Life-history traits affect vulnerability of butterflies to habitat fragmentation in urban remnant forests

Abstract

In natural ecosystems, species assemblages of isolated ecological communities frequently exhibit a nested pattern. The rapid urbanization that has occurred in Tokyo, central Japan, has resulted in the formation of extensive isolated forest remnants. We examined how geographic factors and the life-history traits of butterflies affected the occurrence of nested distribution patterns in butterflies from 20 forest remnants in the city. The species inhabiting each remnant were surveyed using transect counts, and the geographic attributes of the forest remnants, such as remnant shape, isolation, and distance to a region of contiguous forest were characterized.The species life-history traits that were considered included host plant type, host plant range, voltinism, and adaptability of the butterflies to the matrix (i.e., areas outside forest remnants). Butterfly species with host plants that were cultivated within the matrix were defined as highly adaptable species. The results showed that the butterfly assemblages in the surveyed area were significantly nested. In addition, the nested rankings (NR) of remnants, which are used as indicators of extinction vulnerability, were correlated with remnant area but not with remnant shape, isolation, or distance to the continuous forest. The best model based on AIC_c revealed that species with short flying periods and a narrow host plant range consisting of woody plants that were not cultivated in the matrix had low associated NR values. Our findings showed that selective local extinction may contribute to the nestedness of butterflies in forest remnants, and that host plant type, host plant range, voltinism, and adaptability to the matrix appear to affect butterfly vulnerability to habitat fragmentation. From a conservation perspective, understanding the factors that influence extinction vulnerability has important implications, because it allows us to predict why some butterfly species are more susceptible to extinction than others.

Résumé

Dans les écosystèmes naturels, les assemblages d'espèces des communautés écologiques isolées présentent fréquemment des patrons de distribution emboîtés. L'urbanisation rapide de la ville de Tokyo, au centre du Japon, a conduit à la création de vastes forêts résiduelles isolées. Nous avons examiné les effets des caractéristiques géographiques et des traits d'histoire de vie des papillons sur la présence de patrons emboîtés de distribution des papillons dans 20 forêts résiduelles urbaines. Les espèces présentes dans chaque forêt résiduelle ont été sondées en utilisant des décomptes par transect et les attributs géographiques des forêts résiduelles (comme la forme, l'isolement et la distance d'une région de forêt continue) ont été caractérisés. Les traits d'histoire de vie pris en compte étaient le type et l'éventail de plantes hôtes, le voltinisme et la capacité d'adaptation des papillons à la matrice (c'est-à-dire les secteurs à l'extérieur des forêts résiduelles). Les espèces de papillons dont les plantes hôtes étaient cultivées dans la matrice ont été définies comme ayant une capacité d'adaptation élevée. Les résultats ont montré que les assemblages de papillons dans la zone étudiée étaient significativement emboîtés. De plus, le classement des forêts résiduelles selon leur emboîtement, utilisé comme indicateur de la vulnérabilité à l'extinction, était corrélé avec la superficie de la forêt résiduelle, mais pas avec sa forme, son isolement ou sa distance d'une forêt continue. Le meilleur modèle basé sur l'AIC^c a révélé que les espèces ayant une courte période de vol et un éventail étroit de plantes hôtes composé de plantes ligneuses non cultivées dans la matrice obtenaient de faibles valeurs de classement. Les résultats ont donc montré que l'extinction sélective locale peut contribuer à l'emboîtement des assemblages de papillons de forêts résiduelles et que le type et l'éventail de plantes hôtes, le voltinisme et la capacité d'adaptation à la matrice semblent influencer la vulnérabilité des papillons à la fragmentation de l'habitat. Dans une perspective de conservation, la compréhension des facteurs qui influencent la vulnérabilité à l'extinction a des implications importantes parce qu'elle nous permet de prédire pourquoi certaines espèces de papillons sont plus susceptibles à l'extinction que d'autres.

Keywords:

• butterfly assemblages
• forest fragmentation
• life-history traits
• nestedness
• urbanization

Mots-clés:

• assemblage de papillons
• emboîtement
• fragmentation forestière
• traits d'histoire de vie
• urbanisation