ffects of Habitat Loss and Fragmentation on Population Dynamics

Abstract

We used a spatially explicit population model that was generalized to produce nine ecological profiles of long-lived species with stable home ranges and natal dispersal to investigate the effects of habitat loss and fragmentation on population dynamics. We simulated population dynamics in landscapes composed of three habitat types (good-quality habitat ranging from 10–25%, poor-quality habitat ranging from 10–70%, and matrix). Landscape structures varied from highly fragmented to completely contiguous. The specific aims of our model were (1) to investigate under which biological circumstances the traditional approach of using two types only (habitat and matrix) failed and assess the potential impact of restoring matrix to poor-quality habitat, (2) to investigate how much of the variation in population size was explained by landscape composition alone and which key attributes of landscape structure can serve as predictors of population response, and (3) to estimate the maximum fragmentation effects expressed in equivalent pure loss of good-quality habitat. Poor-quality habitat mattered most in situations when it was generally not considered (i.e., for metapopulations or spatially structured populations when it provides dispersal habitat). Population size increased up to 3 times after restoring matrix to poor-quality habitat. Overall, habitat amount accounted for 68% of the variation in population size, whereas ecological profile and fragmentation accounted for approximately 13% each. The maximal effect of (good-quality) habitat fragmentation was equivalent to a pure loss of up to 15% of good-quality habitat, and the maximal loss of individuals resulting from maximal fragmentation reached 80%. Abundant dispersal habitat and sufficiently large dispersal potential, however, resulted in functionally connected landscapes, and maximal fragmentation had no effect at all. Our findings suggest that predicting fragmentation effects requires a good understanding of the biology and habitat use of the species in question and that the uniqueness of species and the landscapes in which they live confound simple analysis.

[ES] Para investigar los efectos de la pérdida y fragmentación del hábitat sobre la dinámica poblacional utilizamos un modelo poblacional espacialmente explícito generalizado para nueve perfiles ecológicos de especies longevas con rangos de hogar estables y dispersión natal. Simulamos la dinámica poblacional en paisajes compuestos por tres tipos de hábitat (hábitat de buena calidad de 10-25%, hábitat de pobre calidad de 10-70% y matriz). Las estructura del paisaje varió desde altamente fragmentado a completamente contiguo. Las metas específicas de nuestro modelo fueron (1) investigar las circunstancias biológicas en las que falla el método tradicional de usar solo dos tipos (hábitat, matriz) y evaluar el impacto potencial de restaurar la matriz a hábitat de pobre calidad, (2) investigar cuanta variación en el tamaño de la población se explicaba solo por la composición del paisaje y cuales atributos clave de la estructura del paisaje pueden servir como predoctores de la respuesta poblacional y (3) estimar los máximos efectos de la fragmentación expresados en la pérdida equivalente de hábitat de buena calidad. El hábitat de pobre calidad fue más importante en situaciones en que generalmente no era considerado (i.e. cuando proporciona hábitat de dispersión para metapoblaciones o poblaciones espacialmente estructuradas). El tamaño poblacional incrementó hasta tres veces después de restaurar la matriz a hábitat de pobre calidad. En total, la cantidad de hábitat explicó 68% de la variación en el tamaño de la población, mientras que el perfil ecológico y la fragmentación explicaron aproximadamente 13% cada uno. El máximo efecto de fragmentación de hábitat (de buena calidad) fue equivalente a una pérdida pura de hasta 15% hábitat de buena calidad, y la máxima pérdida de individuos debido a la máxima fragmentación alcanzó 80%. Sin embargo, abundante hábitat de dispersión y un potencial de dispersión suficientemente grande resultaron en paisajes funcionalmente conectados, donde la máxima fragmentación no tuvo efecto alguno. Nuestros hallazgos sugieren que la predicción de efectos de la fragmentación requiere de un buen entendimiento de la biología y uso de hábitat de la especie en cuestión y que la unicidad de las especies y de los paisajes en que viven confunden los análisis simples.