Stand diversification and tropical ecosystems: community ecology of beetles and ecosystem functioning in Sardinilla, Panama

Buddle, Christopher (Internal/Supervisor) Windsor, Donald (Internal/Cosupervisor2) La déforestation cause de plus en plus d’inquiétude pour la conservation de la biodiversité dans les tropiques. Durant les dernières années, plusieurs initiatives de reforestation ont été mises en place, telles que l’implantation de systèmes agroforestiers. Pourtant, ces systèmes font face à plusieurs menaces, et ce, même à une petite échelle. En effet, les herbivores peuvent avoir un effet disproportionné sur le fonctionnement des arbres, surtout en comparaison à leur petite taille. Ce mémoire même l’emphase sur le rôle du taux de diversification des arbres sur la réduction des dommages causés par les herbivores et utilise la plantation de Sardinilla (Panama) comme site modèle. Cette recherche pourra améliorer notre compréhension du rôle joué par les herbivores dans la régulation des processus écosystémiques.Le Chapitre 1 établit le contexte de la recherche, en se concentrant sur une revue de la littérature scientifique sur les insectes herbivores et le fonctionnement des écosystèmes, mais aussi sur l’effet du taux de diversification sur la résilience des écosystèmes. Le Chapitre 2 décrit et caractérise la communauté de coléoptères dans la plantation de Sardinilla, en relation avec le taux de diversification, ainsi que certaines variables environnementales locales. Nos résultats démontrent l’impact général de la diversification sur l’assemblage des communautés, autant au niveau des morpho espèces qu’au niveau fonctionnel, en plus d’être uniformes en termes de diversité fonctionnelle. De plus, l’ouverture de la canopée et la couverture végétale, qui régulent le microclimat, ont un effet significatif sur les communautés de coléoptères. Le Chapitre 3 utilise la modélisation par équation structurelle (SEM) pour évaluer les relations liant les variables environnementales aux coléoptères dans ce système agroforestier tropical et expérimental. Les principaux constats de cette analyse exploratoire montrent une relation négative entre la biomasse aérienne et la diversité des coléoptères et entre la diversité des coléoptères et les taux d’herbivores. De plus, la biomasse aérienne semble être le facteur décisif sur le niveau d’herbivores.Ce mémoire établit des liens entre les herbivores et le fonctionnement de l’écosystème dans la plantation de Sardinilla. En allant de l’avant, les informations amassées contribueront au bagage de connaissances accumulées par le projet Sardinilla depuis 15 ans. Comprendre les effets potentiels des herbivores sur les systèmes agroforestiers est un pas vers la gestion durable de ces forêts et supporte leur utilisation comme initiatives pour contrer la déforestation en Amérique centrale. Deforestation is a growing threat to biodiversity in the tropics. In the last few years, a number of reforestation initiatives, such as agroforestry systems, have been put in place. However, agroforestry systems are under threat by herbivory and this influence can be felt even at a very small scale. In fact, herbivores can have highly disproportionate effects on tree functioning. This research focuses on the role of stand diversification in reducing insect herbivory damage, using the Sardinilla plantation as a model site. The research will improve our understanding of the role played by herbivores in regulating processes in the ecosystem.Chapter 1 establishes the context of the research, focusing primarily on reviewing scientific knowledge about insect herbivory and ecosystem functioning as well as the effect of stand diversification on ecosystem resilience. Chapter 2 describes and characterizes the beetle community in the Sardinilla plantation, Panama, in relation to stand diversification and local environmental variables. Our results show that experimental manipulation of tree diversity impact overall beetle community assemblages, for both morphospecies and functional diversity, and that the beetle communities in diverse tree stands are functionally even. Additionally, canopy openness and vegetation, which regulates microclimate, has a significant effect on beetle communities. Chapter 3 focuses on using Structural Equation Modeling (SEM) to assess relationships between environmental variables and beetles in an experimental neotropical agroforestry setting. The major findings of this exploratory analysis show that there is a negative relationship between aboveground biomass and beetle diversity and between beetle diversity and herbivory. Aboveground plant biomass also seemed to be the most important determinant of herbivory.This thesis establishes links between herbivory and ecosystem functioning in the Sardinilla plantation. Moving forward, the information gathered will contribute to the wealth of knowledge already accumulated by the Sardinilla project during the last 15 years. Understanding the potential effects of herbivores in agroforestry systems is a step towards ensuring the sustainability of these forests and support their use as an initiative to counter deforestation in Central America.