Use of Pollen and Ancient DNA as Conservation Baselines for Offshore Islands in New Zealand

Authors


Abstract

Islands play a key role globally in the conservation of endemic species. Many island reserves have been highly modified since human colonization, and their restoration and management usually occur without knowledge of their prehuman state. However, conservation paleoecology is increasingly being recognized as a tool that can help to inform both restoration and conservation of island reserves by providing prehuman vegetation baselines. Many of New Zealand's mammal-free offshore islands are foci for biological diversity conservation and, like many islands in the Polynesian region, were deforested following initial human settlement. Therefore, their current restoration, replanting, and management are guided either by historic vegetation descriptions or the occurrence of species on forested islands. We analyzed pollen and ancient DNA in soil cores from an offshore island in northern New Zealand. The result was a 2000-year record of vegetation change that began >1200 years before human settlement and spanned 550 years of human occupation and 180 years of forest succession since human occupation ceased. Between prehuman and contemporary forests there was nearly a complete species turnover including the extirpation of a dominant conifer and a palm tree. The podocarp-dominated forests were replaced by a native but novel angiosperm-dominated forest. There is no modern analog of the prehuman forests on any northern New Zealand island, and those islands that are forested are dominated by angiosperms which are assumed to be climax forests. The pollen and DNA evidence for conifer- and palm-rich forests in the prehuman era challenge this climax forest assumption. Prehuman vegetation records can thus help to inform future restoration of degraded offshore islands by informing the likely rate and direction of successional change; helping to determine whether natural rates of succession are preferable to more costly replanting programs; and providing past species lists if restoration replanting is desired.

Uso de Polen y ADN Antiguo como Líneas de Base de Conservación en Islas Litorales en Nueva Zelanda

Resumen

Las islas juegan un papel global clave en la conservación de especies endémicas. Muchas reservas insulares han sido modificadas significativamente desde la colonización por humanos, y su restauración y manejo generalmente ocurren sin conocimiento de su condición prehumana. Sin embargo, la paleoecología de conservación es reconocida cada vez mas como una herramienta que puede ayudar a informar la restauración y conservación de reservas insulares al proporcionar líneas de base de la vegetación prehumana. Muchas de las islas litorales de Nueva Zelanda libres de mamíferos son polos para la conservación de la biodiversidad y, como muchas islas en la región Polinesia, fueron deforestadas después de la colonización por humanos. Por lo tanto, su restauración, reforestación y manejo son guiados ya sea por descripciones históricas de la vegetación o por la ocurrencia de especies en islas arboladas. Analizamos polen y ADN antiguo en muestras de suelo de una isla litoral en el norte de Nueva Zelanda. El resultado fue un registro de 2000 años de cambios en la vegetación que comenzaron >1200 años antes de la colonización por humanos y abarcaron 550 años de ocupación humana y 180 años de sucesión forestal desde que cesó la ocupación humana. Entre bosques prehumanos y contemporáneos hubo un recambio casi completo de especies incluyendo la extirpación de una conífera dominante y una palmera. Los bosques dominados por podocarpos fueron reemplazados por un bosque nativo, pero nuevo, dominado por angiospermas. No hay bosques modernos análogos a los prehumanos en alguna isla en el norte de Nueva Zelanda, y las islas arboladas están dominadas por angiospermas y se ha asumido que son bosques clímax. La evidencia de polen y ADN para bosques ricos en coníferas y palmas en la era prehumana reta esta suposición de bosque clímax. Por lo tanto, los registros de vegetación prehumana pueden informar la restauración de islas litorales degradadas al ayudar a determinar si las tasas naturales de sucesión son preferibles en lugar de costosos programas de reforestación; proporcionando información de la tasa y dirección del proceso de sucesión; y aportando listas de especies pasadas si se desea la restauración por reforestación. tes se distribuyeron nomalmente litorales de Nueva Zelanda libres de mamdesde la colonizacimiostes se distribuyeron nomalmente

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