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Slopes of Avian Species-Area Relationships, Human Population Density, and Environmental Factors
Pentes des relations espèces aviaires-superficie, densité humaine et facteurs environnementaux
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Karl L Evans, University of Sheffield, UK
Jack J Lennon, The Macaulay Institute, UK
Kevin J. Gaston, University of Sheffield, UK
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Abstract
There is increasing interest in how humans influence spatial patterns in biodiversity. One of the most frequently noted and marked of these patterns is the increase in species richness with area, the species–area relationship (SAR). SARs are used for a number of conservation purposes, including predicting extinction rates, setting conservation targets, and identifying biodiversity hotspots. Such applications can be improved by a detailed understanding of the factors promoting spatial variation in the slope of SARs, which is currently the subject of a vigorous debate. Moreover, very few studies have considered the anthropogenic influences on the slopes of SARs; this is particularly surprising given that in much of the world areas with high human population density are typically those with a high number of species, which generates conservation conflicts. Here we determine correlates of spatial variation in the slopes of species–area relationships, using the British avifauna as a case study. Whilst we focus on human population density, a widely used index of human activities, we also take into account (1) the rate of increase in habitat heterogeneity with increasing area, which is frequently proposed to drive SARs, (2) environmental energy availability, which may influence SARs by affecting species occupancy patterns, and (3) species richness. We consider environmental variables measured at both local (10 km × 10 km) and regional (290 km × 290 km) spatial grains, but find that the former consistently provides a better fit to the data. In our case study, the effect of species richness on the slope SARs appears to be scale dependent, being negative at local scales but positive at regional scales. In univariate tests, the slope of the SAR correlates negatively with human population density and environmental energy availability, and positively with the rate of increase in habitat heterogeneity. We conducted two sets of multiple regression analyses, with and without species richness as a predictor. When species richness is included it exerts a dominant effect, but when it is excluded temperature has the dominant effect on the slope of the SAR, and the effects of other predictors are marginal.
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Résumé
Il existe un intérêt croissant à propos de l’influence que l’humain exerce sur les patrons spatiaux de la biodiversité. Un des patrons les plus importants et les plus fréquemment notés est l’augmentation de la richesse spécifique avec la superficie de l’habitat, soit la relation espèce-superficie (species–area relationship; SAR). Les SAR sont utilisées à diverses fins de conservation, telles la prédiction du taux d’extinction, la définition d’objectifs de conservation et l’identification de points chauds de biodiversité. De telles applications peuvent être améliorées grâce à une compréhension approfondie des facteurs qui agissent sur la variation spatiale de la pente des SAR, facteurs qui font actuellement l’objet d’un débat vigoureux. De plus, très peu d’études ont tenu compte de l’influence anthropique sur la pente des SAR. Ceci est particulièrement surprenant sachant qu’en général, dans le monde, les endroits qui ont une forte densité humaine sont typiquement ceux qui hébergent un grand nombre d’espèces, ce qui conflictuel en termes de conservation. Dans cette étude, nous établissons les corrélats de la variation spatiale des pentes des SAR, en utilisant le cas de l’avifaune britannique. Bien que nous nous concentrions sur la densité humaine, un indice de l’activité humaine très largement utilisé, nous prenons aussi en compte : 1) le taux d’augmentation de l’hétérogénéité de l’habitat avec l’accroissement de la superficie, fréquemment invoqué en tant que cause des SAR; 2) la disponibilité d’énergie dans l’environnement, qui peut influencer les SAR en affectant les patrons d’occupation des espèces; 3) la richesse spécifique. Nous avons examiné les variables environnementales à l’échelle spatiale locale (10 km × 10 km) et régionale (290 km × 290 km), mais avons observé que l’échelle locale s’ajustait systématiquement mieux aux données. Dans notre étude, l’effet de la richesse spécifique sur la pente des SAR semble dépendre de l’échelle, puisqu’il est négatif à des échelles locales, mais positif à des échelles régionales. Les tests univariés révèlent que la pente de la SAR est corrélée négativement à la densité humaine et à la disponibilité d’énergie dans l’environnement; elle est corrélée positivement au taux d’augmentation de l’hétérogénéité de l’habitat. Nous avons réalisé deux séries d’analyses de régression multiple, avec et sans la richesse spécifique comme variable explicative. Lorsque la richesse spécifique est incluse dans l’analyse, elle exerce un effet dominant, mais lorsqu’elle est exclue, c’est la température qui exerce l’effet dominant sur la pente de la SAR; les autres variables explicatives ont un effet marginal.
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Key words
habitat diversity; human population density; macroecology; spatial statistics; species-area relationships.
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Avian Conservation and Ecology - Écologie et conservation des oiseaux. ISSN: 1712-6568
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