Decline of forest structural elements across forest–urban interfaces is stronger with high rather than low residential density

Residential development creates a variety of wildland–urban interfaces, which in turn, can affect biodiversity to different extents. Yet, the paucity of biodiversity research at wildland–urban interfaces limits our ability to guide management and conservation planning. We assessed the effect of residential density on vegetation structure (measured along 50 m transects) across urban–forest interfaces (at 0, 100 and 300 m from the urban boundary into urban and forest cover). We compared five functional forms of the effect of distance to a boundary (no-effect, linear, quadratic, piecewise linear, and categorical distance), which can vary with residential density (high and low) and identified the best models describing the proportional cover of five vegetation variables across urban–forest interfaces. We found the proportional cover of most vegetation structures had a high magnitude of change across forest–urban interfaces of high residential density (towns); whereas smoother transitions were found across forest–urban interfaces of low residential density (rural residential). Town interiors exhibited the lowest estimated proportional cover of structural elements characteristic of forests (95% CI: litter = 0–0.05, understory = 0.01–0.03, projective foliage = 0.04–0.18). In contrast, rural residential interiors retained structural elements typical of forests (95% CI: litter = 0.89–0.99, understory = 0.11–0.27, projective foliage = 0.24–0.6). The proportion of understory in forest decreased with the proximity to an urban boundary, but the rate of decline was higher closer to towns than to rural residential areas. Because fauna heavily relies on vegetation structure, the loss of forest structural elements in towns and adjacent forests highlights the urgent need to plan for biodiversity conservation in these areas. Due to rapid urbanization of forest ecosystems worldwide, we discuss advances in land planning and fire risk management that may contribute to the conservation of vegetation structures at wildland–urban interfaces.

ZusammenfassungDer Ausbau von Siedlungen bringt eine Vielzahl von Berührungsstellen zwischen naturnahen und urbanen Habitaten hervor, wodurch wiederum die Biodiversität in unterschiedlichem Ausmaß beeinflusst werden kann. Indessen begrenzt die geringe Zahl von Untersuchungen an den Schnittstellen zwischen Stadt- und Naturräumen unsere Fähigkeit, eine Richtschnur für Management- und Naturschutzplanungen bereitzustellen. Wir bestimmten den Einfluss der Besiedlungsdichte auf die Vegetationsstruktur in 50-m-Transekten, die auf der Grenze zwischen Siedlungs- und Waldbereichen und beiderseits der Grenze jeweils 100 und 300 m von ihr entfernt lagen. Wir verglichen fünf funktionale Formen des Effekts der Entfernung zur Grenze (kein Effekt, lineare, quadratische, abschnittsweise lineare und klassenweise Entfernung), die mit der Bebauungsdichte (hoch und gering) variieren können, und wir identifizierten die besten Modelle, die die proportionale Bedeckung für fünf Vegetationsvariablen an der Grenze zwischen Siedlungs- und Waldbereichen beschrieben. Wir fanden, dass sich die proportionale Bedeckung der meisten Vegetationsstrukturen an den Grenzen zwischen Siedlungs- und Waldbereichen bei dichter (städtischer) Bebauung erheblich änderte, während die Übergänge bei geringer (ländlicher) Bebauungsdichte weniger abrupt waren. Im Stadtinneren war die berechnete proportionale Bedeckung für waldtypische Strukturelemente am geringsten (95%-Konfidenzintervalle für Streu = 0–0.05, Unterwuchs = 0.01–0.03, Kronenprojektion = 0.04–0.18). Dagegen erhielten sich waldtypische Strukturelemente im Innern ländlicher Siedlungen (95%-Konfidenzintervalle für Streu = 0.89–0.99, Unterwuchs = 0.11–0.27, Kronenprojektion = 0.24–0.60). Der Anteil von Unterwuchs im Wald verringerte sich mit der Nähe zum Stadtrand, aber die Abnahmerate war in der Nähe von Städten höher als in der Nähe von ländlichen Siedlungen. Da die Fauna entscheidend von der Vegetationsstruktur abhängt, betont der Verlust von waldtypischen Strukturelementen in Städten und angrenzenden Wäldern die dringende Notwendigkeit, den Schutz der Biodiversität in solchen Gebieten zu planen. Wegen der schnellen Urbanisierung von Waldökosystem weltweit, diskutieren wir Fortschritte bei Landplanung und Feuerrisikomanagement, die dazu beitragen können, Vegetationsstrukturen an der Grenze von Natur- und Siedlungsräumen zu schützen.