Additive Partitioning of Species Diversity across Multiple Spatial ScalesDivisión Aditiva de la Diversidad de Especies en Escalas Espaciales Múltiples: Implications for Regional Conservation of BiodiversityImplicaciones para la Conservación de Biodiversidad Regional


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Abstract

Ecologists and conservation biologists are keenly interested in how patterns of species diversity change across spatial scales. We examined how additive partitioning can be used to statistically evaluate spatial patterns of species diversity and develop conservation strategies. We applied additive partitioning to data on arboreal beetle diversity (richness, Shannon, Simpson) collected from a nested design consisting of four hierarchical levels—trees, forest stands, sites, and ecoregions—that corresponded to increasingly broader spatial scales within the eastern deciduous forest of Ohio and Indiana (U.S.A.). A significant percentage (relative to that of randomization tests) of total species richness and Shannon and Simpson diversity was attributed to beta diversity between ecoregions and, to a lesser extent, among sites (parks and nature preserves) within ecoregions. Hierarchical cluster analysis corroborated these findings. We also found differences between rare species (<0.05% of total abundance) and common species (>0.5% of total abundance) in the overall percentage of richness explained by each spatial scale. Rare species accounted for the majority (45%) of the 583 total beetle species in our study and were strongly influenced by broad spatial scales (i.e., ecoregions), whereas the richness of common species was significantly greater than expected across the range of spatial scales (from trees to ecoregions). Our results suggest that the most effective way to preserve beetle diversity in the eastern deciduous forest of the United States is to acquire and protect multiple sites within different ecoregions. More generally, we advocate the use of diversity partitioning because it complements existing models in conservation biology and provides a unique approach to understanding species diversity across spatial scales.Resumen:Los ecólogos y biólogos de la conservación están muy interesados en la manera en que cambian los patrones de diversidad de especies a través de escalas espaciales. Examinamos como se puede utilizar la división aditiva para evaluar patrones espaciales estadísticamente y desarrollar estrategias de conservación. Aplicamos la división aditiva a datos de diversidad de escarabajos arbóreos (riqueza, Shannon, Simpson) recolectados con un diseño anidado que consiste de cuatro niveles jerárquicos—árboles, bosques, sitios y ecoregiones—que correspondían a escalas espaciales progresivamente mayores en el bosque deciduo de Ohio e Indiana (E.U.A.) Un porcentaje significativo (relativo a pruebas al azar) del total de la riqueza de especies y la diversidad de Shannon y Simpson se debe a la diversidad beta entre ecoregiones y, en menor extensión, entre sitios (parques y reservas naturales) dentro de las ecoregiones. Análisis de cluster jerárquicos corroboraron estos hallazgos. También encontramos diferencias entre especies raras (<0.05% de la abundancia total) y comunes (>0.5% de la abundancia total) en el porcentaje total de riqueza explicada por cada escala espacial. Las especies raras fueron la mayoría (45%) del total de 583 especies de escarabajos en nuestro estudio y estuvieron fuertemente influidas por escalas espaciales amplias (es decir, ecoregiones), mientras que la riqueza de especies comunes fue significativamente mayor que la esperada en todo el rango de escalas espaciales (desde árboles a ecoregiones). Nuestros resultados sugieren que la manera más efectiva de preservar la diversidad de escarabajos en el bosque deciduo oriental de Estados Unidos es adquirir y proteger múltiples sitios dentro de diferentes ecoregiones. Más ampliamente, recomendamos el uso de la división aditiva porque complementa a los modelos existentes en biología de la conservación y proporciona una aproximación única al entendimiento de la diversidad de especies a lo largo de escalas espaciales.

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