Responses of Andean birds and functional groups to Land-Use changes

Abstract

El cambio en el uso del suelo se encuentra entre los principales causantes de la pérdida de biodiversidad, especialmente en los hotspots de biodiversidad como los Andes Tropicales, una región que alberga la mayor concentración de aves endémicas a nivel mundial. Las actividades humanas, como la deforestación, la expansión agrícola y el desarrollo de infraestructura, han generado la pérdida y fragmentación significativa de hábitats, modificando la estructura espacial del paisaje andino y afectando a las comunidades de aves en múltiples niveles ecológicos. Sin embargo, todavía no son comprendidos completamente los mecanismos por los que el cambio en el uso del suelo influye en la riqueza de especies, la diversidad funcional y los servicios ecosistémicos. Esta tesis doctoral adopta un enfoque multi-escala para evaluar los efectos del cambio en el uso del suelo sobre las comunidades de aves en los Andes, integrando análisis a nivel de paisaje, local y también utilizando los rasgos funcionales de las especies.

A una escala de paisaje, fueron evaluados los efectos de la composición y configuración sobre la riqueza de aves y los patrones de ocupación. A una escala local, analizamos el rol de la disponibilidad de recursos, particularmente las plantas productoras de néctar, en la estructura de las aves nectarívoras. Finalmente, a nivel funcional, exploramos si el cambio en el uso del suelo promueve un empaquetamiento de nicho (redundancia funcional) o la expansión de nicho (diversificación funcional) en los ensamblajes de aves andinas.

Nuestros resultados podrían indicar que, a nivel de paisaje, la composición es un predictor fuerte de la riqueza de aves, con la cobertura de vegetación nativa y la heterogeneidad del hábitat desempeñando roles clave en el mantenimiento de la diversidad aviar. Por otro lado, la configuración mostró efectos dependientes de la escala, influyendo en la ocupación de especies, especialmente en los grupos funcionales con mayores requerimientos de hábitat. En el caso de las aves nectarívoras, la disponibilidad de recursos florales resultó ser un factor más significativo en comparación a la estructura del paisaje, destacando la importancia de estos recursos en las redes de polinización. Nuestros análisis funcionales revelaron que la riqueza de especies, por sí sola, no refleja completamente las respuestas de la biodiversidad a los cambios en el uso del suelo. Mientras que algunos grupos mostraron una expansión de su nicho en paisajes más heterogéneos, otros, por el contrario, mostraron un empaquetamiento del nicho, lo que podría indicar también una mayor redundancia funcional.

Los resultados de la presente tesis doctoral resaltan la necesidad de implementar estrategias de conservación integrales que aborden tanto la estructura del hábitat como la disponibilidad de recursos, garantizando la persistencia de las especies y el mantenimiento de sus funciones ecológicas en paisajes modificados por actividades antrópicas. Las acciones de conservación deben priorizar la protección de bosques nativos y conservar aquellos recursos florales clave para el sustento de las aves polinizadoras. Además, la incorporación de métricas de diversidad funcional en la planificación de la conservación proporcionará una comprensión más profunda de la resiliencia de los ecosistemas frente a los cambios en el uso del suelo.

Land use change is among the primary causes of biodiversity loss, especially in biodiversity hotspots such as the Tropical Andes, a region that hosts the highest concentration of endemic birds globally. Human activities, including deforestation, agricultural expansion, and infrastructure development, have led to significant habitat loss and fragmentation, altering the spatial structure of the Andean landscape and impacting bird communities at multiple ecological levels. However, the mechanisms by which land use change influences species richness, functional diversity, and ecosystem services remain poorly understood. This doctoral thesis adopts a multi-scale approach to assess the effects of land use change on bird communities in the Andes, integrating landscape-level, local-scale, and functional trait analyses. At the landscape scale, the effects of composition and configuration on bird richness and occupancy patterns were evaluated. At the local scale, the role of resource availability, particularly nectar-producing plants, in structuring nectarivorous bird communities was analyzed. Finally, at the functional level, this study explored whether land use change promotes niche packing (functional redundancy) or niche expansion (functional diversification) in Andean bird assemblages. Our results suggested that, at the landscape level, composition is a strong predictor of bird richness, with native vegetation cover and habitat heterogeneity playing key roles in maintaining avian diversity. In contrast, configuration exhibited scale-dependent effects, influencing species occupancy, particularly in functional groups with higher habitat requirements. For nectarivorous birds, floral resource availability was found to be more significant than landscape structure, highlighting the importance of these resources for pollination networks. Functional analyses revealed that species richness alone does not completely capture biodiversity responses to land use changes. While some groups exhibited niche expansion in more heterogeneous landscapes, others showed niche packing, which could also indicate higher functional redundancy. The findings of this thesis emphasize the need for comprehensive conservation strategies addressing both habitat structure and resource availability to ensure species persistence and maintain their ecological functions in landscapes modified by human activities. Conservation actions should prioritize the protection of native forests and preserve key floral resources essential for supporting pollinating birds. Furthermore, incorporating functional diversity metrics in conservation planning will provide a deeper understanding