β1=among-streams). The interaction between passive dispersal, tolerance to changes in some environmental variables, abiotic factors, and clumped distribution might have determined the spatial distribution of the communities studied. The greatest variation at the larger scales of analysis, involving among-orders and among-microbasins (β2 and β3, respectively) components, was expected, considering that the increase in distance leads to greater differences in richness (higher beta diversity). In conclusion, our results showed that the clumped distribution influenced the partition of the diversity of the mollusk communities in the streams studied. Dispersal methods and tolerance to variations in abiotic factors also have important roles in determining high alpha diversity. The partitioning of diversity showed that to preserve limnetic mollusks, it is important to preserve local areas, i.e., streams. Accordingly, conservation of streams on a local scale will contribute to conservation of the entire basin and maintenance of regional diversity (gamma).

La partición aditiva de la diversidad de especies es un enfoque prometedor para el análisis de los patrones de diversidad en las comunidades de moluscos, especialmente su distribución espacial. Nuestros objetivos fueron evaluar la distribución de las comunidades de moluscos en los arroyos en el Sur de Brasil, y evaluar la partición de diversidad de la comunidad en diferentes escalas espaciales. El muestreo se llevó a cabo en cuatro cuencas del curso inferior del río Toropi, Brasil. Todas las especies encontradas, y también la comunidad en su conjunto mostraron una distribución agregada. La partición aditiva de la riqueza de especies mostró que la riqueza observada en menor escala (α=dentro de los arroyos) representó el 20.7%, y entre los arroyos (β1) representó el 10.5% de la riqueza total. La riqueza y diversidad de Shannon observadas en escala alfa (α=dentro de los arroyos) fueron mayores que las observadas en el primer nivel de escala de la diversidad beta (β1=entre los arroyos). La mayor variación en las grandes escalas de análisis, con la participación de los componentes entre- órdenes y entre-microcuencas (β2 y β3, respectivamente) fue la esperada, ya que el aumento de la distancia conduce a mayores diferencias de riqueza (mayor diversidad beta). En conclusión, nuestros resultados muestran que la dispersión agregada tuvo influencia en la partición de la diversidad de las comunidades de moluscos en los arroyos estudiados. Los métodos de dispersión y tolerancia a las variaciones de los factores abióticos también juegan un papel importante para determinar la diversidad alfa. Así, la conservación de los arroyos a nivel local contribuirá a la conservación de la cuenca y al mantenimiento de la diversidad regional (gamma).

Diversidad alfa y beta de los artrópodos en diferentes ambientes del Parque Nacional Los Cardones, Salta (Argentina) / Alpha and beta arthropods diversity from the different environments of Parque Nacional Los Cardones, Salta, Argentina

The essential role of the National Parks is to protect nature, in order to prevent the deterioration and loss of the ecosystem under protection. Very few records about the diversity of arthropods are known from Los Cardones National Park, where three eco-regions are protected: Puna and Monte eco-regions and the High Andean Grassland of the Yungas. Here, we aimed to compare the alpha and beta diversity of arthropods in these eco-regions, and to prove if sites from the same ecoregion, show greater similarity between them in their assemblages, than with sites of the other eco-regions. We also identified arthropod orders with higher species richness, and indicated the families that contribute the most to the registered beta diversity. Three sampling sites were established on each eco-region and the arthropods were sampled using pitfall traps and suction samples. We evaluated the obtained inventory through nonparametric estimators of species richness, and compared diversity among eco-regions through “diversity profiles” and “effective number of species”. Beta diversity was assessed by different methods such as the Morisita Index, nonmetric multidimentional scaling analysis, a multiple permutation procedure, and a Similarity Percentage analysis. We recorded 469 spp/morphospecies and recognized three arthropod orders (spiders, dipterans and hymenopterans) that are diverse and abundant in the Park. Besides, the diversity in Los Cardones National Park was found to be high, but it was observed higher in the High Andean Grassland of the Yungas, and lower in the Puna. The inventory obtained was good, reached up to the 81% of the species richness estimated by nonparametric estimators. Each eco-region of the park showed a very particular arthropod community that was tested by a multi-response permutation procedure. The species turnover between eco-regions was high, so that the different environments of the protected area are contributing to the maintenance of the regional diversity of arthropods in the park. The assemblages of arthropods belonging to the same eco-region sites showed greater similarity among themselves than with those of more distant sites. This represents the first attempt for biodiversity studies in these areas, but more evaluations are required to detail on the possible climate change and human impacts in the ecosystem.

