Landscape processes underpinning bird persistence and avian-mediated pest control in fragmented landscapes

• Main Author: Andrea Larissa Boesing
• Other Authors: Jean Paul Walter Metzger
• Language: English
• Published: Universidade de São Paulo 2016
• Subjects: Aves; Controle de pragas; Estrutura de paisagem; Birds; Landscape structure; Pest control
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41134/tde-16032017-134918/

The influence of habitat loss on biodiversity is related to a set of non-linear processes, which strongly affect isolation and connectivity and determine both extinction and colonization rates. Landscape changes due anthropogenic disturbances are driving not only species loss per se, but also loss of functions performed by those species, which could have important impacts on the provision of ecosystem services and ecosystem function. The objective of this dissertation is to move beyond our current understanding about landscape processes underpinning bird persistence and avian-mediated pest control in fragmented landscapes. In chapter 1, we systematically review the empirical evidence of landscape structure effects on avian-mediated pest control in agricultural systems worldwide in order to point out the main landscape processes underpinning ecosystem service provision and gaps in knowledge where research efforts should be focused. We have found 226 bird species that provide pest regulation worldwide, and a substantial proportion of those are native habitat-dependent species in tropical systems. Moreover, more heterogeneous landscapes, increased habitat amount, and decreased isolation among patches are positively associated with increased avian-mediated pest control rates. Then, using bird data collected in fragmented landscapes in the Brazilian Atlantic forest, in chapter 2 we test for community-level extinction thresholds across a range of biodiversity indices (taxonomic, functional, and phylogenetic diversity) in order to evaluate how much habitat is need to maintain sustainable ecosystem functioning and ecosystem resilience, and how matrix composition might affect these thresholds. In general, we have found that more permeable matrices are able to postpone species loss in fragmented landscapes. However, since habitat loss reaches 20% of habitat remaining, all aspects of biodiversity are compromised. Finally, in chapter 3 we investigate the cross-habitat spillover process - one of the main processes regulating avian-mediated pest control in tropical regions. Matrix composition is a key factor in facilitating species movement into matrices, as 24% of the species pool can spill over into coffee plantations, while spillover into pasture is nearly non-existent. Moreover, the interaction between forest cover and edge density is an important predictor of spillover when habitat amount is low. Our results suggest that landscape configuration and matrix composition should be considered when planning agricultural landscapes in order to ensure long-term persistence of biodiversity and ecosystem services provision === O efeito da perda de habitat sobre a biodiversidade está ligado a um conjunto de processos não-lineares que fortemente afetam a conectividade e o isolamento da paisagem, e determinam taxas de extinção e colonização. Mudanças na estrutura da paisagem desencadeadas por distúrbios antropogênicos levam não somente à perda de espécies per se, mas também a perda de funções que estas espécies desempenham no ecossistema, com importantes implicações em termos de funcionalidade e provisão de serviços ecossistêmicos. O objetivo geral desta tese é elucidar os processos, que ocorrem no nível da paisagem, que modulam a persistência de aves e, consequentemente, as funções destas aves na provisão do controle de pragas em paisagens fragmentadas. No primeiro capítulo da tese, nós revisamos sistematicamente as evidências empíricas dos efeitos da estrutura da paisagem sobre o controle de pragas provido por aves em sistemas agrícolas ao redor do mundo, identificando os processos, no nível da paisagem, subjacentes a este controle e as lacunas de conhecimento onde futuros esforços devem ser concentrados. Identificamos 226 espécies de aves provendo controle de pragas em sistemas agrícolas, sendo que uma porção substancial destas espécies em sistemas tropicais são dependentes de habitats nativos. Em geral, paisagens mais heterogêneas, com elevada cobertura de habitat nativo e menor isolamento entre fragmentos estão positivamente relacionados com elevadas taxas de controle de pragas provido por aves. Por conseguinte, no segundo capítulo, usamos dados de aves em paisagens fragmentadas emersas em diferentes contextos de matriz agrícola na Mata Atlântica brasileira, para testar limiares de extinção ao nível de comunidade. Foram usadas diferentes métricas de diversidade biológica (taxonômica, funcional e filogenética), com o intuito de avaliar o quanto de habitat é necessário para garantir o funcionamento e resiliência do ecossistema. Nós encontramos que matrizes mais permeáveis são capazes de postergar a perda de espécies em paisagens fragmentadas, no entanto, quando a perda de habitat alcança o limiar crítico de 20%, todos os aspectos da biodiversidade estão comprometidos, independentemente do tipo de matriz. Por fim, no capítulo 3, nós investigamos o processo de \'transbordamento\' (i.e. spillover), um dos principais processos reguladores da provisão do serviço de controle de pragas pela biota dependente de habitats nativos. Nós demonstramos que a composição da matriz é um fator determinante facilitando o movimento de espécies para as matrizes agrícolas, sendo que 24% do pool de espécies consegue utilizar matrizes de cafezal, enquanto este movimento é quase inexistente em matrizes de pastagem. Ademais, em paisagens com pouca cobertura florestal, a interação entre cobertura florestal e densidade de borda é um importante preditivo do spillover. Nossos resultados sugerem que a configuração da paisagem e a composição da matriz devem ser consideradas no planejamento de paisagens agrícolas para garantir a persistência em longo prazo da biodiversidade e a provisão de serviços ecossistêmicos