Diversity of Interactions: A Metric for Studies of Biodiversity

Authors


ABSTRACT

Multitrophic interactions play key roles in the origin and maintenance of species diversity, and the study of these interactions has contributed to important theoretical advances in ecology and evolutionary biology. Nevertheless, most biodiversity inventories focus on static species lists, and prominent theories of diversity still ignore trophic interactions. The lack of a simple interaction metric that is analogous to species richness is one reason why diversity of interactions is not examined as a response or predictor variable in diversity studies. Using plant–herbivore–enemy trophic chains as an example, we develop a simple metric of diversity in which richness, diversity indices (e.g., Simpson's 1/D), and rarefaction diversity are calculated with links as the basic unit rather than species. Interactions include all two-link (herbivore–plant and enemy–herbivore) and three-link (enemy–herbivore–plant) chains found in a study unit. This metric is different from other indices, such as traditional diversity measures, connectivity and interaction diversity in food-web studies, and the diversity of interaction index in behavioral studies, and it is easier to compute. Using this approach to studying diversity provides novel insight into debates about neutrality and correlations between diversity, stability, productivity, and ecosystem services.

RESUMEN

Las interacciones multitróficas son en gran parte responsables por el origen y el mantenimiento de la diversidad de especies, y las investigaciones de estas interacciones han contribuido a avances teóricos en ecología y biología evolutiva. Sin embargo, en la mayoría de los inventarios de biodiversidad se hacen listas estáticas de especies, y las teorías de la diversidad más prominentes siguen ignorando las interacciones tróficas. La falta de una métrica de interacción sencilla y que sea análoga a la riqueza de especies es una de las razones para que no se examine la diversidad de interacciones como una respuesta o una variable dependiente en estudios de diversidad. Usamos las cadenas tróficas de plantas-herbívoros-enemigos como un ejemplo y desarrollamos una variable simple de diversidad en la cual se puede calcular la riqueza de interacciones o los índices de diversidad (por ejemplo, 1 / D de Simpson) y la diversidad de rarefacción; se usan los enlaces como la unidad básica en lugar de las especies. Las interacciones incluyen todas las interacciones de dos enlaces (planta-herbívoro y herbívoro-enemigo) y de tres enlaces (enemigo-herbívoro-planta) que se encuentra en muestreos o censos por transectos o por parcelas. Esta variable es diferente de otros índices de diversidad tradicionalmente usados como la conectividad de interacción en estudios de cadenas tróficas, y el índice de diversidad de interacciones que se usa en estudios comportamentales, además es más fácil de calcular. Usando esta aproximación para estudiar la diversidad de interacciones creará nuevas perspectivas en debates sobre la teoría neutral y las correlaciones entre la diversidad, la estabilidad, la productividad, y servicios de los ecosistemas.

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