Contributo relativo delle componenti partizionate della beta-diversità alla ricchezza di specie dei lepidotteri notturni in ecosistemi forestal

Stefano Scalercio, Annamaria Ienco, Leonardo Dapporto, Silvia Greco, Marco Infusino

Parole chiave: β-diversità; indici di dissimilarità; lepidoptera; ecosistemi forestali mediterranei.

Il partizionamento della β-diversità nelle componenti di turnover e perdita di specie è un approccio comune per misurare l'importanza di questi processi su larga scala e per studi biogeografici, ma raramente è stato utilizzato su piccola scala e per studi ecologici, sebbene possa fornire spunti importanti per la gestione del territorio. Ciò è probabilmente dovuto alla mancanza di un metodo di partizionamento accettato dalla maggior parte degli autori e alla scarsa disponibilità di dataset sufficientemente grandi e derivanti da campionamenti standardizzati, necessari per gli studi ecologici. In questo lavoro abbiamo testato l'efficacia delle metriche proposte da Baselga per misurare il contributo del turnover (βsim) e della nestedness- resultant dissimilarity (βnes – misura della perdita di specie) alla β-diversità generale (βsor), sia a scala regionale che locale, dove i processi ecologici recenti sono più forti di quelli storici nel plasmare la β-diversità.

IV Congresso Nazionale di Selvicoltura - Torino, 5-9 Novembre 2018

Il bosco: bene indispensabile per un presente vivibile e un futuro possibile 82 Inoltre, abbiamo studiato il significato del controverso concetto di βnes in cerca di una chiave di lettura ecologica per questa metrica. Abbiamo analizzato un ampio set di dati di presenza/assenza riguardante 593 specie di lepidotteri notturni campionati con trappole luminose all'interno di 72 stand di quattro ecosistemi forestali in Calabria, nel sud Italia. Metodi di ordinamento e analisi delle somiglianze sono stati usati per valutare il contributo relativo di βsim e βnes a formare βsor e per valutare le loro relazioni con le variabili ecologiche selezionate. Abbiamo riscontrato che βsor era dovuto principalmente al turnover, che generava circa il 98,5% della β-diversità dell'intero campione (scala regionale) e circa il 91% di quella delle singole foreste (scala locale). Le analisi di ordinamento basate su βsim raggruppano gli stand a seconda degli ecosistemi forestali a cui appartengono, mentre βnes li ordina solo in base alla loro ricchezza in specie. Tuttavia, l'aggiunta di βnes a βsim (cioè βsor) ha prodotto un raggruppamento degli stand ecologicamente coerente, in quanto βnes ha influenzato significativamente la risposta dei pattern di β-diversità alle variabili ecologiche selezionate, soprattutto alla copertura vegetale dominante. Nel castagneto, l'effetto sulla βnes della copertura vegetale dominante è risultato particolarmente significativo, come previsto per un habitat altamente perturbato. Lo stesso si è verificato per la foresta di pino nero calabrese, dove i prati erbacei sono il risultato di forti disturbi umani, come il pascolo intensivo delle mucche e la lavorazione del terreno. Infatti, questi habitat non ospitano comunità caratteristiche di lepidotteri e presentano una bassa ricchezza di specie, di cui solo tre esclusive. Perciò βsim non è in grado di discriminare gli habitat erbacei dagli alberi, ma può differenziare alberi ed aree erbacee dagli arbusti, poiché hanno un più alto tasso di turnover a causa di una particolare composizione floristica. Anche nella foresta di abete bianco, dove non ci sono habitat erbacei di origine naturale, l'ordinamento degli stand in base alla copertura vegetale dominante viene migliorato quando βnes è aggiunto a βsim. Un'eccezione è la faggeta del Pollino, l'unica foresta in cui la βnes non è significativamente correlata alla copertura vegetale dominante. Ciò è dovuto alla presenza di habitat erbacei di origine naturale popolati da particolari specie di lepidotteri e da una ricchezza di specie relativamente alta, che determina una maggiore importanza del turnover anche nelle praterie pascolate. In conclusione, quando la valutazione della β-diversità coinvolge più di un ecosistema, la βnes contribuisce a perfezionare il significato ecologico dei modelli di diversità se aggiunto al turnover. Inoltre, abbiamo visto che βnes ha un significato ecologico più immediato a scala locale, quando viene analizzato un singolo ecosistema, poiché è in grado di riconoscere pattern causati da processi di perdita di specie che caratterizzano habitat altamente perturbati, come i boschi recentemente ceduati e le praterie di origine antropica, acquisendo un potenziale e importante uso applicativo.

