Biodiversity change and ecosystem function in tropical forests

Recent debate about the fate of tropical forests has focused attention on the consequences of forest degradation and fragmentation for their diversity and composition, and the likely functional consequences of these changes. Existing data suggest that the responses of tropical forest plant and animal communities to habitat change are idiosyncratic, although a few consistent patterns are emerging. In particular, it is apparent that conventional diversity and richness metrics may not adequately represent anthropogenic changes to community structure and organisation. A widespread trend is towards ‘biotic homogenisation’: while disturbed forests may often have an equal or even a greater number of species than undisturbed forests, these species are typically drawn from a restricted pool; and endemic, restricted-range or habitat-specialist species are most likely to decline or go extinct. Similarly, studies have documented marked changes in the structure of food webs, even where the richness and diversity of component species remains little altered. What are the likely consequences of such changes for the important ecosystem functions performed by biodiversity, such as pollination and decomposition? Much of the extensive literature on the relationship between biodiversity and ecosystem function is of limited utility for answering this question, because experimental designs do not consider species-specific contributions to ecosystem function, abundance, degree of redundancy, or extinction-proneness; and few such studies have been carried out under realistic levels of diversity under field conditions, particularly in high-diversity ecosystems such as tropical forests. Furthermore, the focus has almost always been on richness as the explanatory variable, rather than the composition or structural attributes of communities. I briefly review recent papers that have begun to tackle these important issues, and consider how future research might help us understand the functional consequences of realistic changes to species composition and food-web ‘biostructure’ in tropical forests.

ZusammenfassungDie Aufmerksamkeit in der aktuellen Diskussion um das Schicksal der tropischen Wälder konzentrierte sich auf die Folgen der Degradierung und Fragmentierung der Wälder für die Vielfalt und Zusammensetzung und auf die wahrscheinlichen funktionalen Konsequenzen dieser Veränderungen. Die vorhandenen Daten lassen vermuten, dass die Reaktionen der tropischen Pflanzen- und Tiergemeinschaften des Waldes auf die Habitatveränderungen idiosynkratisch sind, auch wenn ein paar konsistente Muster auftauchen. Es ist insbesondere offensichtlich, dass die konventionellen Maße für Diversität und Artenreichtum die anthropogenen Veränderungen in der Lebensgemeinschafts-Struktur und -Organisation möglicherweise nicht adäquat repräsentieren. Ein weitverbreiteter Trend geht zu einer “biotischen Homogenisierung”. Während gestörte Wälder im Vergleich zu ungestörten Wäldern häufig eine ebenso hohe oder gar höhere Anzahl an Arten haben, stammen diese Arten typischerweise aus einem beschränkten Artenpool. Für endemische Arten, Arten mit beschränkter Verbreitung und Habitatspezialisten besteht die größte Wahrscheinlichkeit seltener zu werden oder auszusterben. In ähnlicher Weise haben Untersuchungen deutliche Veränderungen in der Struktur der Nahrungsnetze gezeigt, selbst wenn der Artenreichtum und die Diversität der vorhandenen Arten nahezu unverändert war. Was sind die wahrscheinlichen Konsequenzen dieser Veränderungen für wichtige Ökosystemfunktionen die aufgrund der Diversität erfüllt werden, wie beispielsweise die Zersetzung und Bestäubung? Eine Vielzahl der umfangreichen Literatur über die Beziehung zwischen der Biodiversität und den Ökosystemfunktionen ist von begrenztem Nutzen bei der Antwort auf diese Frage weil die experimentellen Ansätze nicht die artspezifischen Beiträge zur Ökosystemfunktion, wie Abundanz, Grad der Redundanz und Austerbeneigung berücksichtigen. Und wenige dieser Untersuchungen wurden bei realistischen Leveln von Diversität unter Freilandbedingungen durchgeführt, insbesondere nicht in hochdiversen Ökosystemen wie tropischen Wäldern. Darüber hinaus war der Fokus fast immer auf den Artenreichtum als erklärende Variable gerichtet, anstatt auf die Zusammensetzung oder strukturellen Eigenschaften der Lebensgemeinschaften. Ich gebe einen kurzen Review über die neueren Veröffentlichungen, die begonnen haben, diesen wichtigen Punkt in Angriff zu nehmen und schätze ab, inwieweit die zukünftige Forschung uns helfen kann, die funktionalen Konsequenzen von realistischen Veränderungen in der Artenzusammensetzung und Nahrungsnetz-„Biostruktur" in tropischen Wäldern zu verstehen.