Overstorey composition shapes across‐trophic level community relationships in deciduous forest regardless of fragmentation context. (26th January 2021)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Perring, Michael P.; Hertzog, Lionel R.; De Groote, Stefanie R. E.; Dekeukeleire, Daan; Dekoninck, Wouter; De Smedt, Pallieter; Proesmans, Willem; Sercu, Bram K.; Sleeuwaert, Thiebe; Van Keer, Johan; van Schrojenstein Lantman, Irene M.; Vantieghem, Pieter; Baeten, Lander; Bonte, Dries; Martel, An; Verheyen, Kris; Lens, Luc
• Editors: Lines, Emily
• Is Part Of: Journal of ecology. Volume 109:Number 4(2021)
• Page Start: 1591
• Page End: 1606
• Publication Date: 2021-01-26
• Subjects: biodiversity -- co‐inertia analysis -- Fagus sylvatica -- forest fragmentation -- Quercus robur -- Quercus rubra -- tree composition; Plant ecology -- Periodicals; 577.05
• DOI: 10.1111/1365-2745.13580
• Languages: English
• ISSNs: 0022-0477

Abstract

Abstract: Communities across trophic levels, and the functional roles they play, are vital for the sustained provision of ecosystem services. In forest systems, diversification of overstorey composition has been shown to be a key driver of biodiversity, but its influence on across‐trophic level relationships remains scarcely known. Species across trophic levels in varied overstorey compositions are also differentially susceptible to fragmentation context. We hypothesise that fragmentation will disrupt community relationships associated with particular overstorey compositions. We test this hypothesis using a tree diversity research platform across 53 deciduous woodland plots in central Belgium. We estimate species' abundances within nine, generally taxonomic, community groups across trophic levels: understorey vegetation; leaf miners and gall formers; woodlice, millipedes; carabid beetles, harvestmen, spiders, birds, bats. We use multiple co‐inertia analyses to examine how taxonomic and trophic role community matrices covary across gradients of overstorey composition, via three different tree species diversification pathways, and fragmentation. For all trophic role groups, across all plots, there was at least one significant pairwise comparison. Apart from comparisons involving bats, there was at least one significant pairwise correlation between taxonomic groups too. These results indicate correlated community matrices across trophic levels. Overstorey composition related to community tightness, that is, the level of co‐ordinated change among taxonomic and/or trophic role groups as revealed by multiple co‐inertia analyses. Notably, diversifying woodlands of beech Fagus sylvatica or red oak Quercus rubra with pedunculate oak Quercus robur correlated with increased taxonomic community tightness. Diversifying pedunculate oak forest stands with other overstorey species related to unchanged community tightness. Evidence was lacking for fragmentation affecting community tightness, singly or by interacting with overstorey composition. Synthesis . Overall, changing tree species composition and fragmentation level affected across‐trophic level community relationships differently. Yet, we demonstrated a clear signal that diversifying monoculture stands with particular species correlated with greater community tightness, and co‐ordinated change among sets of community groups, across trophic levels and regardless of fragmentation context. We postulate that having tighter community relationships suggests that measures to improve biodiversity at one trophic level (i.e. trees) could affect other groups, and their associated roles, in a co‐ordinated manner. Abstract : Here, we demonstrate a clear signal that diversifying monoculture stands with particular species correlated with co‐ordinated change among sets of community groups (i.e. greater 'community tightness') regardless of fragmentation context. We postulate that tighter community relationships mean biodiversity improvements at one trophic level (i.e. trees) could affect other groups, and their associated functional roles, in a co‐ordinated manner. Abstract: Gemeenschappen op verschillende trofische niveaus vervullen functionele rollen die van vitaal belang zijn voor het leveren van duurzame ecosysteemdiensten. Eerder bleek reeds dat een gemengde boomsoortensamenstelling de biodiversiteit in bossen bevoordeelt, maar effecten op de onderlinge relaties tussen de verschillende trofische niveaus zijn minder goed gekend. Bovendien blijken soorten op verschillende trofische niveaus ook een andere gevoeligheid voor versnippering van bossen te vertonen. We voorspellen dan ook dat zulke versnippering de relaties tussen de gemeenschappen in bossen met welbepaalde boomsoorten zal verstoren. We testen deze hypothese met behulp van een onderzoeksplatform voor de studie van boomsoortendiversiteit, in 53 plots in loofbossen gelegen in centraal België. We schatten de abundanties van de soorten binnen negen (overwegend taxonomische) entiteiten die deel uitmaken van gemeenschappen op verschillende trofische niveaus: kruidlaagvegetatie; bladmineerders en galvormers; pissebedden, duizendpoten; loopkevers, hooiwagens, spinnen, vogels, vleermuizen. We gebruiken verschillende co‐inertia analyses om te onderzoeken hoe de samenstelling van de gemeenschappen (ingedeeld naar taxonomische of trofische groep) co‐varieert langsheen gradiënten in boomsoortensamenstelling en versnippering van de bossen. Overheen alle plots werd minstens één significante paarsgewijze correlatie gevonden tussen de verschillende trofische groepen. Behalve voor vleermuizen, werd ook minstens één significante paarsgewijze correlatie gevonden tussen de verschillende taxonomische groepen. Dit wijst op gecorreleerde gemeenschapsmatrices over trofische niveaus heen. Uit onze co‐inertia analyses bleek verder dat de boomsoortensamenstelling gerelateerd was aan de mate van 'community tightness', een index voor de sterkte van gerelateerde veranderingen tussen taxonomische en/of trofische groepen. Waar een bijmenging met zomereik ( Quercus robur ) in opstanden van beuk ( Fagus sylvatica ) en Amerikaanse eik ( Quercus rubra ) gerelateerd bleek aan een verhoging in community tightness, bleek dit niet het geval wanneer er in opstanden van zomereik andere soorten werden bijgemengd. Er werden ook geen aanwijzingen gevonden voor effecten van de vernippering van de bossen op tightness, zowel op zichzelf als in interactie met de boomsoortensamenstelling. Synthese . De relaties tussen gemeenschappen die zich op verschillende trofische niveaus bevinden, werden op een verschillende manier beïnvloed door veranderingen in de boomsoortensamenstelling en in de mate van versnippering van de bossen. Toch vonden we een duidelijk signaal dat het bijmengen van boomsoorten in monoculturen leidt tot een sterkere mate van community tightness en parallelle veranderingen in de samenstelling van de verschillende gemeenschappen, en dit overheen de trofische niveaus en ongeacht de mate van versnippering. Uit deze verhoogde community tightness besluiten we dat maatregelen die gericht zijn op het verhogen van de biodiversiteit op één trofisch niveau (bv. bomen) kan leiden tot veranderingen op andere trofische niveaus, alsook in de ecosysteemrol die ze vervullen.