Modularity and robustness of a plant-frugivore interaction network in a disturbed tropical forest

ABSTRACT

Tropical forests are undergoing a biodiversity crisis including defaunation processes. Structure and function of biotic communities in disturbed ecosystems can be assessed with network analyses of interspecific interactions. In a disturbed tropical forest we studied the network of interactions between fruiting plants and three groups of frugivorous animals, determining the structure, modular roles of species and the robustness of the network under simulated extinction scenarios based on species strength (SS) (relevance), species role (SR) (connectivity) and body size (vulnerability). We recorded 5,347 interactions between 63 frugivore and 60 plant species. The network had a modular structure with four modules: (1) plants with exposed fruits consumed by bats; (2) plants with juicy fruits consumed by larger birds; (3) plants with dry high-lipid-content fruits consumed by migratory birds; and (4) generalist plants consumed by several frugivores (three guilds). Robustness of the network was lower when species with high SS or important connectivity roles (i.e., module hubs) were lost first; when larger animals were lost first the network was more robust than in the other scenarios. Our results suggest that modularity may protect disturbed communities against species loss. We provide bases for developing ecologically-sound measures for the conservation of ecological interactions in anthropogenic landscapes.

RÉSUMÉ

Les forêts tropicales subissent une crise de la biodiversité incluant une perte d’espèces animales. La structure et la fonction des communautés biotiques des écosystèmes perturbés peuvent être évaluées par l’analyse des réseaux d’interactions interspécifiques. Dans une forêt tropicale perturbée, nous avons étudié le réseau d’interactions entre les plantes à fruits et trois groupes d’animaux frugivores, en déterminant la structure et le rôle modulaire des espèces et la robustesse du réseau à des scénarios d’extinction simulés en nous basant sur la force des espèces (pertinence), le rôle des espèces (connectivité) et la taille corporelle (vulnérabilité). Nous avons enregistré 5347 interactions entre 63 frugivores et 60 espèces de plantes. Le réseau avait une structure modulaire à quatre nœuds: (1) plantes à fruits apparents consommés par des chauves-souris; 2) plantes à fruits juteux consommés par de grands oiseaux; 3) plantes à fruits secs à haute teneur lipidique consommés par des oiseaux migrateurs; et 4) plantes généralistes consommées par plusieurs frugivores (trois guildes). La robustesse du réseau était plus faible quand les espèces à force élevée ou à rôle important dans la connectivité (c.-à-d. nœuds modulaires) disparaissaient en premier; quand les animaux plus grands disparaissaient en premier le réseau était plus robuste que dans les autres scénarios. Nos résultats suggèrent que la modularité pourrait protéger les communautés contre la perte d’espèces. Nous fournissons les bases qui permettront de développer des mesures écologiquement fiables de conservation des interactions écologiques dans les paysages anthropisés.

KEYWORDS:

• birds
• mammals
• ecological interaction network
• frugivory
• modularity
• robustness

MOTS CLÉS:

• oiseaux
• mammifères
• réseau d’interactions écologiques
• frugivorie
• modularité
• robustesse

Acknowledgments

We are particularly grateful to Antonio López-Carretero for help in the field and data analysis. We thank Dr. Wesley Dáttilo and two anonymous reviewers for comments on previous versions of the manuscript. We thank Enrique Romero, Omar Romero and all of the field assistants for their help, as well as all the staff at CICOLMA.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Supplementry matieriels

Supplemental data for this article can be accessed here.

Additional information

Funding

This work was funded by the following institutions: Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) graduate fellowship (234062) to R.R.M., CONACYT research grant (SEP-CONACYT 2010-152884) to E.A., and Instituto de Ecología, A.C. research grant (2003011143) to C.D.C.