Niche packing in hummingbird-pollinated plants along an elevation gradiente in a tropical forest

Abstract

Resumo: Gradientes altitudinais influenciam a riqueza e distribuição das espécies, assim como funções ecossistêmicas como a polinização. O aumento de riqueza é comumente encontrado em áreas altitudinalmente mais baixas, uma vez que há um aumento de heterogeneidade e complexidade de habitat em comparação com as áreas mais elevadas. Esses fatores se devem principalmente às questões atreladas ao relaxamento de condições ambientais que propiciam o aumento da diversidade. Contudo, espécies que ocupam o mesmo nicho tendem a se excluir por competição. Há dois processos contrastantes que explicam a coexistência das espécies: expansão e empacotamento de nicho. No primeiro caso, espécies adicionadas dentro do sistema biológico apresentam características extremas aumentando o tamanho de nicho descrito para a comunidade. Por outro lado, espécies podem ser adicionadas em espaços de nicho já existentes. A potencial competição entre espécies semelhantes pode ser diminuída através da especialização do uso de recurso ou pela facilitação. Neste estudo, analisamos como a elevação afeta a expansão e empacotamento do nicho de polinização com base em atributos florais. Foram avaliadas 11 comunidades de plantas polinizadas por beijaflores ao longo de um gradiente em uma floresta andina no norte do Equador. Utilizamos duas métricas de diversidade funcional (volume e preenchimento) para descrever a expansão e empacotamento de nicho, respectivamente. Observamos que o preenchimento funcional aumenta com o gradiente de elevação enquanto que o volume funcional permanece constante. Dois processos podem estar estruturando a organização dessas comunidades. O primeiro é a especialização das interações, uma vez que plantas com ajuste morfológico forte com os beija-flores diminuem a competição por polinizadores. O segundo pode ser a facilitação que ocorre quando espécies mais abundantes atraem mais polinizadores beneficiando as espécies raras com morfologia semelhante. Concluímos, portanto, que o empacotamento de nicho é o processo que modula as comunidades no gradiente de elevação, permitindo a coexistência de espécies nas comunidades mais ricas.

Abstract: Elevation gradients influence the species richness and distribution, as well as ecosystems functions as pollination. The richness increase is commonly found towards lower elevations, once there is heterogeneity and habitat complexity increasing compared to the higher elevations. These factors are mainly due to environmental conditions relaxing that promotes the diversity increase. However, species occupying the same niche tend to exclude themselves by competition. There are two processes explaining the the species coexistence: niche packing and expansion. In the first case, species added within the biological system present extreme features increasing the described niche size for the community. On the other hand, species may be added in already existed niche spaces. The potential competition between similar species may decrease through either resource use specialization or facilitation. In our study, we have assessed how elevation affects the pollination niche packing and expansion based on floral traits. We assessed 11 communities of hummingbird-pollinated plants along an andean forest gradient located at northwest Ecuador. We used two functional diversity metrics (volume and filling) to describe the niche packing and expansion. We observed the functional filling increase with the elevation gradient while the functional volume remains constant. Two processes may be structuring the communities assembly. The first is the interactions specialization, once well matched plants with hummingbirds decrease the pollinators competition. The second one may be the facilitation that occurs when the most abundant species attract more pollinators benefiting the rare species with similar morphologies. We, therefore, conclude the niche packing is the process modulating the communities along the elevation gradient, allowing the species coexistence in the richest communities.