The impact of introduced animals and plants on São Tomé seed-dispersal network

Abstract

As invasões biológicas são um dos principais impulsionadores da perda de biodiversidade em todo o mundo, sendo particularmente perturbadora para as ilhas oceânicas. Essas extinções de espécies implicam a perda de funções do ecossistema, como a dispersão de sementes por animais. Trabalhando no hotspot de endemicidade da ilha de São Tomé, utilizamos análises complexas de rede de última geração para avaliar o impacto de grandes dispersores introduzidos nas redes de dispersão de sementes, formadas por pequenos dispersores endêmicos. As comunidades insulares evoluíram sob baixa pressão seletiva de grandes vertebrados, filtrados pela barreira oceânica para a dispersão. Portanto, a integração de grandes dispersores em São Tomé é susceptível de ter grandes implicações para a dispersão de plantas nativas e introduzidas, modelando o recrutamento de plantas e o futuro das florestas nativas.Durante um ano, compilámos interações entre plantas e os dispersores das suas sementes, através de cinco métodos complementares de amostragem: observações diretas, revisão literária, questionários, análise de excrementos e conteúdos estomacais. Após a reconstrução da rede de dispersão, avaliámos se a origem dos dispersores (nativos vs. introduzidos) ou a largura da sua garganta afeta o seu papel enquanto dispersores de sementes, nomeadamente: número de plantas dispersadas, grau de seletividade (d'), “species strenght” e tamanho das sementes dispersadas. A rede de São Tomé revelou 419 interações entre 22 espécies de dispersores (12 aves, 2 morcegos, 1 cobra e 7 mamíferos não voadores) e 150 espécies de plantas. Duas das plantas mais frequentemente dispersadas, Cecropia peltata e Rubus rosifolius são espécies altamente invasoras. Cada método de amostragem revelou-se principalmente útil para um pequeno grupo de dispersores, fornecendo por isso informação altamente complementar. Os questionários provaram ser o método de amostragem que contribuiu com mais interações, seguido da análise de excrementos e de conteúdos estomacais. Os dispersores nativos e introduzidos não diferiram significativamente em nenhum dos três descritores topológicos analisados, no entanto os dispersores introduzidos tenderam a dispersar espécies com sementes maiores. Esta diferença deve-se especificamente à maior largura da garganta dos dispersores introduzidos. No seu conjunto, estes resultados apontam para um importante potencial perturbador dos dispersores introduzidos, ao alterarem a pressão seletiva em favor de espécies com sementes grandes. Estas diferenças no tamanho das sementes dispersadas não se refletiu contudo em diferenças na topologia das interações estabelecidas, alertando para a necessidade de considerar simultaneamente características biológicas na interpretação das redes de interações.

Biological invasions are a key driver of biodiversity loss worldwide being particularly disruptive on oceanic islands. Such species extinctions entail the loss of ecosystem functions such as seed dispersal by animals. Working in the endemicity hotspot of São Tomé Island, we used state-of-the art complex network analysis to evaluate the impact of large introduced dispersers on seed-dispersal networks formed by small endemic dispersers. Island communities have evolved under low selective pressure from large vertebrates, filtered by the oceanic barrier to dispersal. Therefore, the integration of large dispersers into São Tomé is likely to have large implications for the dispersal of native and introduced plants, shaping plant recruitment and the future of the native forests. During one year, we compiled interactions between plants and seed dispersers through five complementary sampling methods: direct observations, literary review, questionnaires, excrement analysis and stomach contents. After rebuilding the dispersion network, we evaluated whether the origin of the dispersers (natives vs. introduced) or the width of their throat affects their role as seed dispersers, namely: number of plants dispersed, degree of selectivity (d '), "Species strength" and seed size dispersed. The São Tomé network revealed 419 interactions between 22 dispersers species (12 birds, 2 bats, 1 snake and 7 non-flying mammals) and 150 plant species. Two of the most frequently dispersed plants, Cecropia peltata and Rubus rosifolius are highly invasive species. Each sampling method proved to be particularly informative for a small group of dispersers, and therefore their results are largely complementary. The questionnaires proved to be the sampling method that contributed with more interactions, followed by fecal and stomach content analysis. Native and introduced dispersers did not differ significantly in any of the three topological descriptors analyzed, however introduced dispersers tended to disperse species with larger seeds. This difference is largely explained by the larger gape width of the introduced dispersers. Altogether, these results point to an important disruptive potential of introduced dispersers, by altering the selective pressure in favor of species with larger seeds. However, these differences in the size of the dispersed seeds were not reflected in differences in the topological patterns of the interactions, highlighting the need to simultaneously consider biological traits while interpreting interactions networks.