El Parque Nacional Los Cardones ubicado en la provincia de Salta protege las ecorregiones de Puna, Monte y Pastizal Altoandino Nublado de la Yungas. Nuestro objetivo es evaluar la diversidad alfa y beta de artrópodos en las ecorregiones del Parque. Se muestrearon tres sitios en cada ecorregión utilizando Pit-fall y G-Vac. Se calcularon estimadores no paramétricos de riqueza de especies, la diversidad entre ecorregiones se comparó a través de los “perfiles de diversidad” y “números efectivos de especies”, se analizó el recambio de especies y la complementariedad entre las ecorregiones y sitios de una misma ecorregión. Se registraron 469 spp/morfoespecies, la diversidad en el Parque fue alta, siendo mayor en los Pastizal Altoandino Nublado, y la más baja en la Puna. El inventario llegó al 81% de completitud. El recambio de especies entre ecorregiones fue alto, de esa manera los diferentes ambientes del Parque contribuyen a conservar la diversidad regional de artrópodos. Las ensambles de artrópodos en sitios de una misma ecorregión mostraron mayor similitud entre sí que con sitios más distantes. Se pudo reconocer tres grupos de artrópodos (arañas, dípteros e himenópteros) que son diversos y abundantes, los que podrían ser utilizados en futuros estudios como grupos focales.

The effect of climate and soil conditions on tree species turnover in a Tropical Montane Cloud Forest in Costa Rica

On a global level, Tropical Montane Cloud Forests constitute important centers of vascular plant diversity. Tree species turnover along environmental gradients plays an important role in larger scale diversity patterns in tropical mountains. This study aims to estimate the magnitude of beta diversity across the Tilarán mountain range in North-Western Costa Rica, and to elucidate the impact of climate and soil conditions on tree species turnover at a local scale. Seven climate stations measuring rainfall, horizontal precipitation (clouds and wind-driven rain) and temperatures were installed along a 2.5km transect ranging from 1 200m.a.s.l. on the Atlantic to 1 200m.a.s.l. on the Pacific slope. The ridge top climate station was located at 1 500m.a.s.l. Climate data were recorded from March through December 2003. Additionally, seven 0.05ha plots were established. On all plots soil moisture was monitored for one year, furthermore soil type and soil chemistry were assessed. Woody plants with a diameter at breast height (dbh) ≥5cm were identified to species. Species’ distributions were explored by feeding pairwise Sørensen measures between plots into a Principal Component Analysis. Relationships between floristic similarity and environmental variables were analyzed using Mantel tests. Pronounced gradients in horizontal precipitation, temperatures and soil conditions were found across the transect. In total, 483 woody plants were identified, belonging to 132 species. Environmental gradients were paralleled by tree species turnover; the plots could be divided in three distinctive floristic units which reflected different topographic positions on the transect (lower slopes, mid slopes and ridge). Most notably there was a complete species turnover between the ridge and the lower Pacific slope. Floristic similarity was negatively correlated with differences in elevation, horizontal precipitation, temperatures and soil conditions between plots. It is suggested that beta-diversity in the study area is largely driven by species with narrow spatial ranges, due to the interactions between topography, climate and soil formation processes, especially around the wind-exposed and cloud covered ridge area. The findings emphasize the extraordinary conservation value of tropical montane cloud forests in environmentally heterogeneous areas at mid-elevations. Rev. Biol. Trop. 58 (4): 1489-1506. Epub 2010 December 01.