Relative contribution of partitioned beta-diversity components to regional and local assessments of moth richness in forest ecosystems

Keywords: β-diversity; dissimilarity indices; lepidoptera; mediterranean forest ecosystems.

The partitioning of β-diversity into components due to species replacement and species loss is a recurrent practice to measure the importance of these processes at large scales and for biogeographic studies, but it was rarely used at small scales and for ecological studies although it could provide key insights for land management. This is probably due to the lack of a generally accepted partitioning method and to the scarce availability of datasets large enough and deriving from standardized sampling effort, necessary for ecological studies. In this work we tested the efficacy of the popular Baselga’s metrics to measure the contribution of spatial turnover (βsim) and nestedness-resultant dissimilarity (βnes) to the overall β-diversity (βsor) at regional and local scales, those where recent ecological processes are stronger than historical ones in shaping β-diversity. Furthermore, we investigated the meaning of the controversial concept of nestedness-resultant dissimilarity, looking for an ecological reading key of this metric. We analyzed a large presence/absence dataset concerning 593 species of nocturnal Lepidoptera sampled by light trapping within 72 stands of four forest ecosystems in Calabria, southern Italy. Ordination methods and Analysis of Similarities were used to assess the relative contribution of βsim and βnes to βsor, and to assess their relationships with selected ecological variables. We found that βsor was mostly due to turnover, around 98.5% in β-diversity assessment of the whole

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Il bosco: bene indispensabile per un presente vivibile e un futuro possibile 83 sample (regional scale), and around 91% in β-diversity assessment of individual forests (local scale). Ordination analyses based on βsim grouped stands according to the forest ecosystems they belong, whilst βnes alone ordinated stands coherently with their species richness. Nevertheless, the addition of βnes to βsim (i.e. βsor) produced a more ecologically coherent grouping of stands, as the former significantly affected the response of β- diversity patterns to selected ecological variables, mainly to the dominant vegetation cover. In chestnut forests, the effect of dominant vegetation cover on nestedness-resultant dissimilarity was particularly significant, as expected for a highly perturbed habitat, as a coppiced forest is. The same occurred for the Calabrian black pine forest, where herb-dominated stands are only the result of strong human disturbance, such as intensive cow grazing and soil tillage. In fact, sampled herb-dominated habitats did not host their own moth communities, as they had a low species richness and only three exclusive species. This is why βsim was not able to discriminate herbs from trees, but was more able to discriminate trees and herbs from shrubs, as they had a higher rate of species replacement due to the presence of a peculiar floristic composition and a related moth fauna. Also in silver fir forest, where herbaceous habitats of natural origin do not occur, the ordination of stands according to their dominant vegetation cover was ameliorated when βnes was added to βsim. An exception was represented by the Pollino beech forest ecosystem, the only forest where nestedness-resultant dissimilarity was not significantly related to dominant vegetation cover. This pattern was due to the presence of herbaceous habitats of natural origin inhabiting peculiar moth species and a relatively high species richness, determining an increased importance of turnover also in extensively grazed prairies. In conclusion, when the β-diversity assessment involves more than one ecosystem, βnes contributes to refine ecological significance of diversity patterns, if added to a measure of pure turnover. We also found that βnes had a more immediate ecological meaning at local scale, when an individual ecosystem was analyzed, being able to recognize patterns determined by species loss processes, characterizing highly perturbed habitat such as recently coppiced woodlots and grasslands of anthropogenic origin, acquiring a potential and important applicative use.

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