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Increased Herbivory in Forest Isolates: Implications for Plant Community Structure and Composition

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Abstract

Abstract: Understanding processes driving population declines and, ultimately, species loss in forest isolates has significant implications for the long-term maintenance of species diversity. We investigated a potential mechanism driving loss of plant species in small, medium, and large land-bridge islands in Lago Guri, a 4300-km2 hydroelectric impoundment in the State of Bolivar, Venezuela. Our hypothesis was that elevated Atta ( leaf-cutter ants) herbivory on small Guri islands, attributable to release from predation, could result in reduced sapling densities, with potentially negative effects on preferred plant species. We experimentally established Atta preferences among 43 common tree species. Vegetation plots on small, medium, and large land masses were examined for variation in density, size-class distribution, and representation of preferred and less preferred species of small stems. Densities of adult trees of preferred and less preferred species were compared between Atta colony foraging zones and control plots without active Atta colonies, and between foraging zones on the small islands and the large island. Small stem densities were significantly reduced on the small islands, especially in the sapling category (≥1 m tall, <1 cm dbh). On medium and large land masses, preferred species were underrepresented in both sapling (≥1 m tall, <1 cm dbh) and juvenile (≥1 cm dbh, <10 cm dbh) size classes. On small islands, however, both preferred and less preferred species showed reduced representation in the sapling size class. Adults of preferred species were significantly reduced within Atta foraging zones compared with control plots without Atta colonies. Small stem densities were independent of adult tree densities for preferred species on small islands and for both preferred and less preferred species on large land masses. High levels of Atta herbivory could be a potentially important cause of reduced plant recruitment on small Guri islands. Our findings contribute to understanding of the role of altered ecological interactions as deterministic mechanisms driving a process of change in the structure and composition of fragmented communities.

Abstract

Resumen: El entendimiento de los procesos que intervienen en la declinación de poblaciones y, finalmente, la pérdida de especies en fragmentos aislados de bosque tiene implicaciones significativas en el mantenimiento a lo largo de especies. Investigamos un mecanismo potencial de la pérdida de especies vegetales en islas pequeñas, medianas y grandes en el Lago Guri, una presa hidroeléctrica de 4300 km 2 en el estado de Bolívar, Venezuela. Nuestra hipótesis fue que alta herbivoría de Atta ( hormigas arrieras) en islas pequeñas atribuible a la ausencia de depredación podría resultar en bajas densidades de renuevos con efectos potencialmente negativos en las especies preferidas. Experimentalmente establecimos las preferencias de Atta entre 43 especies de árboles comunes. Se examinaron parcelas de vegetación pequeñas, medianas y grandes para ver la variación en la densidad, distribución de clases de tamaño y la representación de especies preferidas y menos preferidas. Comparamos las densidades de árboles adultos de las especies preferidas y menos preferidas en zonas con forrajeo de Atta y en parcelas control (sin colonias activas de Atta) y entre zonas de forrajeo en islas pequeñas y en la isla grande. Las densidades de plántulas fueron significativamente bajas en las islas pequeñas, especialmente en la categoría ≥1 m de altura y <1 cm dap. En parcelas medianas y grandes, las especies preferidas estaban poco representadas en las clases renuevo (≥1 m de altura <1 cm dap) y juvenil (≥1 cm DAP <10 cm dap). Sin embargo en islas pequeñas, tanto las especies preferidas como las no preferidas mostraron baja representación en la clase renuevo. Adultos de las especies preferidas estaban significativamente reducidos dentro de las zonas de forrajeo en comparación con las parcelas control (sin colonias de Atta). Las densidades de renuevos fueron independientes de las densidades de árboles adultos de especies preferidas en islas pequeñas y para especies preferidas y menos preferidas en islas grandes. Niveles altos de herbivoría de Atta pudieran ser un importante factor potencial de reducción del reclutamiento en islas pequeñas de Guri. Nuestros hallazgos contribuyen al entendimiento del papel de interacciones ecológicas alteradas como mecanismos determinísticos que dirigen un proceso de cambio en la estructura y la composición de comunidades fragmentadas.

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