A nivel global, los bosques nubosos tropicales constituyen importantes centros de diversidad florística. El recambio de especies a través de gradientes ambientales juega un papel importante en los patrones de diversidad en las montañas tropicales. Este estudio tiene como objetivo estimar la diversidad beta de plantas leñosas a través de la Cordillera de Tilarán en el noroeste de Costa Rica y aclarar el impacto del clima y las condiciones del suelo en la distribución de especies a una escala local. Se instalaron siete estaciones meteorológicas, en las cuáles se midió lluvia, precipitación horizontal y temperatura, a lo largo de un transecto de 2.5km desde 1 200msnm de altitud en la vertiente Atlántica a 1 200msnm en la vertiente Pacífica. La estación de la cima se localizó a 1 500msnm. Los datos climáticos se registraron entre marzo y diciembre del 2003. Además, se establecieron siete parcelas de 0.05ha. En cada parcela se monitoreó la humedad del suelo por un año. Se determinaron los tipos de suelo y sus propiedades químicas. Las plantas leñosas con un diámetro ≥5cm fueron identificadas. La distribución de las especies fue explorada insertando las medidas Sørensen entre parcelas en un Análisis de Componentes Principales. Las relaciones entre la similitud florística y las variables ambientales se analizaron mediante pruebas de Mantel. Se encontraron gradientes pronunciados en la precipitación horizontal, temperaturas y condiciones del suelo a través del transecto. En total, se identificaron 483 plantas leñosas, pertenecientes a 132 especies. El recambio de especies leñosas se efectuó de forma paralela a los gradientes ambientales; según los análisis las parcelas se dividen en tres unidades distintivas florísticas que reflejan diferentes posiciones topográficas del transecto. Notablemente se produjo un recambio total de especies entre la cima y la vertiente Pacifica inferior. La similitud florística fue correlacionada negativamente con las diferencias de altitud, precipitación horizontal, temperaturas y condiciones del suelo entre las parcelas. Se sugiere que la diversidad beta en el área de estudio resulta en gran parte de la distribución de especies con rangos limitados, debido a las interacciones entre la topografía, el clima y los procesos de formación del suelo, especialmente alrededor de la cima que está expuesta a los vientos alisios y frecuentemente cubierta de nubes. Los resultados subrayan el valor de conservación extraordinaria que tienen los Bosques Nubosos Tropicales en áreas ambientalmente heterogéneas en alturas medianas.

Variación florística de especies arbóreas a escala local en un bosque de tierra firme en la Amazonia colombiana / Floristic variation of canopy tree species at a local scale on tierra firme forests in Colombian Amazonia

El presente estudio se llevó a cabo en cinco hectáreas de una parcela permanente establecida en el Parque Nacional Amacayacu, Amazonia colombiana. En éste, se evaluó el efecto de la variación ambiental y la configuración espacial sobre los patrones florísticos de las especies arbóreas (DAP>10 cm) a escala local en un bosque de tierra firme. Se estudió la variación florística y ambiental en cuadrantes de 20x20 m. Adicionalmente, se consideraron diferentes categorías de abundancia (total, alta, media y baja). Se utilizó el Análisis de Correspondencia Linealizado y el Análisis de Correspondencia Canónica, seguido de una partición de la variación, para cuantificar la magnitud a la cual el ambiente y la limitación en dispersión determinan la variación florística. La fracción espacial, representando procesos de autocorrelación como la limitación en dispersión, se analizó mediante dos métodos: Asumiendo un polinomio de tercer grado y por el método de Coordenadas Principales de Matrices Vecinas (PCNM). La diversidad beta de la parcela fue baja. El PCNM aparece como el método de análisis más apropiado para estudios a esta escala. Las diferencias florísticas explicadas a lo largo de la parcela de 5-ha fueron principalmente asociadas con procesos biológicos como la limitación en dispersión. La mayor parte de la variación florística, no obstante, no fue explicada por las variables ambientales o espaciales consideradas. En conclusión, estos resultados sugieren que procesos aleatorios son determinantes esenciales de la variación espacial de las especies arbóreas a escala local en tierra firme en los bosques en el Parque Nacional Amacayacu.

This study was carried out in a 5-ha permanent plot established in the Amacayacu National Park, Colombian Amazonia. We assessed the extent at which floristic patterns of tree species were determined by either the environmental variation or the spatial configuration in tierra firme forests. Floristic and environmental variation was assessed on quadrants of 20x20 m. To run the analysis, four different categories of abundance (all, high, medium and low) were considered. We used Detrended Correspondence Analysis and Canonical Correspondence Analysis, followed by a variation partitioning, to analyze the patterns of species distribution in order to quantify the role played by both environmental filtering and dispersal limitation. The spatial template, which represents dispersal limitation, was evaluated in two different ways: using a third degree polynomial and using the Principal Coordinates of Neighbour Matrix (PCNM) method. Beta diversity was relatively low within the plot. PCNM appears as the most appropriate method to analyze the spatial template at this scale. The floristic differences explained along the 5-ha plot were mainly associated to biological processes, such as dispersal limitation. The largest proportion of community variation in our dataset was unexplained by either environmental or spatial data. In conclusion, these results support random processes as the major drivers of the spatial variation of tree species at a local scale on tierra firme forests in the Amacayacu National Park.