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Spatial Variation in Species Diversity and Composition of Forest Lepidoptera in Eastern Deciduous Forests of North America

Authors


*  Current address: Department of Environmental Science and Policy, Olin Hall, Drake University, Des Moines, Iowa 50311, email keith.summerville@drake.edu

Abstract

Abstract: The primary emphasis of conservation biology has moved away from attempting to manage single species within a given habitat to the preservation of entire communities within ecoregions, requiring that greater attention be paid to how biodiversity and species composition vary across spatial scales. Using a nested sampling design, we examined spatial variation in the biodiversity of forest Lepidoptera across three hierarchical levels: 20 forest stands, five sites, and three ecoregions. We used blacklight traps to sample the moth communities of each forest stand every week in June and August of 2000. Lepidopteran community composition was most significantly influenced by ecoregional differences, whereas patterns of α and β diversity across scales differed depending on how diversity was measured. Diversity partitioning models demonstrated that turnover in species richness occurred equally across all spatial scales because numerically rare species were continually encountered. In contrast, within-stand effects disproportionately influenced Simpson and Shannon diversity ( relative to outcomes from randomization tests ), suggesting that local factors determined species dominance. Because most Lepidoptera in forests appear to be rare ( >50% ), it will be impossible for conservation biologists to design management plans to account for every species. We suggest that a more meaningful strategy would be to identify species that attain a reasonable abundance within a community ( 5–10% of all the individuals in a sample ) and that are unique to particular spatial levels. This strategy should produce two desirable outcomes: the conservation of species that render ecoregions distinct and the maintenance of functionally dominant species within forests.

Abstract

Resumen: El enfoque principal de la biología de la conservación ha pasado del manejo de especies individuales en un hábitat determinado a la conservación de comunidades enteras en ecoregiones determinadas, para lo cual se requiere prestar mayor atención a variaciones de biodiversidad y composición de especies a distintas escalas espaciales. Utilizando un muestreo anidado, examinamos la variación espacial de la biodiversidad de lepidópteros de bosque a tres niveles jerárquicos: 20 áreas forestales, cinco sitios y tres ecoregiones. Utilizamos trampas de luz negra para muestrear semanalmente las comunidades de mariposas nocturnas de cada área forestal entre junio y agosto del 2000. La composición de la comunidad de lepidópteros varió significativamente con diferencias ecoregionales, mientras que los patrones de diversidad α y β en cada escala difirieron dependiendo de como se midió la diversidad. Los modelos de partición de diversidad demostraron que en todas las escalas espaciales hubo la misma renovación de la riqueza de especies porque continuamente se encontraban especies numéricamente raras. En contraste, los efectos dentro del área forestal tuvieron una influencia desproporcional sobre los índices de diversidad de Simpson y de Shannon ( en relación a pruebas aleatorias ), lo cual sugiere que la dominancia de especies depende de factores locales. Debido a que la mayoría de los lepidópteros en bosques parecen ser raros ( >50% ), será imposible para biólogos de la conservación diseñar planes de manejo que tengan en cuenta todas las especies. Sugerimos que una estrategia más significativa sería identificar las especies que alcancen una abundancia razonable dentro de una comunidad determinada ( 5–10% de todos los individuos de una muestra ) y que correspondan a una única escala espacial. Esta estrategia produciría dos resultados deseables: la conservación de especies que caracterizan las ecoregiones y el mantenimiento de especies funcionalmente dominantes dentro de los bosques.

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