Edge effects on trophic cascades in tropical rainforests.

ABSTRACT

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.

RESUMEN

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.